2020版新教材高中物理第8章機(jī)械能守恒定律章末復(fù)習(xí)課學(xué)案新人教版必修2

1、第8章機(jī)械能守恒定律體系構(gòu)建(1)功率的兩個(gè)計(jì)算式：P和PFv.Ff核心速填1功(1)做功的兩個(gè)必備條件：物體受力及在力的方向上發(fā)生位移(2)恒力做功的表達(dá)式：WFlcos.2功率Wt(2)機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題發(fā)動(dòng)機(jī)功率PFv中的F指的是牽引力P汽車勻速時(shí)的速度v，其中Ff是汽車所受到的阻力3重力做功與重力勢(shì)能(1)重力做功的特點(diǎn)：與運(yùn)動(dòng)路徑無(wú)關(guān)，只與初、末位置的高度差有關(guān)，表達(dá)式：WGmgh.(2)重力做功與重力勢(shì)能的關(guān)系：WGEp1Ep2.4動(dòng)能定理：合力做的功等于物體動(dòng)能的增加量，表達(dá)式為W合Ek2Ek1.5機(jī)械能守恒定律(1)三種表達(dá)式Ek1Ep1Ek2Ep2.EkEp.EAEB.(2)守恒條

2、件：只有重力或彈力做功6能量守恒定律：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變功的正負(fù)的判斷與計(jì)算1.功的正、負(fù)的判斷(1)根據(jù)公式WFlcos的計(jì)算結(jié)果來(lái)判斷(2)利用速度與力的方向的夾角來(lái)判斷：90，力做正功；90，力做負(fù)功(3)利用功能關(guān)系來(lái)判斷：每種能量的變化都對(duì)應(yīng)于某種力或某些力做功，可以根據(jù)這些能量的變化，來(lái)確定力做正功還是負(fù)功2功的計(jì)算(1)根據(jù)定義式求功若恒力做功，可用定義式WFlcos求恒力的功，其中F、l為力的大小和位移的大小，為力F與位移l方向之間的夾角，且0180.(2)

3、利用功率求功若某力做功或發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P一定，則在時(shí)間t內(nèi)做的功為WPt.(3)根據(jù)功能關(guān)系求功3根據(jù)以上功能關(guān)系，若能求出某種能量的變化，就可以求出相應(yīng)的功4【例1】一質(zhì)量為kg的物體放在水平地面上，如圖甲所示，已知物體所受水平拉力F隨時(shí)間t的變化情況如圖乙所示，物體相應(yīng)的速度v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖丙所示求：Wmv20，故合力做的功W32J6J.10s內(nèi)物體的總位移：x3m15m(1)06s內(nèi)合力做的功；(2)前10s內(nèi)，拉力和摩擦力所做的功解析(1)由vt圖象可知物體初速度為零，6s末的速度為3m/s，根據(jù)動(dòng)能定理：114223(2)由圖丙知物體在26s、68s內(nèi)的位移分別為x16m、x2

4、6m，故前10s內(nèi)拉力做的功：W1F1x1F2x236J26J30J.由圖丙知，在68s時(shí)間內(nèi)，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，故摩擦力Ff2N根據(jù)vt圖象知在861022所以WFfFfx215J30J.答案(1)6J(2)30J30J1如圖所示，A、B疊放在一起，A用繩系在固定的墻上，用力F拉著B向右移，用F、FAB和FBA分別表示繩對(duì)A的拉力、A對(duì)B的摩擦力和B對(duì)A的摩擦力，則()AF做正功，F(xiàn)AB做負(fù)功，F(xiàn)BA做正功，F(xiàn)不做功BF和FBA做正功，F(xiàn)AB和F做負(fù)功CF做正功，其他力都不做功DF做正功，F(xiàn)AB做負(fù)功，F(xiàn)BA和F不做功BD由于A不動(dòng)，所以繩子的拉力不做功，對(duì)A的摩擦力也不做功由于B向右運(yùn)動(dòng)，故

5、F做正功，A對(duì)B的摩擦力做負(fù)功動(dòng)力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的綜合運(yùn)用車重的0.5倍，即kf0.5，賽車的質(zhì)量m0.4kg，通電后賽車的電動(dòng)機(jī)以額定功率P1.動(dòng)力學(xué)方法：利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解力學(xué)問(wèn)題2能量的觀點(diǎn)：利用動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律以及一些功能關(guān)系求解力學(xué)問(wèn)題3應(yīng)用技巧涉及動(dòng)力學(xué)方法和能量觀點(diǎn)的綜合題，應(yīng)根據(jù)題目要求靈活選用公式和規(guī)律(1)涉及力和運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)性分析或恒力作用下物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題時(shí)，可用牛頓運(yùn)動(dòng)定律(2)用動(dòng)能定理求解物體受恒力作用下的問(wèn)題比用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解過(guò)程要簡(jiǎn)單，變力作用下的問(wèn)題只能用能量觀點(diǎn)(3)涉及動(dòng)能與勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，單個(gè)物體或系統(tǒng)

