【精選】人教版高中物理必修2機械能守恒定律復習學案-物理知識點總結

1、高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結機械能守恒定律知識網(wǎng)絡，概念；力和力的方向卜.通過的位移的乘積公式：。，當 z9（r,w>o,當 t?=go、w=（h當 4>go<w<。功（過程量做功的過程是能量轉化的過程標量:其正負表示外力對物體做功還是物體克服外力做功概念:功跟完成這些功所用的時間的比值F =；（平均功率）功率< 公式，ilJ= E-u cos取平均功率或瞬時功率）L.應用：機車后動時P = F 小?為機車輸出功率才為機車牽引力 重力做功與重力勢能的變化：困仃二紇1 一百，彈簧彈力做功與彈性勢能的變化;W“ = Er £

2、淀 功能關系彳動能定理：W息f -Eu機械能守恒定律：Epl +El% +E、能量守恒定律（ 1動能, Ek=亍mM匕機械能11重力勢能上p = m必勢能彈性勢能區(qū)=*常規(guī)能源:煤、石油、天然氣能源新能源：太陽能、地熱能、風能、水能、核能L能量的轉化和耗散：能量的轉化和轉移具有方向性規(guī)律方法總結機械能守恒定律一章是學生認識能量知識和利用“能量”觀點解決問題的重要章節(jié)，無 論變力功的求解還是動能定理、機械能守恒定律的使用都應用了大量的物理解題方法.學習本 章知識要注意物理思維方法的應用，例如變力功求解中的等效思想、微元思想、數(shù)形結合思想高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總

3、結高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結力學問題的求解方法往往比較多，一般情況下，涉及力的作用與運動狀態(tài)的變化時，用 牛頓運動定律解決；若涉及力的作用及位移時常用動能定理和機械能守恒定律解決，而其中涉 及兩個或兩個以上物體只存在物體間機械能轉化的問題首先考慮機械能守恒定律；若涉及恒力 作用時可用多種方法解決；若涉及變力時通?？紤]動能定理.1 .等效轉化思想.功的公式 W= Ficos a只適用于求恒力的功，對于有些變力的功可按等效思想把復雜的 變力功求解轉化為恒力功求解的方法.如圖中求人對繩的拉力做的功可轉化為求繩子對物體做 的功.B2 .微元思想.當物體在變力的作用下

4、做曲線運動時，若力的方向與物體運動的切線方向之間的夾角不 變，且力與位移的方向同步變化，可用微元法將曲線分成無限多個小段，每一小段可認為是恒 力做功，總功即為各個小段做功的代數(shù)和.如滑動摩擦力、空氣阻力總與物體相對運動的方向 相反，物體做曲線運動時，可把運動過程細分，其中每一小段做功為Fl ,整個運動過程中所做的功是力與各小段位移大小之和的積，即W= F - 1路程.3 .數(shù)形結合思想（圖象法）.如果參與做功的變力方向與位移方向始終一致而大小隨時間變化，我們可作出該力隨位 移變化的圖象.那么圖線與坐標軸所圍成的面積，即為變力做的功.例如彈簧彈力做的功.4 .功能問題中的等效思維.在有關水力發(fā)電

5、、液體流動及太陽能等功能關系的求解中可適當?shù)刃а芯繉ο?、等效?理過程進行求解.專題一功和功率的計算一、功的求法1 .恒力做功.可直接利用公式 W= Ficos a來計算，利用此公式時要注意：高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結1 1) 一般情況下，l為力F的作用點相對地面的位移，“為F與l的夾角.(2)某一個力對物體做的功，與物體的運動狀態(tài)、是否受其他力等因素無關.2 .變力做功.(1)化變力為恒力來求功.(2)利用F-l圖象來求功.(3)方向不變，大小隨位移做線性變化的力，可用平均力求功.(4)利用動能

6、定理或能量的轉化與守恒求某個力的功.(5)元功累加法：若物體在變力作用下做曲線運動，可將曲線分成許多小段，由于每小 段都足夠小，可認為是直線；物體通過每小段的時間足夠短，在這樣短的時間里，力的變化很 小，可認為是恒定的.這樣，對每小段來說，就可以用公式W= Flcos a計算功，把物體通過各小段的功相加，就等于變力在整個過程中所做的功.3 .當功率恒定時，求機車牽引力的功用W= Pt來求.如圖所示，在長為l的細線下掛一質量為 m的小球，用水平恒力 F拉小球直到細線偏 離豎直方向60。角.求該過程中 F所做的功和重力所做的功.0-F解析：拉力和重力都是恒力，可直接應用功的公式計算.F方向上的位移

