機械能二輪復習策略

1、機械能單元二輪復習策略江蘇省泰興中學 丁震機械能局部是力學中的重點以及難點， 以二級要求為主。 分析歷年的高考試卷， 與機械 能有關的問題在試卷中會屢次出現(xiàn)， 尤其是動能定理、 機械能守恒以及功能關系。 這些知識 點常常和電磁感應、 帶電粒子在復合場中的運動問題結(jié)合在一起， 考查方式靈活， 對學生的 應用能力有較高的要求。在 2021 年的試卷中， 第 9 題(多項選擇最后一題) 將運動分析與能量轉(zhuǎn)換問題結(jié)合在一起； 第 14 題盤旋加速器的問題， 第 15 題主要是電磁感應的問題， 但這兩題在解題過程中需要多 次使用動能定理。 2021 年高考，第 8 題考查動能定理，第 14 題那么需要使

2、用機械能守恒和動 能定理。 2021年，第 2題 D 選項涉及到用功能關系判斷機械能的變換情況，第 4題直接考 查動能定理， 第 15 題同樣需要屢次使用動能定理， 第 14 題可以用牛頓運動定理求解， 但也 可以使用機械能守恒定律。與 2021 年考試說明相比，其中功和功率的計算升為二級要求，這一點應當注意，比方 汽車的啟動問題中兩種啟動方式的理解與應用。 在二輪復習中， 要重視對根本概念和規(guī)律的 應用，在掌握動能定理、能量守恒的根底上，加大與牛頓運動定律、帶電粒子的運動、電磁 感應等核心內(nèi)容的綜合訓練， 還要密切關注聯(lián)系生活、 生產(chǎn)實際、 現(xiàn)代科技及能源環(huán)保的問 題。經(jīng)過一輪復習后，學生對

3、各章節(jié)的知識點已經(jīng)有了更為全面的認識，二輪復習主要是 提高綜合運用的能力，在復習中應該注意以下幾個方面：一.抓根底：1. 進一步理解機車啟動的兩種方式，強化對動能定理、功能關系和機械能守恒定律的理 解，(1) 機車以恒定功率啟動過程中牽引力是變力，發(fā)動機做的功只能用W = Pt計算，而以恒定加速度啟動時，發(fā)動機的功率在不斷增大，所以發(fā)動機做的功只能用W = FH計算。(2) P= Fv中的F僅是機動車的牽引力，而非機動車所受合力。同時還要注意勻加速過程的最大速度V!和全程的最大速度 Vm的區(qū)別及求解方法。2. 對動能定理的理解(1) 動能定理中 “外力 指作用在物體上包含重力在內(nèi)的所有外力。求

4、功的代數(shù)和時要注 意功的正、負。(2) 不管物體做什么形式的運動，其受力如何，動能定理總是適用的。(3) 動能定理表達式中的二表示一種因果聯(lián)系的數(shù)值上相等的符號，說明了功是引起物體動能變化的原因。(4) 動能定理以單個物體為研究對象，表達式 W合= Ek是個標量方程式。3. 對功能關系和能量守恒定律的理解(1) 常見的功能關系做功功是能量轉(zhuǎn)化的量度能量變化wr = AE 重力做功Wg=?y冰重力勢能變化厶易W f = A EL,彈力做功WF 、， J彈性勢能變化瓦合外力做功用合= W丄十匹十Ws 嗓彈力和重力之外 其他力做功w總滑動摩擦力與介質(zhì) 阻力做功F"相對AVa. = iEk口

5、、動能的變化AEkW 也= E 亠=機械能的變化F畑 7F吶J系統(tǒng)內(nèi)能的變化氐IV = A Ep 電場力做功W,E = qU訶、叭電勢能變化平w= IU/ 電流做功w=也 、電能變化AE= TU/(2 )對能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的進一步理解某種形式能量的減少，一定存在另外形式能量的增加，且減少量與增加量相等。某個物體能量的減少，一定存在別的物體能量的增加，且減少量與增加量相等。機械能守恒定律是有條件的，能量守恒定律是無條件的二.探技法：1功的計算方法恒力的功：W = FICOS a。變力的功：(1) 變力F的功率P恒定，W = Pt。利用動能定理及功能關系等方法間接求解，即W合=4 Ek或W =

6、E。(3) 轉(zhuǎn)換法也叫等效替代，即假設某一變力做的功和某一恒力做的功相等，可以通過計算該恒 力做的功來求變力做的功。微元法：適用于大小不變、方向總與運動方向相同或相反的變力做功平均力法：如果力的方向不變，大小隨位移按線性規(guī)律變化時，2動能定理的應用策略(1) 對涉及單個物體的受力、位移及過程始、末速度的問題的分析，尤其不涉及時間時，應 優(yōu)先考慮用動能定理求解。(2) 假設物體運動包含幾個不同過程時，可分段運用動能定理列式，也可以全程列式(當所求解的問題不涉及中間速度時 )。(3) 應用動能定理解題的思路和一般步驟 確定研究對象和物理過程，找出始末狀態(tài)的速度情況； 分析研究對象的受力情況 (包括

