高一物理機(jī)械能及其守恒定律知識(shí)點(diǎn)總結(jié)

1、功和能、機(jī)械能守恒定律考試的要求:要求 :彈性勢(shì)能、能量和能量耗散。要求 :功和功率、重力勢(shì)能、動(dòng)能和動(dòng)能定律、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用。新知?dú)w納:一、功概念:一個(gè)物體受到力的作用,并在力的方向上發(fā)生了一段位移,這個(gè)力就對(duì)物體做了功。公式:W=FScos功是標(biāo)量,但它有正功、負(fù)功。功的正負(fù)表示能量傳遞的方向,即功是能量轉(zhuǎn)化的量度。 當(dāng) 時(shí),即力與位移成銳角,力做正功,功為正。當(dāng) 時(shí),即力與位移垂直,力不做功,功為零 當(dāng) 時(shí),即力與位移成鈍角,力做負(fù)功,功為負(fù)功是一個(gè)過(guò)程所對(duì)應(yīng)的量,因此功是過(guò)程量。功僅與 F 、 S 、 有關(guān),與物體所受的其它外力、速度、加速度無(wú)關(guān)。幾個(gè)力對(duì)一個(gè)物體做功的代數(shù)和等

2、于這幾個(gè)力的合力對(duì)物體所做的功。即:W 總 =W1+W2+Wn或 W 總 =F合 Scos二、功率概念:功跟完成功所用時(shí)間的比值,表示力 (或物體 做功的快慢。公式:(平均功率 (平均功率或瞬時(shí)功率單位:瓦特 W分類:額定功率:指發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)最大輸出功率實(shí)際功率:指發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的功率即發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生牽引力的功率, P 實(shí) P 額 。三、重力勢(shì)能定義:物體由于被舉高而具有的能,叫做重力勢(shì)能。 公式:; h 物體具參考面的豎直高度。 參考面 重力勢(shì)能為零的平面稱為參考面; 選取:原則是任意選取,但通常以地面為參考面。若參考 面未定,重力勢(shì)能無(wú)意義,不能說(shuō)重力勢(shì)能大小如何,選取不同的參考面,物體具

3、有的重力勢(shì)能不同,但重力勢(shì)能改 變與參考面選取無(wú)關(guān)。重力勢(shì)能是標(biāo)量,但有正負(fù)。重力勢(shì)能為正,表示物體在參考面的上方;重力勢(shì)能為負(fù),表示物體在參考面的 下方;重力勢(shì)能為零,表示物體在參考面的上重力做功特點(diǎn):物體運(yùn)動(dòng)時(shí),重力對(duì)它做的功之跟它的初、末位置有關(guān),而跟物體運(yùn)動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系:四、彈性勢(shì)能1概念:發(fā)生彈性形變的物體的各部分之間,由于彈力的相互作用具有勢(shì)能,稱之為彈性勢(shì)能。彈簧的彈性勢(shì)能:影響彈簧彈性勢(shì)能的因素有:彈簧的勁度系數(shù) k 和彈簧形變量 x 。彈力做功與彈性勢(shì)能的關(guān)系:彈力做正功時(shí),物體彈性勢(shì)能減少;彈力做負(fù)功時(shí),物體彈性勢(shì)能增加。勢(shì)能:相互作用的物體憑借其位

4、置而具有的能量叫勢(shì)能,勢(shì)能是系統(tǒng)所共有的。五、實(shí)驗(yàn):探究功與物體速度變化的關(guān)系(1實(shí)驗(yàn)?zāi)康?通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究力對(duì)物體做的功與物體速度變化的關(guān)系;體會(huì)探究的過(guò)程和所用的方法(2實(shí)驗(yàn)器材 ; 木板、小車、橡皮筋、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器及電源、紙帶等。(3探究思路:設(shè)法讓橡皮筋對(duì)小車做的功分別為 W 、 2W 、 3W由紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器分別測(cè)出小車獲得的速度 v1、 v2、 v3以橡皮筋對(duì)小車做的功為縱坐標(biāo)(以第一次實(shí)驗(yàn)時(shí)的功 W 為單位,小車獲得的速度為橫坐標(biāo),作出 W-v 曲線。 如果 W-v 曲線是一條直線,表明 W v ;如果不是直線,可著手考慮是否存在下列關(guān)系 W v2、 W v3、 W v4. 根據(jù) W

5、-v 草圖,大致判斷兩個(gè)量可能是什么關(guān)系。如果認(rèn)為很可能是 W v2,就作出 W-v2曲線,如果這條曲線 是一條直線,就可以證明你的判斷是正確的。六、動(dòng)能與動(dòng)能定理概念:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能量,稱為動(dòng)能。 動(dòng)能表達(dá)式:動(dòng)能定理(即合外力做功與動(dòng)能關(guān)系:理解: 在一個(gè)過(guò)程中對(duì)物體做的功,等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化。 做正功時(shí),物體動(dòng)能增加; 做負(fù)功時(shí),物體動(dòng)能減少。動(dòng)能定理揭示了合外力的功與動(dòng)能變化的關(guān)系。適用范圍:適用于恒力、變力做功;適用于直線運(yùn)動(dòng),也適用于曲線運(yùn)動(dòng)。應(yīng)用動(dòng)能定理解題步驟:確定研究對(duì)象及其運(yùn)動(dòng)過(guò)程 . 分析研究對(duì)象在研究過(guò)程中受力情況,弄清各力 做功 . 確定研究對(duì)象在