7、。3xf= Lsin 60= "2 ,3_可彳導F的功W= F , x f= -2-Fl.重力方向上的位移1Xg l(1 cos 60) 2、可得重力的功 W= mgxs= ；mgl.31答案：W= 2 Fl W= 2mgi高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結、功率的計算1 .公式P=求出的是恒功率或t時間內的平均功率.2 .公式P= Fv(P = Fvcos a ,當a = 0時公式簡化為 P= Fv),若v表示瞬時速度，則 可用P= Fv計算瞬時功率；若 v為平均速度，可用 P=Fv計算平均功

8、率，求平均功率適用的條 件是恒力作用下物體向著確定的方向做直線運動.質量為 m= 4 000 kg的卡車，額定輸出功率為P= 60 kW.當它從靜止出發(fā)沿坡路前進2- .時，每仃駛100 m ,升圖5 m,所受阻力大小為車重的0.1倍，g取10 m/s ,試求；(1)卡車能否保持牽引力為 8 000 N不變在坡路上行駛？(2)卡車在坡路上行駛時能達到的最大速度為多少？這時牽引力為多大？(3)如果卡車用4 000 N的牽引力以12 m/s的初速度上坡，到達坡頂時速度為4 m/s,那么卡車在這一段路程中的最大功率為多少？平均功率是多少？解析：卡車能否保持牽引力為 8 000 N上坡要考慮兩點：第一

9、，牽引力是否大于阻力?第二，卡車若一直加速，其功率是否將超過額定功率？依P=F - v求解.分析卡車上坡過程中的受力情況如圖所示：牽引力F,重力 mg= 4X104N,摩才察力Ff =-5kmg=4X10 N,支才|力Fn,依題思sin 0 =麗.3413(1)卡車上坡時，若F= 8 000 N,而 Ff+mgsin e=4X10N+ 4X10 x N =6X 10N,即F>Ff + mgsin 0 ,卡車將加速上坡，速度不斷增大，其輸出功率P= Fv也不斷增大，長時間后，將超出其額定輸出功率.所以，卡車不能保持牽引力為8 000 N不變上坡.(2)卡車上坡時，速度越來越大，必須不斷減小

10、牽引力保證輸出功率不超過額定輸出功率，當牽引力F= Ff+mgsin 。時，卡車加速度為零，速度達到最大值，設為vmax,則P= Fv= (F f + mgsin 0 )v max,P vmax Ff+mgsin360X 106X 103m/s= 10 m/s這時牽引力 F= Ff+mgsin 9=6X103N.(3)若牽引力F=4 000 N ,卡車上坡時，速度不斷減小，所以，最初的功率即為最大.高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結P=Fv=4 000 X12 W= 4.8 X104W.整個過程中，平均功

11、率為12 + 44P=Fv=4 000 X 2 W= 3.2 X104W.答案：(1)不能 (2)10 m/s 6 000 N (3)48 kW 32 kW專題二動能定理的理解及應用一、動能定理一，、12121 .表達式： W=AE=-m4m4.222. W是合外力對物體做的功，也可以是做功的代數(shù)和. 1212 .3. Ek1=/mv, & = mv：是物體初、末狀態(tài)的動能，A Ek= Ek2Ek1為物體做功過程中動能的變化4. 動能定理是一條應用范圍很廣泛的物理規(guī)律，只要明確各力做功的情況，無論是直 線運動還是曲線運動，恒力還是變力，若不涉及過程的細節(jié)，可考慮使用動能定理.二、應用動

12、能定理應該注意的事項1 .明確研究對象和研究過程，確定始、末狀態(tài)的速度情況.2 .對物體進行正確的受力分析(包括重力、彈力等)，弄清各力做功大小及功的正、負情況.3 .有些力在運動過程中不是始終存在，物體運動狀態(tài)、受力等情況均發(fā)生變化，則在 考慮外力做功時，必須根據(jù)不同情況分別對待，正確表示出總功.4 .若物體運動過程中包含幾個不同的子過程，解題時，可以分段考慮，也可視為一個 整體過程，列出動能定理方程求解.如圖所示，斜面長為 s,傾角為0 , 一物體質量為 m,從斜面底端的 A點開始以初速 度v0沿斜面向上滑行.斜面與物體間的動摩擦因數(shù)為科，物體滑到斜面頂端 B點時飛出斜面，最后落在與 A點