7、重力 )，求出各力做功的代數(shù)和，注意求功時，位移必須是 相對地面的； 確定過程始、末狀態(tài)的動能，以及動能的變化量； 利用動能定理列方程求解。要注意方程的左邊是功，右邊是動能的變化量。 3.機械能守恒定律及其應用1) .應注意的問題(1) 研究對象的選取。 有的問題選單個物體為研究對象，機械能不守恒，但選此物體與其他幾個物體組成的系 統(tǒng)為研究對象，機械能卻是守恒的(2) 研究過程的選取。有些問題研究對象的運動過程分幾個階段， 有的階段機械能守恒， 而有的階段機械能不守恒， 因此在應用機械能守恒定律解題時要注意過程的選取。(3) 表達式的選取。 機械能守恒的表達式有三種不同的形式 系統(tǒng)初、末態(tài)總機

8、械能相等，即Ei = E2。 系統(tǒng)減少的總重力勢能 Ep減等于系統(tǒng)增加的總動能 Ek增，即 Ep減= Ek增或 Ep 增= Ek 減。 假設系統(tǒng)只有A、B兩物體，那么A減少的機械能 Ea減等于B增加的機械能 Eb增。 第一種表達式是從 “守恒的角度反映機械能守恒， 解題必須選取參考平面， 而后兩種表達式 都是從 “轉(zhuǎn)化 的角度來反映機械能守恒，不必選取參考平面。2) 機械能守恒的判定(1) 利用機械能的定義判斷，分析動能和勢能的和是否變化。(2) 用做功判斷，假設物體或系統(tǒng)只有重力做功 (或彈簧彈力做功，或有其他力做功但其他力做 功的代數(shù)和為零 )，那么機械能守恒。(3) 根據(jù)能量轉(zhuǎn)化來判斷，

9、假設系統(tǒng)中只有動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化，那么系統(tǒng)的機械能守恒。(4) 對一些繩子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等問題機械能一般不守恒，特別說明除外。 三研考向1. 本單元中除了上述定理之外，還有驗證機械能守恒的實驗，應當注意紙帶的選取、數(shù)據(jù)處 理和誤差分析2. 考試說明中功和功率的計算升至二級要求，也是需要重點注意的一個細節(jié)3. 動能定理和功能關系應用范圍廣，因此要重點訓練綜合性的問題，比方與帶電粒子在電場 中的運動結(jié)合、電磁感應問題中安培力做功與電能的問題等四提能力 對于大局部以到達 B 等級為目的的考生而言，重點是將根底知識落實并加以一定以中等難 度為主的訓練。對于需要到達 A 等級的考生來說，那

10、么還要在難度較大的綜合問題上多花工 夫，多研究歷年的高考真題，熟悉高考的命題方式，能熟練運用各種解題方法(如圖像法、 微元法等)，教師在指導學生復習時需要因人而異，既要重視根底也要培養(yǎng)能力。附錄:2021年高考:9如下列圖，兩質(zhì)量相等的物塊 A、B通過一輕質(zhì)彈簧連接， B足夠長、放置在水平面上， 所有接觸面均光滑。彈簧開始時處于原長，運動過程中始終處在彈性限度內(nèi)。在物塊A上施加一個水平恒力， A、B從靜止開始運動到第一次速度相等的過程中，以下說法中正確 的有(第9題圖)A .當A、B加速度相等時，系統(tǒng)的機械能最大 B .當A、B加速度相等時，A、B的速度差最大 C .當A、B的速度相等時，A的

11、速度到達最大 D .當A、B的速度相等時，彈簧的彈性勢能最大14. (16分)1932年，勞倫斯和利文斯設計出了盤旋加速器。盤旋加速器的工作原理如圖所示，置于高真空中的 D形金屬盒半徑為 R,兩盒間的狹縫很小，帶電粒子穿過的時 間可以忽略不計。磁感應強度為B的勻強磁場與盒面垂直。A處粒子源產(chǎn)生的粒子, 質(zhì)量為m電荷量為+q ,在加速器中被加速， 加速電壓為U。加速過程中不考慮相 對論效應和重力作用。(第M盤圖)(1) 求粒子第2次和第1次經(jīng)過兩D形盒間狹縫后軌道半徑之比；(2) 求粒子從靜止開始加速到出口處所需的時間t ;(3) 實際使用中，磁感應強度和加速電場頻率都有最大值的限制。假設某一加