6、運(yùn)動(dòng)過(guò)程中初末狀態(tài),找出初、末動(dòng)能 . 列方程、求解。七、實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律實(shí)驗(yàn)?zāi)康?: 學(xué)會(huì)用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器驗(yàn)證驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律的實(shí)驗(yàn)方法和技能。實(shí)驗(yàn)器材 :打點(diǎn)計(jì)時(shí)器、紙帶、復(fù)寫紙、低壓電源、重物(附紙帶夾子、刻度尺、鐵架臺(tái)(附夾子、導(dǎo)線。 實(shí)驗(yàn)原理 :只有重力做功的自由落體運(yùn)動(dòng)遵守機(jī)械能守恒定律,即重力勢(shì)能的減少量等于動(dòng)能的增加量。利用打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在 紙帶上記錄下物體自由下落的高度,計(jì)算出瞬時(shí)速度,即可驗(yàn)證物體重力勢(shì)能的減少量與物體動(dòng)能的增加量相等。2實(shí)驗(yàn)步驟 :1、將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器固定在支架上,并用導(dǎo)線將打點(diǎn)計(jì)時(shí)器接在交流電源上;2、將紙帶穿過(guò)打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,紙帶下端用夾子與重物相連,手提紙

7、帶使重物靜止在靠近打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的地方;3、接通電源,松開(kāi)紙帶,讓重物自由下落,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器就在紙帶上打下一系列小點(diǎn);4、重復(fù)實(shí)驗(yàn)幾次,從幾條打上點(diǎn)的紙帶中挑選第一、二兩點(diǎn)間的距離接近 2mm ,且點(diǎn)跡清晰的紙帶進(jìn)行測(cè)量;5、記下第一個(gè)點(diǎn)的位置 O ,在紙帶上選取方便的個(gè)連續(xù)點(diǎn) 1,2,3,4,5,用刻度尺測(cè)出對(duì)應(yīng)的下落高度 h1,h2,. ;6、用公式計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的瞬時(shí)速度; 7、計(jì)算各點(diǎn)對(duì)應(yīng)的勢(shì)能減少量和動(dòng)能增加量,進(jìn)行比較。八、機(jī)械能機(jī)械能包含動(dòng)能和勢(shì)能(重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能兩部分,即 。機(jī)械能守恒定律 :在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動(dòng)能與勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,而總的機(jī)械能保持不變,即 K =

8、P 1=2.機(jī)械能守恒條件 :做功角度:只有重力或彈力做功,無(wú)其它力做功;外力不做功或外力做功的代數(shù)和為零;系統(tǒng)內(nèi)如摩擦阻力對(duì)系 統(tǒng)不做功。能量角度:首先只有動(dòng)能和勢(shì)能之間能量轉(zhuǎn)化,無(wú)其它形式能量轉(zhuǎn)化;只有系統(tǒng)內(nèi)能量的交換,沒(méi)有與外界的能 量交換。運(yùn)用機(jī)械能守恒定律解題步驟:確定研究對(duì)象及其運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析研究對(duì)象在研究過(guò)程中受力情況,弄清各力做功,判斷機(jī)械能是否守恒恰當(dāng)選取參考面,確定研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中初末狀態(tài)的機(jī)械能 . 列方程、求解。九、能量守恒定律內(nèi)容:能量既不會(huì)消滅,也不會(huì)創(chuàng)生,它只會(huì)從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體, 而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中,能量的總量保持不變

9、。 即能量耗散:無(wú)法將釋放能量收集起來(lái)重新利用的現(xiàn)象叫能量耗散,它反映了自然界中能量轉(zhuǎn)化具有方向性。 第 1課時(shí) 功 功率1、高考解讀真題品析知識(shí):電動(dòng)車參數(shù)在物理中的應(yīng)用例 1. (09年上海卷 46. 與普通自行車相比,電動(dòng)自行車騎行更省力。下表為某一品牌電動(dòng)自行車的部分技術(shù)參數(shù)。 在額定輸出功率不變的情況下, 質(zhì)量為 60Kg 的人騎著此自行車沿平直公路行駛, 所受阻力恒為車和人總重的 0.04倍。當(dāng)此電動(dòng)車達(dá)到最大速度時(shí),牽引力為 N,當(dāng)車速為 2s/m時(shí),其加速度為 m/s2(g=10m m/s2 3 4 解析:當(dāng)電動(dòng)車受力平衡時(shí) , 電動(dòng)車達(dá)到最大速度即牽引力 =阻力 =(人重 +

10、車重 *0.04=40N,當(dāng)車速為 2s/m時(shí),由上 表可以得到額定功率為 200W ,即可以得到牽引力為 100N, 2/6. 010040100s m m f F a =-=-=知識(shí):功的定義例 2. (09年廣東理科基礎(chǔ) 9. 物體在合外力作用下做直線運(yùn)動(dòng)的 v 一 t 圖象如圖所示。下列表述正確的是 ( A .在 0 1s 內(nèi),合外力做正功 B.在 0 2s 內(nèi),合外力總是做負(fù)功C .在 1 2s 內(nèi),合外力不做功 D.在 0 3s 內(nèi),合外力總是做正功 解析 :根據(jù)物體的速度圖象可知,物體 0-1s 內(nèi)做勻加速合外力做正功, A 正確; 1-3s 內(nèi)做勻減速合外力做負(fù)功。根據(jù) 動(dòng)能定

11、理 0到 3s 內(nèi), 1 2s 內(nèi)合外力做功為零。 答案:A2、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)考點(diǎn) 1. 功1. 功的公式:W=Fscos 0 < 90° 力 F 對(duì)物體做正功 ,= 90° 力 F 對(duì)物體不做功 , 90°< 180° 力 F 對(duì)物體做負(fù)功。特別注意:公式只適用于恒力做功 F和 S 是對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體的;某力做的功僅由 F 、 S 和 決定 , 與其它力是否存在以及物體的 運(yùn)動(dòng)情況都無(wú)關(guān)。2. 重力的功:W G =mgh 只 跟物體的重力及物體移動(dòng)的始終位置的高度差有關(guān),跟移動(dòng)的路徑無(wú)關(guān)。3. 摩擦力的功(包括靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力摩擦力可以做負(fù)功,