13、處于同一水平面上的 C點，則物體落地時的速度大小為多少？解析：對物體運動的全過程進行分析，由動能定理可得:高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結-"gscos。=2mJ；mC,所以 vc= %：V02科 gscos 0 .答案：V0 2gscos 0專題三機械能守恒定律的理解和應用1 .機械能守恒定律的研究對象.機械能守恒定律的研究對象可以針對一個物體，也可以更普遍地針對一個系統(tǒng)，所謂系（甲）、（乙）圖中都可以把（丙）圖中可將整個裝置（含球、輕統(tǒng)，簡單地說就是將相互作用的物體組合在一起，在分析時，可

14、根據(jù)要求人為“隔離”出某幾 個相互作用的物體，把它們視為一個研究對象，如圖中的三個裝置, 小車、小球和地球或小球、彈簧和地球分別看成一個系統(tǒng), 桿及軸O）和地球一起作為一個系統(tǒng)來研究.其實在用于一個物體時，已經隱含了地球在內,不再明講是有利于簡化解題過程.2.機械能守恒定律的適用條件.（表明系）,則系統(tǒng)的機械能守速度釋放后，輕桿轉動.當輕桿轉至豎直位置時，小球A的速度多大?；：A12m高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結嚴格地講，機械能守恒定律的條件應該是對一個系統(tǒng)而言，外力對系統(tǒng)不做功 統(tǒng)與外界之間無能量交換），系統(tǒng)內除了重力和系統(tǒng)內的彈力以外，無其他力 （如：摩擦

15、力、介 質阻力等）做功（表明系統(tǒng)內不存在機械能與其他形式的能之間的轉化 恒.如圖所示，在一長為 21的不可伸長的輕桿的兩端，各固定一質量為2m與m的A、B兩小球，系統(tǒng)可繞過桿的中點O且垂直紙面的固定轉軸轉動.初始時輕桿處于水平狀態(tài)，無初高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結解析：選A、B兩小球與地球為一系統(tǒng)，在運動過程中沒有機械能與其他形式能的轉 化，故系統(tǒng)的機械能守恒，選初始位置為參考平面，由機械能守恒得：2 , 12 G0= 2mgl + mgl +2><2mw+ /mw,因兩球角速度3相等，則VA= 31 ,VB= 3 1 ,，2聯(lián)立式，解得VA=3J

16、.答案3g專題四功能關系和能量的轉化與守恒1 .功能關系.做功的過程就是能量的轉化過程，做了多少功，就有多少能量發(fā)生了轉化，功是能量轉 化的量度，在力學中，功能關系的主要形式有下列幾種:(1)合外力的功等于物體動能的增量.即WM= A Ek.VV= A &.(2)重力做功，重力勢能減少；克服重力做功，重力勢能增加，由于“增量”是末態(tài)量減去初態(tài)量，所以重力的功等于重力勢能增量的負值，即(3)彈簧的彈力做的功等于彈性勢能增量的負值，即 W=- AEp.(4)除系統(tǒng)內的重力和彈簧的彈力外，其他力做的總功等于系統(tǒng)機械能的增量，即W其他 =A E.2 .能量轉化和守恒定律.(1)利用能量觀點解題

17、應注意：某種形式的能量減少，一定存在另一種形式的能量增加，且減少量和增加量相等.某個物體的能量減少，一定存在另一物體的能量增加，且減少量 和增加量相等.(2)利用能量觀點解題的步驟：確定研究對象，分析在研究過程中有多少種形式的能量在發(fā)生變化.明確哪些能量在增加，哪些能量在減少.減少的總能量一定等于增加的總能量，據(jù)此列出方程A £減=A E增求解.3 .用功能關系解決的兩類問題.(1)已知功求能量的轉化或能量的數(shù)值.(2)已知能量轉化的數(shù)值求某個力做的功.如圖所示，質量為 m的木塊放在光滑的水平桌面上，用輕繩繞過桌邊的定滑輪與質量高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識

18、點總結高中數(shù)學、數(shù)學課件、高中數(shù)學教案、數(shù)學試卷試題、數(shù)學知識點總結為M的祛碼相連.已知 M= 2m,讓繩拉直后使祛碼從靜止開始下降h(小于桌高)的距離，木塊仍沒離開桌面，則祛碼的速度為多少？解析：M m及繩組成的系統(tǒng)在相互作用過程中，除M的重力做功外，繩的拉力對M做負功，對m做正功，且兩功之和為零，故系統(tǒng)的機械能守恒.解法一" 用A £|增=A Ep減求解.12在祛碼下降h的過程中，系統(tǒng)增加的動能為A Ek增= 2(M+m)v ,系統(tǒng)減少的重力勢能為 A Ep減="9八解法二 用Ei = E求解.設M開始離桌面的距離為x,取桌面所在的水平面為參考面，則系統(tǒng)初狀態(tài)的機械能為12E = - M