6、機(jī)械能守恒問(wèn)題時(shí)，通常選用機(jī)械能守恒定律【例2】如圖所示，遙控電動(dòng)賽車(可視為質(zhì)點(diǎn))從A點(diǎn)由靜止出發(fā)，經(jīng)過(guò)時(shí)間t后關(guān)閉電動(dòng)機(jī)，賽車?yán)^續(xù)前進(jìn)至B點(diǎn)后進(jìn)入固定在豎直平面內(nèi)的圓形光滑軌道，通過(guò)軌道最高點(diǎn)P后又進(jìn)入水平軌道CD上已知賽車在水平軌道AB部分和CD部分運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力恒為Fmg2W工作，軌道AB的長(zhǎng)度L2m，圓形軌道的半徑R0.5m，空氣阻力可以忽略，取重力加速度g10m/s2.某次比賽，要求賽車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程上既不能脫離軌道，又要在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的路程最短在此條件下求：mP.mg2Rmv2Pmv2C1(1)賽車在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的最短路程；(2)賽車電動(dòng)機(jī)工作的時(shí)間解析(1)要求賽車在運(yùn)動(dòng)過(guò)程

7、中既不能脫離軌道，又要在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的路程最短，則賽車經(jīng)過(guò)圓軌道P點(diǎn)時(shí)速度最小，此時(shí)賽車對(duì)軌道的壓力為零，重力提供向心力：mgv2R賽車在C點(diǎn)的速度為vC，由機(jī)械能守恒定律可得：122由上述兩式聯(lián)立，代入數(shù)據(jù)可得：vC5m/s設(shè)賽車在CD軌道上運(yùn)動(dòng)的最短路程為x，12由動(dòng)能定理可得：kmgx02mvC代入數(shù)據(jù)可得：x2.5m(2)由于豎直圓軌道光滑，由機(jī)械能守恒定律可知：vBvC5m/s，從A點(diǎn)到B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由能量守恒定律可得：1PtkmgL2mv2B代入數(shù)據(jù)可得：t4.5s.答案(1)2.5m(2)4.5s2如圖所示，半徑為R的豎直光滑半圓形軌道BC與光滑水平地面AB相切于B點(diǎn)，彈簧

8、左端固定在豎直墻壁上，用一質(zhì)量為m的小球緊靠彈簧并向左壓縮彈簧，已知彈簧在彈性限度內(nèi)，現(xiàn)由靜止開始釋放小球，小球恰好能沿軌道通過(guò)半圓形軌道的最高點(diǎn)C，求：2Rgt2答案(1)mgR(2)2R(1)釋放小球瞬間彈簧的彈性勢(shì)能；(2)小球離開C點(diǎn)后第一次落地點(diǎn)與B點(diǎn)的距離解析(1)小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)C，設(shè)通過(guò)C點(diǎn)的速度為vC，則：v2CmgmR，得vCgR小球從A到C的過(guò)程中，設(shè)所求彈簧的彈性勢(shì)能為Ep，由機(jī)械能守恒定律可得：1Ep2mv2Cmg2R5解得Ep2mgR.(2)小球從C點(diǎn)拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)小球的落地點(diǎn)與B的水平距離為s，則12svCt聯(lián)立解得s2R.52功能關(guān)系八種常見功能關(guān)系的

9、理解表達(dá)式物理意義正功、負(fù)功含義W0勢(shì)能減少WEpW0WEp彈力做功是彈性勢(shì)能重力做功與重力勢(shì)能彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能重力做功是重力勢(shì)能變化的原因W0W0變化的原因W0W0W0勢(shì)能增加勢(shì)能不變勢(shì)能減少勢(shì)能增加勢(shì)能不變動(dòng)能增加合力做功與動(dòng)能WEk合外力做功是物體動(dòng)能變化的原因W0W0動(dòng)能減少動(dòng)能不變除重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力外其他力做功與機(jī)械能除重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力WE外其他力做功是機(jī)械能變化的原因W0W0W0機(jī)械能增加機(jī)械能減少機(jī)械能守恒之前受恒定阻力作用，下落的加速度為g，在運(yùn)動(dòng)員下落h的過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是【例3】(多選)如圖所示，假設(shè)質(zhì)量為m的跳傘運(yùn)動(dòng)員，由靜止開始下落，在打開傘45()A運(yùn)動(dòng)員

10、的重力勢(shì)能減少了mghB運(yùn)動(dòng)員克服阻力所做的功為mghC運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能增加了mghD運(yùn)動(dòng)員的機(jī)械能減少了mgh45454515CD在運(yùn)動(dòng)員下落h的過(guò)程中，重力勢(shì)能減少了mgh，故A錯(cuò)誤根據(jù)牛頓第二定律445得，物體所受的合力為F合ma5mg，則根據(jù)動(dòng)能定理得，合力做功為mgh，則動(dòng)能增加了45mgh，故C正確合力做功等于重力做功與阻力做功的代數(shù)和，因?yàn)橹亓ψ龉閙gh，則克服阻力做功為mgh，故B錯(cuò)誤；重力勢(shì)能減少了mgh，動(dòng)能增加了mgh，故機(jī)械能減少了mgh，距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑，加速度為g.在他從上向下滑到底端的過(guò)141555故D正確一語(yǔ)通關(guān)應(yīng)用功能關(guān)系解題的步驟(1)明確研究對(duì)象，研究對(duì)象是一個(gè)物體或是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)(2)隔離研究對(duì)象，分析哪些力對(duì)它做功，它的哪些能量發(fā)生變化(3)根據(jù)能量的變化類型確定用哪一類功能關(guān)系去求解(4)根據(jù)相應(yīng)的功能關(guān)系列方程、求解3如圖所示，某段滑雪雪道傾角為30，總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運(yùn)動(dòng)員從13程中，下列說(shuō)法正確的是()B運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)能為mghC運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功為mghD下滑過(guò)程中系統(tǒng)減少的機(jī)械能為mghD運(yùn)動(dòng)員的加速度為g，小于