12、摩擦力可以做正功,摩擦力可以不做功 ,一對(duì)靜摩擦力的總功一定等于 0,一對(duì)滑動(dòng)摩擦力的總功等于 - fS4. 彈力的功(1彈力對(duì)物體可以做正功可以不做功,也可以做負(fù)功。(2彈簧的彈力的功 W = 1/2 kx12 1/2 kx22(x 1 、 x 2為彈簧的形變量5. 合力的功有兩種方法:(1先求出合力,然后求總功,表達(dá)式為 W =F ×S ×cos (2合力的功等于各分力所做功的代數(shù)和,即 W =W 1 +W2+W3+6. 變力做功 : 基本原則過(guò)程分割與代數(shù)累積(1一般用動(dòng)能定理 W合 =E K 求之 ;(2也可用(微元法無(wú)限分小法來(lái)求 , 過(guò)程無(wú)限分小后, 可認(rèn)為每小

13、段是恒力做功(3還可用 F-S 圖線下的“面積”計(jì)算 . (4 或先尋求 F 對(duì) S 的平均作用力 , W = 5 7. 做功意義的理解問(wèn)題:解決功能問(wèn)題時(shí) , 把握“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一要點(diǎn) , 做功意味著能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化 , 做多 少功 , 相應(yīng)就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化考點(diǎn) 2. 功率1. 定義式:tW P =,所求出的功率是時(shí)間 t 內(nèi)的平均功率。 2. 計(jì)算式:P=Fvcos , 其中 是力 F 與速度 v 間的夾角。用該公式時(shí),要求 F 為恒力。(1當(dāng) v 為即時(shí)速度時(shí),對(duì)應(yīng)的 P 為即時(shí)功率;(2當(dāng) v 為平均速度時(shí),對(duì)應(yīng)的 P 為平均功率。(3重力的功率可表示為 PG =m

14、gv ,僅由重力及物體的豎直分運(yùn)動(dòng)的速度大小決定。(4若力和速度在一條直線上 , 上式可簡(jiǎn)化為 Pt=F·vt3、復(fù)習(xí)方案基礎(chǔ)過(guò)關(guān) 重難點(diǎn):功率例 3. (09年寧夏卷 17. 質(zhì)量為 m 的物體靜止在光滑水平面上,從 t=0時(shí)刻開(kāi)始受到水平力的作用。力的大小 F 與時(shí)間 t 的關(guān)系如圖所示,力的方向保持不變,則A . 03t 時(shí)刻的瞬時(shí)功率為 m t F 0205B . 03t 時(shí)刻的瞬時(shí)功率為 m t F 02015 C .在 0=t 到 03t 這段時(shí)間內(nèi),水平力的平均功率為 mt F 423020 D. 在 0=t 到 03t 這段時(shí)間內(nèi),水平力的平均功率為 mt F 625

15、020 解析:AB 選項(xiàng) 0到 03t 時(shí)刻物體的速度為 m t F 005,所以 03t 的瞬時(shí)功率為 mt F 02015A 錯(cuò) B 對(duì)。 CD 選項(xiàng) 0到 03t 時(shí)刻 F 對(duì)物體做的功為 m t F 252020,所以 03t 內(nèi)平均功率為 m t F 25020C 錯(cuò) D 對(duì)。 答案:BD例 4.(09年四川卷 23.(16分 圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī)。在起重機(jī)將質(zhì)量 m=5×103 kg 的重物豎直吊起的過(guò)程中,重物由靜止開(kāi)始向上作勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度 a=0.2 m/s2,當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大 值時(shí),保持該功率直到重物做 v m =1.02 m/

16、s的勻速運(yùn)動(dòng)。取 g=10 m/s2, 不計(jì)額外功。求:(1起重機(jī)允許輸出的最 大功率。 (2重物做勻加速運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第 2秒末的輸出功率。解析 :(1設(shè)起重機(jī)允許輸出的最大功率為 P 0,重物達(dá)到最大速度時(shí),拉力 F 0等于重力。P 0=F 0v m P0=mg 代入數(shù)據(jù),有:P 0=5.1×104W (2勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí),起重機(jī)達(dá)到允許輸出的最大功率,設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為 F ,速度為 v 1,勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷時(shí)間為 t 1, 有:P 0=F 0v 1 F-mg =ma V1=at 1 由,代入數(shù)據(jù),得:t 1=5 s T =2 s時(shí),重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段,設(shè)此時(shí)

17、速度為 v 2,輸出功率為 P ,則 v 2=at 123v 乙P =Fv 2 由,代入數(shù)據(jù),得 :P=2.04×104W 。答案:(1 5.1×104W (2 2.04×104W 第 2課時(shí) 動(dòng)能、動(dòng)能定理1、高考解讀真題品析 知識(shí): 動(dòng)能定理例 1. (09年全國(guó)卷 20. 以初速度 v 0豎直向上拋出一質(zhì)量為 m 的小物體。假定物塊所受的空氣阻力 f 大小不變。 已知重力加速度為 g ,則物體上升的最大高度和返回到原拋出點(diǎn)的速率分別為A . 20 2(1 v g mg+和 v . 202(1 v g mg + 和 v C . 202(1 v g mg +和

18、v . 202(1 v g mg +和 v 解析 :上升的過(guò)程中 , 重力做負(fù)功 , 阻力 f 做負(fù)功 , 由動(dòng)能定理得221 (o mv fh mgh -=+-, =h 202(1 v f g mg +, 求返回拋出點(diǎn)的速度由全程使用動(dòng)能定理重力做功為零 , 只有阻力做功 為有 2221212o mv mv mgh -=-, 解得 = v v 正確。 答案:A 點(diǎn)評(píng):此題求返回原拋出點(diǎn)的速率還可以對(duì)下落過(guò)程采用動(dòng)能定理再和上升過(guò)程聯(lián)立方程求解,當(dāng)然這種解法比對(duì)全 過(guò)程采用動(dòng)能定理繁瑣。熱點(diǎn)關(guān)注:知識(shí):勻變速直線運(yùn)動(dòng)、運(yùn)用動(dòng)能定理處理變力功問(wèn)題、最大速度問(wèn)題例 2. (09年福建卷 21. (