12、速器磁感應強度和加速電場頻率的最大值分別為Bm f m,試討論粒子能獲得的最大動能E如。15. (16分)如下列圖，兩平行的光滑金屬導軌安裝在一光滑絕緣斜面上，導軌間距為I、足夠長且電阻忽略不計，導軌平面的傾角為：，條形勻強磁場的寬度為 d,磁感應強度大小為B、方向與導軌平面垂直。長度為2d的絕緣桿將導體棒和正方形的單匝線框 連接在一起組成“一型裝置，總質(zhì)量為 m,置于導軌上。導體棒中通以大小恒為 I的電流(由外接恒流源產(chǎn)生，圖中未圖出)。線框的邊長為d (d < I),電阻為R,下邊與磁場區(qū)域上邊界重合。將裝置由靜止釋放，導體棒恰好運動到磁場區(qū)域下邊界處 返回，導體棒在整個運動過程中始

13、終與導軌垂直。重力加速度為go求：(1)裝置從釋放到開始返回的過程中，線框中產(chǎn)生的焦耳熱Q;(2 )線框第一次穿越磁場區(qū)域所需的時間t1 ;(3)經(jīng)過足夠長時間后，線框上邊與磁場區(qū)域下邊界的最大距離(笫IS題圖)2021年高考:8.如下列圖，平直木板 AB傾斜放置，板上的 P點距A端較近，小物塊與木板間的動摩擦 因數(shù)由A到B逐漸減小，先讓物塊從 A由靜止開始滑到 B。然后，將A著地，抬高B，使木板的傾角與前一過程相同，再讓物塊從B由靜止開始滑到 A。上述兩過程相比較，以下說法中一定正確的有A .物塊經(jīng)過P點的動能，前一過程較小B .物塊從頂端滑到 P點的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量，前一過程較少C.

14、物塊滑到底端的速度，前一過程較大D .物塊從頂端滑到底端的時間，前一過程較長14. (16 分)在游樂節(jié)目中，選手需要借助懸掛在高處的繩飛越到水面的浮臺上,小明和小陽觀看后對此進行了討論。如下列圖，他們將選手簡化為質(zhì)量m=60kg的指點,選手抓住繩由靜止開始擺動，此事繩與豎直方向夾角:=30，繩的懸掛點0距水面的高度為H=3m.不考慮空氣阻力和繩的質(zhì)量，浮臺露出水面的高度不計，水足夠深。取中立加速度g =10m/s2 ,sin 53、= 0.8 , cos53' =0.6(1) 求選手擺到最低點時對繩拉力的大小F;(2) 假設繩長l=2m,選手擺到最高點時松手落入手中。設水碓選手的平均

15、浮力f800N，平均阻力f2 =700N，求選手落 入水中的深度d ；(3) 假設選手擺到最低點時松手，小明認為繩越長，在浮臺上的落點距岸邊越遠； 小陽認為繩越短，落點距岸邊越遠，請通過推算說明你的觀點。2021年高考:I，矩形線框與導線在同一豎直平面內(nèi)，且12如下列圖，固定的水平長直導線中通有電流 一邊與導線平行。線框由靜止釋放，在下落過程中 A 穿過線框的磁通量保持不變B 線框中感應電流方向保持不變C.線框所受安掊力的全力為零D 線框的機械能不斷增大4如下列圖，演員正在進行雜技表演。由圖可估算出他將一只雞蛋拋出的過 程中對雞蛋所做的功最接近于A 0.3JB 3JC. 30JD 300J14

16、(16分)如下列圖，長為 L、內(nèi)壁光滑的直管與水平地面成30°角固定放置。將一質(zhì)量為m的小球固定在管底，用一輕質(zhì)光滑細線將小球與質(zhì)量為M=km的小物塊相連，小物塊懸掛于管口?，F(xiàn)將小球釋放，一段時間后，小物塊落地靜止不動，小球繼續(xù)向上運動，通過管口的轉(zhuǎn)向裝置后做平拋運動，小球在轉(zhuǎn)向過程中速率不變。(1) 求小物塊下落過程中的加速度大小；(2) 求小球從管口拋出時的速度大小；42.(3) 試證明小球平拋運動的水平位移總小于L215(16分)某種加速器的理想模型如題15-1圖所示：兩塊相距很近的平行小極板中間各開有一小孔a、b,兩極板間電壓 b的變化圖象如圖15-2圖所示，電壓的最大值為U。、周期為T0,在兩極板外有垂直紙面向里的勻強磁場。假設將一質(zhì)量為m0、電荷量為q的帶正電的粒子從板內(nèi)a孔處靜止釋放，經(jīng)電場加速后進入磁場，在磁場中運動時間To后恰能再次從1a孔進入電場加速?，F(xiàn)該粒子的質(zhì)量增加了。(粒子在兩極板間的運動時間不計，兩100極板外無電場