19、19分如圖甲,在水平地面上固定一傾角為 的光滑絕緣斜面,斜面處于電場(chǎng)強(qiáng)度大小為 E 、方向沿斜面向下的勻強(qiáng)電場(chǎng)中。一勁度系數(shù)為 k 的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端,整根彈簧處于自然狀態(tài)。 一質(zhì)量為 m 、帶電量為 q (q>0的滑塊從距離彈簧上端為 s 0處?kù)o止釋放,滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中電量保持不變,設(shè)滑塊與 彈簧接觸過(guò)程沒(méi)有機(jī)械能損失,彈簧始終處在彈性限度內(nèi),重力加速度大小為 g 。(1求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時(shí)間 t 1. (2若滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中最大速度大 小為 v m ,求滑塊從靜止釋放到速度大小為 v m 過(guò)程中彈簧的彈力所做的功 W ; (3

20、從滑塊靜止釋放瞬間開(kāi)始計(jì)時(shí),請(qǐng)?jiān)?乙圖中畫出滑塊在沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中速度與時(shí)間關(guān)系 v-t 圖象。 圖中橫坐標(biāo)軸上的 t 1、 t 2及 t 3分別表示滑塊 第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達(dá)到最大值及第一次速度減為零的時(shí)刻,縱坐標(biāo)軸上的 v 1為滑塊在 t 1時(shí)刻的速度 大小, v m 是題中所指的物理量。 (本小題不要求寫出 . 計(jì)算過(guò)程 .解析 :(1滑塊從靜止釋放到與彈簧剛接觸的過(guò)程中作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)加速度大小為 a ,則有 qE +mg sin =ma 21021at s = 聯(lián)立可得 sin 201mg qE ms t += (2滑塊速度最大時(shí)受力平衡,設(shè)此

21、時(shí)彈簧壓縮量為 0x ,則有 : 0sin kx qE mg =+ 從靜止釋放到速度達(dá)到最大的過(guò)程中,由動(dòng)能定理得 :021 ( sin (20-=+m m mv W x x qE mg 聯(lián)立可得 : sin ( sin (2102kqE mg s qE mg mv W m +-=s (3如圖 答案:(1 sin 201mg qE ms t +=; (2 sin ( sin (2102k qE mg s qE mg mv W m +-=; (32、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)考點(diǎn) 1. 動(dòng)能1. 定義:物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能2. 表達(dá)式為 :221mv E k =, 3. 動(dòng)能和動(dòng)量的關(guān)系 :動(dòng)能是用以描述

22、機(jī)械運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)量。動(dòng)量是從機(jī)械運(yùn)動(dòng)出發(fā)量化機(jī)械運(yùn)動(dòng)的狀態(tài) , 動(dòng)量確定的物體決定著它克服一定的阻力還能運(yùn)動(dòng)多久; 動(dòng)能則是從機(jī)械運(yùn)動(dòng)與其它運(yùn)動(dòng)的關(guān)系出發(fā)量化機(jī)械運(yùn)動(dòng)的狀態(tài), 動(dòng) 能確定的物體決定著它克服一定的阻力還能運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)?？键c(diǎn) 2. 動(dòng)能定理1. 定義:合外力所做的總功等于物體動(dòng)能的變化量 . 這個(gè)結(jié)論叫做動(dòng)能定理 .2. 表達(dá)式:K E mv mv W =-=2122合 2121, 式中 W 合是各個(gè)外力對(duì)物體做功的總和, E K 是做功過(guò)程中始末兩個(gè)狀態(tài)動(dòng)能的增量 .3. 推導(dǎo):動(dòng)能定理實(shí)際上是在牛頓第二定律的基礎(chǔ)上對(duì)空間累積而得:在牛頓第二定律 F=ma 兩端同乘以合外力方向上的位移

23、 s ,即可得21222121mv mv mas Fs W -=合 4. 對(duì)動(dòng)能定理的理解:如果物體受到幾個(gè)力的共同作用, 則 (1 式中的 W表示各個(gè)力做功的代數(shù)和, 即合外力所做的功 . W合 =W1+W2+W3+ 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的特點(diǎn):跟過(guò)程的細(xì)節(jié)無(wú)關(guān) . 即不追究全過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和狀態(tài)變化細(xì)節(jié).動(dòng)能定理的研究對(duì)象是質(zhì)點(diǎn).動(dòng)能定理對(duì)變力做功情況也適用. 動(dòng)能定理盡管是在恒力作用下利用牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式推導(dǎo)的 , 但對(duì)變力做功情況亦適用 . 動(dòng)能定理可用于求變力的功、曲線運(yùn)動(dòng)中的功以及復(fù)雜過(guò)程中的功能轉(zhuǎn)換問(wèn)題 .對(duì)合外力的功 (總功 的理解 :可以是幾個(gè)力在同一段位移中的功 ,

24、也可以是一個(gè)力在幾段位移中的功 , 還可以是 幾個(gè)力在幾段位移中的功 . 求總功有兩種方法:一種是先求出合外力,然后求總功,表達(dá)式為 W =F ×S ×cos 為合外力與位移的夾角另一種是總功等于各力在各段位移中做功的代數(shù)和,即 W =W 1 +W2+W3+3、復(fù)習(xí)方案基礎(chǔ)過(guò)關(guān)重難點(diǎn):汽車啟動(dòng)中的變力做功問(wèn)題例 3. (09年上海物理 20. (10分質(zhì)量為 5103 kg的汽車在 t =0時(shí)刻速度 v 0=10m/s,隨后以 P =6104W的額定 功率沿平直公路繼續(xù)前進(jìn),經(jīng) 72s 達(dá)到最大速度,設(shè)汽車受恒定阻力,其大小為 2.5103N 。求:(1汽車的最大速度 v

25、m ; (2汽車在 72s 內(nèi)經(jīng)過(guò)的路程 s 。解析 :(1當(dāng)達(dá)到最大速度時(shí), P =Fv =fv m , v m =P f 61042.5103m/s=24m/s (2從開(kāi)始到 72s 時(shí)刻依據(jù)動(dòng)能定理得:Pt -fs 12mv m 2-12 mv 02,解得:s =2Pt -mv m 2+mv 022f=1252m 。 答案:(1 24m/s (2 1252m 點(diǎn)評(píng):變力做功問(wèn)題,動(dòng)能定理是一種很好的處理方法。典型例題:例 4:(09年重慶卷 23. (16分 2009年中國(guó)女子冰壺隊(duì)首次獲得了世界錦標(biāo)賽冠軍,這引起了人們對(duì)冰壺運(yùn)動(dòng)的關(guān) 注。 冰壺在水平冰面上的一次滑行可簡(jiǎn)化為如下過(guò)程:如

26、題 23圖, 運(yùn)動(dòng)員將靜止于 O 點(diǎn)的冰壺 (視為質(zhì)點(diǎn) 沿直線 OO' 推到 A 點(diǎn)放手, 此后冰壺沿 AO' 滑行, 最后停于 C 點(diǎn)。 已知冰面各冰壺間的動(dòng)摩擦因數(shù)為, 冰壺質(zhì)量為 m , AC=L,CO' =r,重力加速度為 g . (1求冰壺在 A 點(diǎn)的速率; (2求冰壺從 O 點(diǎn)到 A 點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的沖量大小; (3若將 CO' 段冰面與冰壺間的動(dòng)摩擦因數(shù)減小為 0.8,原只能滑到 C 點(diǎn)的冰壺能停于 O' 點(diǎn),求 A 點(diǎn)與 B 點(diǎn)之間的距離。 解析 :(1對(duì)冰壺,從 A 點(diǎn)放手到停止于 C 點(diǎn),設(shè)在 A 點(diǎn)時(shí)的速度為 V 1,應(yīng)用動(dòng)能定

27、理有-mg L =21m V 12,解得 V 1=gL 2; (2對(duì)冰壺,從 O 到 A ,設(shè)冰壺受到的沖量為 I ,應(yīng)用動(dòng)量定理有 I =mV 1-0,解得 I =m gL 2;(3設(shè) AB 之間距離為 S ,對(duì)冰壺,從 A 到 O的過(guò)程,應(yīng)用動(dòng)能定理,-mgS -0.8mg(L+r -S =0-21mV 12, 解得 S =L -4r 。 點(diǎn)評(píng): 結(jié)合實(shí)際考查動(dòng)能定理、動(dòng)量定理。 第 3課時(shí) 重力勢(shì)能 機(jī)械能守恒定律1、高考解讀真題品析知識(shí): 機(jī)械能守恒問(wèn)題例 1. (09年廣東理科基礎(chǔ) 8.游樂(lè)場(chǎng)中的一種滑梯如圖所示。小朋友從軌道頂端由靜止開(kāi)始下滑,沿水平軌道滑動(dòng) 了一段距離后停下來(lái),則

28、 解析 :在滑動(dòng)的過(guò)程中,人受三個(gè)力重力做正功,勢(shì)能降低 B 錯(cuò);支持力不做功,摩擦力做負(fù)功,所以機(jī)械能不守恒, AC 皆錯(cuò), D 正確。 答案:D熱點(diǎn)關(guān)注:知識(shí):機(jī)械能守恒問(wèn)題、重力勢(shì)能問(wèn)題例 2. (09年廣東文科基礎(chǔ) 58.如圖 8所示,用一輕繩系一小球懸于 O 點(diǎn)?，F(xiàn)將小球拉至水平位置,然后釋放, 不計(jì)阻力。小球下落到最低點(diǎn)的過(guò)程中,下列表述正確的是 解析 :A 選項(xiàng)小球受到的力中僅有重力做功,所以機(jī)械能守恒, A 選項(xiàng)對(duì)。B 選項(xiàng)小球受到的合力的大小方向時(shí)時(shí)刻刻在發(fā)生變化, B 選項(xiàng)錯(cuò)。C 選項(xiàng)小球從上到最低點(diǎn)的過(guò)程中動(dòng)能是不斷增大的, C 選項(xiàng)錯(cuò)。D 選項(xiàng)小球從上到最低點(diǎn)的過(guò)程中機(jī)

29、械能是不斷減少的, D 選項(xiàng)錯(cuò)。 答案:A點(diǎn)評(píng):考查基本物理量的判斷方法。2、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)考點(diǎn) 1. 重力做功的特點(diǎn)與重力勢(shì)能1. 重力做功的特點(diǎn):重力做功與路徑無(wú)關(guān),只與始末位置的豎直高度差有關(guān),當(dāng)重力為的物體從 A 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到 B 點(diǎn),無(wú)論走過(guò)怎樣的路徑,只要 A 、 B 兩點(diǎn)間豎直高度差為 h ,重力 mg 所做的功均為 mgh W G =2. 重力勢(shì)能:物體由于被舉高而具有的能叫重力勢(shì)能。其表達(dá)式為:mgh E P =,其中 h 為物體所在處相對(duì)于所選取的零勢(shì)面的豎直高度, 而零勢(shì)面的選取可以是任意的, 一般是取地面為重力勢(shì)能的零勢(shì)面。 由于零勢(shì)面的選取可以 是任意的, 所以一個(gè)物體在某一狀

30、態(tài)下所具有的重力勢(shì)能的值將隨零勢(shì)面的選取而不同, 但物體經(jīng)歷的某一過(guò)程中 重力勢(shì)能的變化卻與零勢(shì)面的選取無(wú)關(guān)。3. 重力做功與重力勢(shì)能變化間的關(guān)系:重力做的功總等于重力勢(shì)能的減少量,即a. 重力做正功時(shí),重力勢(shì)能減少,減少的重力勢(shì)能等于重力所做的功 - E P = WGb. 克服重力做功時(shí),重力勢(shì)能增加,增加的重力勢(shì)能等于克服重力所做的功 E P = - WG考點(diǎn) 2.彈性勢(shì)能 1. 發(fā)生彈性形變的物體具有的能叫做彈性勢(shì)能 2. 彈性勢(shì)能的大小跟物體形變的大小有關(guān), E P = 1/2×kx 23. 彈性勢(shì)能的變化與彈力做功的關(guān)系 : 彈力所做的功,等于彈性勢(shì)能減少 . W 彈 =

31、- E P 考點(diǎn) 3.機(jī)械能守恒定律 1. 機(jī)械能:動(dòng)能和勢(shì)能的總和稱機(jī)械能。而勢(shì)能中除了重力勢(shì)能外還有彈性勢(shì)能。所謂彈性勢(shì)能批量的是物體由于 發(fā)生彈性形變而具有的能。2、 機(jī)械能守恒守律:只有重力做功和彈力做功時(shí), 動(dòng)能和重力勢(shì)能、 彈性勢(shì)能間相互轉(zhuǎn)換, 但機(jī)械能的總量保持不變, 這就是所謂的機(jī)械能守恒定律。3 、機(jī)械能守恒定律的適用條件:(1對(duì)單個(gè)物體,只有重力或彈力做功.(2對(duì)某一系統(tǒng) , 物體間只有動(dòng)能和重力 勢(shì)能及彈性勢(shì)能相互轉(zhuǎn)化 , 系統(tǒng)跟外界沒(méi)有發(fā)生機(jī)械能的傳遞 , 機(jī)械能也沒(méi)有轉(zhuǎn)變成其它形式的能 (如沒(méi)有內(nèi)能產(chǎn)生 , 則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒. (3定律既適用于一個(gè)物體 (實(shí)為一個(gè)物

32、體與地球組成的系統(tǒng) ,又適用于幾個(gè)物體組成的物 體系,但前提必須滿足機(jī)械能守恒的條件.3、復(fù)習(xí)方案 基礎(chǔ)過(guò)關(guān)重難點(diǎn):如何理解、應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的是個(gè)公式?例 3. 如圖所示,位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道,由一段斜的直軌道和與之相切的圓形軌道連接而成,圓形軌道的半徑 為 R 。 一質(zhì)量為 m 的小物塊從斜軌道上某處由靜止開(kāi)始下滑, 然后沿圓形軌道運(yùn)動(dòng)。 要求物塊能通過(guò)圓形軌道的最高點(diǎn), 且在該最高點(diǎn)與軌道間的壓力不能超過(guò) 5mg (g 為重力加速度。求物塊初始位置相對(duì)于圓形軌道底部的高度 h 的取值 范圍。解析:設(shè)物塊在圓形軌道最高點(diǎn)的速度為 v ,由機(jī)械能守恒得 :mgh=2mgR +1/2

33、 mv2 物塊在最高點(diǎn)受的力為重力 mg 、軌道的壓力 N 。重力與壓力的合力提供向心力,有 :Rv m N m g 2=+ 物塊能通過(guò)最高點(diǎn)的條件是 N 0 由式得 gR v 由式得 R h 25 按題的要求, N 5mg ,由式得 :gR v 6 由式得 h 5R h 的取值范圍是 2.5R h 5R 答案:2.5R h 5R 點(diǎn)評(píng):機(jī)械能守恒定律適用于只有重力和彈簧的彈力做功的情況, 應(yīng)用于光滑斜面、 光滑曲面、自由落體運(yùn)動(dòng)、上拋、下拋、平拋運(yùn)動(dòng)、單擺、豎直平面的圓周運(yùn)動(dòng)、彈簧振子等情況。典型例題:例 4:如圖,質(zhì)量都為 m 的 A 、 B 兩環(huán)用細(xì)線相連后分別套在水平光滑細(xì)桿 OP 和

34、豎直光滑細(xì)桿 OQ 上,線長(zhǎng) L=0.4m,將 線拉直后使 A 和 B 在同一高度上都由靜止釋放,當(dāng)運(yùn)動(dòng)到使細(xì)線與水平面成 30°角時(shí), A 和 B 的速度分別為 v A 和 v B , 求 v A 和 v B 的大小。 (取 g=10m/s2解析:對(duì) AB 系統(tǒng),機(jī)械能守恒22212130sin B A mv mv mgL += =30cos 30sin B A v v 由解得:s m v s m v B A /1/=, 答案:s m v s m v B A /1/=,點(diǎn)評(píng):機(jī)械能守恒解題注意點(diǎn) : 1、定對(duì)象(可能一物體、可能多物體 .2、分析力做功判斷是否守恒 3、分析能(什么

35、能、怎么變 .4、列式 E K 增 =EP 減 ; 前 =E后 ; 連接體問(wèn)題的高度關(guān)系連接體問(wèn)題的速度關(guān)系,沿同一根繩子的速度處處相第 4課時(shí) 功能關(guān)系 能的轉(zhuǎn)化和守恒定律1、高考解讀真題品析 知識(shí): 動(dòng)量守恒定律、動(dòng)量定理和功能關(guān)系例 1. (09年天津卷 10.(16分 如圖所示, 質(zhì)量 m 1=0.3 kg 的小車靜止在光滑的水平面上, 車長(zhǎng) L=15 m, 現(xiàn)有質(zhì)量 m 2=0.2 kg 可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊,以水平向右的速度 v 0=2 m/s從左端滑上小車,最后在車面上某處與小車保持相對(duì)靜止。物塊與 車面間的動(dòng)摩擦因數(shù) =0.5,取 g=10 m/s2, 求 :(1物塊在車面上滑行的

36、時(shí)間 t; (2要使物塊不從小車右端滑出,物塊滑上小車左端的速度 v 0不超過(guò)多少。解析 :(1設(shè)物塊與小車的共同速度為 v ,以水平向右為正方向,根據(jù)動(dòng)量守恒定律有 : (v m m v m 2102+= 設(shè)物塊與車面間的滑動(dòng)摩擦力為 F ,對(duì)物塊應(yīng)用動(dòng)量定理有 : 022v m v m t F -= 其中 g m F 2= 解得 g m m v m t 2101+=代入數(shù)據(jù)得 s 24. 0=t (2要使物塊恰好不從車廂滑出,須物塊到車面右端時(shí)與小車有共同的速度 v ,則 (v m m v m '+='2102 由功能關(guān)系有 :(gL m v m m v m 2221202

37、2121+'+=' 代入數(shù)據(jù)解得 : 0v '=5m/s 故要使物塊不從小車右端滑出,物塊滑上小車的速度 v 0不能超過(guò) 5m/s。 答案:(1 0.24s (25m/s 熱點(diǎn)關(guān)注: 知識(shí): 功能關(guān)系、動(dòng)能定理例 2. 滑塊以速率 v 1靠慣性沿固定斜面由底端向上運(yùn)動(dòng) , 當(dāng)它回到出發(fā)點(diǎn) 時(shí)速率為 v 2, 且 v 2< v1若滑塊向上運(yùn)動(dòng)的位移中點(diǎn)為 A , 取斜面底端重力勢(shì)能為零,則 (A .上升時(shí)機(jī)械能減小,下降時(shí)機(jī)械能增大。 B.上升時(shí)機(jī)械能減小,下降時(shí)機(jī)械能也減小。C .上升過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能相等的位置在 A 點(diǎn)上方。 D.上升過(guò)程中動(dòng)能和勢(shì)能相等的位置在

38、 A 點(diǎn)下方。解析 :畫出運(yùn)動(dòng)示意圖如圖示:(C 為上升的最高點(diǎn)O C 由動(dòng)能定理 F合 S= 1/2 mv12 = EK1 A C 由動(dòng)能定理 F合 S/2= 1/2 mvA 2 = EKA由功能關(guān)系得:E K1 = 1/2 mv12 =mgSsin+ Q A點(diǎn)的勢(shì)能為 EPA = 1/2 mgSsinE KA =EK1 / 2 EKA > EPA 答案:BC2、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)考點(diǎn):功能關(guān)系功是能量轉(zhuǎn)化的量度 重力所做的功等于重力勢(shì)能的減少 電場(chǎng)力所做的功等于電勢(shì)能的減少 彈簧的彈力所做的功等于彈性勢(shì)能的減少 合外力所做的功等于動(dòng)能的增加 只有重力和彈簧的彈力做功,機(jī)械能守恒 重力和彈簧的彈

39、力以外的力所做的功等于機(jī)械能的增加 W F = E 2-E 1 = E克服一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做的凈功等于機(jī)械能的減少 E = fS (S 為相對(duì)滑動(dòng)的距離 克服安培力所做的功等于感應(yīng)電能的增加3、復(fù)習(xí)方案基礎(chǔ)過(guò)關(guān)重難點(diǎn):如何理解、應(yīng)用勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律的是個(gè)公式?例 3. (2007年理綜全國(guó)卷 20 假定地球、月球都靜止不動(dòng),用火箭從地球沿地月連線發(fā)射一探測(cè)器。假定探測(cè)器在 地球表面附近脫離火箭。用 W 表示探測(cè)器從脫離火箭處到月球的過(guò)程中克服地球引力做的功,用 E k 表示探測(cè)器脫離火 箭時(shí)的動(dòng)能,若不計(jì)空氣阻力,則(A. Ek 必須大于或等于 W ,探測(cè)器才能到達(dá)月球 B. Ek 小于 W

40、 ,探測(cè)器也可能到達(dá)月球C. Ek =1/2 W ,探測(cè)器一定能到達(dá)月球 D. Ek = 1/2 W ,探測(cè)器一定不能到達(dá)月球解析:設(shè)月球引力對(duì)探測(cè)器做的功為 W 1, 根據(jù)動(dòng)能定理可得:-W +W 1=0-E k ,2 21根據(jù)r mmGF , 可知, F 地 >F 月 , 由 W=Fs 雖然 F 是變力 , 但通過(guò)的距離一樣 , 所以 W >W 1, E k =W-W 1 < W 故 B 選項(xiàng)正確。由于探測(cè)器在從地球到月球的過(guò)程中, 地球引力越來(lái)越小, 此過(guò)程中克服地球引力做的功為 W , 在從地球到達(dá)地月連線 中點(diǎn)的過(guò)程中,探測(cè)器克服地球引力做的功要遠(yuǎn)大于 1/2 W,

41、而月球引力對(duì)探測(cè)器做的功很小,探測(cè)器的初動(dòng)能若為 1/2 W ,則到不了地月連線中點(diǎn)速度即減為 0,所以探測(cè)器一定不能到達(dá)月球。 D選項(xiàng)也正確。 答案:BD典型例題:例 4:質(zhì)量為 m 的物體,從靜止開(kāi)始以 3g/4的加速度豎直向下運(yùn)動(dòng)了 h 米,以下判斷正確的是:(A .物體的重力可能做負(fù)功 B.物體的重力勢(shì)能一定減少了 3mgh/4 C.物體的重力勢(shì)能增加了 mgh D.物體的機(jī)械能減少 mgh/4 答案:D 例 5.如圖所示, 彈簧下面掛一質(zhì)量為 m 的物體, 物體在豎直方向上作振幅為 A 的簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng), 當(dāng)物體振動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí),彈簧正好為原長(zhǎng)。則物體在振動(dòng)過(guò)程中 ( C .彈簧的最大彈性勢(shì)

42、能等于 2mgA D.物體的最大動(dòng)能應(yīng)等于 mgA 答案:AC第 5課時(shí) 實(shí)驗(yàn)(6 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律1、高考解讀真題品析 知識(shí):探究動(dòng)能定理例 1. (09年廣東物理 15. (10分某實(shí)驗(yàn)小組利用拉力傳感器和速度傳感器探究 “動(dòng)能定理”, 如圖 12, 他們將拉力傳感器固定在小車上, 用不可伸長(zhǎng)的細(xì)線將其通 過(guò)一個(gè)定滑輪與鉤碼相連,用拉力傳感器記錄小車受到拉力的大小。在水平桌面上相距 50.0cm 的 A 、 B 兩點(diǎn)各安裝一個(gè)速度傳感器記錄小車通過(guò) A 、 B 時(shí)的速度大小。小車中可以放置砝碼。(1實(shí)驗(yàn)主要步驟如下:測(cè)量 _和拉力傳感器的總質(zhì)量 M 1; 把細(xì)線的一端固定在拉力傳感器上另

43、一端通 過(guò)定滑輪與鉤碼相連;正確連接所需電路;將小車停在 C 點(diǎn), _,小車在細(xì)線拉動(dòng)下運(yùn)動(dòng),記錄細(xì)線拉力 及小車通過(guò) A 、 B 時(shí)的速度。在小車中增加砝碼,或 _,重復(fù)的操作。(2表 1是他們測(cè)得的一組數(shù)據(jù),其中 M 是 M 1與小車中砝碼質(zhì)量 m 之和, |v22-v 21| 是兩個(gè)速度傳感器記錄速度 的平方差,可以據(jù)此計(jì)算出動(dòng)能變化量E, F 是拉力傳感器受到的拉力, W 是 F 在 A 、 B 間所作的功。表格中 E 3=_, W 3=_.(結(jié)果保留三位有效數(shù)字 (3根據(jù)表 1,請(qǐng)?jiān)趫D 13中的方格紙上作出E -W 圖線。表 1 數(shù)據(jù)記錄表圖 12 解析 :(1 略 ; (2 由 各

44、 組 數(shù) 據(jù) 可 見(jiàn) 規(guī) 律212221v v m E -=,可得E 3=0.600;觀察 F-W 數(shù)據(jù) 規(guī) 律 可 得數(shù)值上 W=F/2=0.610;(3 在方格紙上作出E -W 圖 線 如 圖所示熱點(diǎn)關(guān)注 知識(shí):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律例 2. (08年高考江蘇卷物理 11.(10分 某同學(xué)利用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 . 弧形軌道末端水平,離 地面的高度為 H , 將鋼球從軌道的不同高度 h 處?kù)o止釋放,鋼球的落點(diǎn)距軌道末端的水平距離為 s . (1若軌道完全光滑, s 2與 h 的理論關(guān)系應(yīng)滿足 s 2= (用 H 、 h 表示 . (2該同學(xué)經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得到一組數(shù)據(jù),如下表所示:

45、 請(qǐng)?jiān)谧鴺?biāo)紙上作出 s 2 h 關(guān)系圖 . (3對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算得到的 s 2 h 關(guān)系圖線 (圖中已畫出 ,自同一高度靜 止釋放的鋼球,水平拋出的速率 (填“小于”或“大于” (4從 s 2 h 關(guān)系圖線中分析得出鋼球水平拋出的速率差十分顯著,你認(rèn)為造成上 述偏差的可能原因是 。 答案:(1 4Hh (2 (見(jiàn)右圖 ,小于 (4 摩擦,轉(zhuǎn)動(dòng) (回答任一即可E W2、知識(shí)網(wǎng)絡(luò)考點(diǎn) 1. 驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 二、實(shí)驗(yàn)原理當(dāng)物體自由下落時(shí),只有重力做功,物體的重力勢(shì)能和動(dòng)能互相轉(zhuǎn)化,機(jī)械能守恒。若某一時(shí)刻物體下落的瞬時(shí)速度 為 v ,下落高度為 h ,則應(yīng)有:

46、 221mv mgh =,借助打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,測(cè)出重物某時(shí)刻的下落高度 h 和該時(shí)刻的瞬時(shí)速度 v ,即可驗(yàn)證機(jī)械能是否守恒, 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。測(cè)定第 n 點(diǎn)的瞬時(shí)速度的方法是:測(cè)出第 n 點(diǎn)的相鄰前、后兩段相等時(shí)間 T 內(nèi)下落的距離 s n 和 s n+1,由公式 T s s v n n n 21+= ,或由 Td d v n n n 21 1-+-=算出 , 如圖所示。三、實(shí)驗(yàn)器材鐵架臺(tái)(帶鐵夾,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器,學(xué)生電源,導(dǎo)線,帶鐵夾的重綞,紙帶,米尺。 四、實(shí)驗(yàn)步驟1.按如圖裝置把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器安裝在鐵架臺(tái)上,用導(dǎo)線把打點(diǎn)計(jì)時(shí)器與學(xué)生電源連接好。2.把紙帶的一端在重錘上用夾子固定好,另一端穿過(guò)計(jì)時(shí)器限位孔,豎直提起紙帶使重錘?？吭诖螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近,紙 帶上端用夾子夾住。 3.接通電源,松開(kāi)紙帶,讓重錘自由下落。 4.重復(fù)幾次,得到 35