【紅對勾】高考物理 機械能守恒定律課件

內(nèi)容要求功和功率Ⅱ動能和動能定理Ⅱ重力做功與重力勢能Ⅱ功能關系、機械能守恒定律及其應用Ⅱ本章內(nèi)容是必修內(nèi)容部分的重點內(nèi)容，在2012年的高考中涉及本部分內(nèi)容出題的幾率非常大，考查的熱點包括重力勢能、機械能守恒、動能定理、能量的轉化和守恒定律等，而單一知識點命題的幾率小綜合性命題的幾率大．在2012年的高考中對本部分內(nèi)容的考查以計算題形式出現(xiàn)的可能性較大，應是與功能關系知識、牛頓運動定律、圓周運動及平拋運動(含類平拋)、電磁學等知識相聯(lián)系的綜合應用．1．復習本章內(nèi)容應把重點放在Ⅱ級要求的內(nèi)容中，即：(1)功和功率概念．(2)動能變化和動能定理．(3)機械能守恒定律與能的轉化守恒定律．2．復習本章內(nèi)容時應注意：對本章的復習應抓住功和能的關系這一基本線索，通過“能量轉化”把知識聯(lián)系在一起．(1)求一個力做功及做功功率，應從恒力做功、變力做功及功能關系、動能定理多角度進行訓練，并應進一步使學生明確“功是能量轉化的量度”這一說法的內(nèi)涵．(2)機動車啟動問題對大多數(shù)同學而言是一個難關，關鍵應讓學生通過復習明白公式P＝F·v的意義．學會過程分析方法，對兩種啟動方式進行詳細剖析是非常有必要的．(3)動能定理的復習，首先使學生明確其物理意義及應用步驟，強調(diào)必須具有所有外力做功的總和才等于物體動能變化量，其次要重視對物理過程進行分析．特別是對復雜過程整體使用動能定理．(4)對機械能守恒定律的三種表達形式，可通過一組相對簡單的題目進行比較講解，使學生真正理解三種形式的實質是相同的，但使用不同的形式解題在文字說明上應有所體現(xiàn)，并注意選擇最簡解法．(5)機械能知識有非常強的綜合性，大部分試題都與牛頓定律、圓周運動、動量守恒、電磁學、熱學知識相互聯(lián)系，在指導學生解答這類問題時，一定要讓學生養(yǎng)成：首先理清物理情景；其次建立物理模型，然后把復雜的過程問題，分解成幾個簡單過程；最后列規(guī)律方程并求解的好習慣．課時1功功率知識點一功——知識回顧——1．物理意義：功是描述力對

效果的物理量，是過程量．2．做功的二要素：

和

的位移．3．定義：力和物體在力的方向上位移的乘積稱為力對物體做的功．空間積累力力的方向上4．計算式：W＝

，F(xiàn)表示恒力的大小，l表示物體運動的位移，α為

的夾角．5．特點：功是

，α取值不同，功會出現(xiàn)正負，正功表示

做功，負功表示

做功，合力的功等于各分力分別做功的

和．Flcosα力的方向與位移方向標量動力阻力代數(shù)———要要點點深深化化————1．．功功的的計計算算公公式式W＝Flcosα應用用注注意意要要點點(1)W＝Flcosα是恒恒力力做做(2)恒恒力力做做功功多多少少只只與與F、l及二二者者夾夾角角余余弦弦有有關關，，而而與與物物體體的的加加速速度度大大小小、、速速度度大大小小、、運運動動時時間間長長短短等等都都無無關關，，即即與與物物體體的的運運動動性性質質無無關關，，同同時時還還與與有有無無其其他他力力做做功功也也無無關關．．(3)公公式W＝Flcosα中的l是物體相相對地面面的位移移，而不不是相對對于和它它接觸的的物體的的位移．．2．合力力做功的的計算(1)合合力做的的功等于于各力做做功的代代數(shù)和．．即W合＝W1＋W2＋W3＋…(2)先求求出物物體——基基礎1．下列說法正確的是()A．當作用力做正功時，反作用力一定做負功B．當作用力不做功時，反作用力也不做功C．作用力與反作用力的功，一定大小相等，正負符號相反D．作用力做正功，反作用力也可能做正功解析：：要搞清清作用用力與與反作作用力力的功功，應應從以以下幾幾個方方面思思考：：①作作用力力與反反作用用力的的關系系，即即作用用力與與反作作用力力作用用在不不同的的物體體上，，大小小相等等方向向相反反．②②作用用力、、反作作用力力所作作用的的物體體的位位移關關系．．③我我們要要明確確，作作用力力、反反作用用力作作用下下的一一對物物體，，可能能向相相反的的方向向運動動，也也可能能向同同一方方向運運動，，也可可能一一個運運動而而另一一個靜靜止，，還可可能兩兩物體體都靜靜止．．由功的公式式W＝Flcosα，我們不難難判斷，當當作用力做做正功時，，反作用力力可以做正正功、負功功或不做功功．當作用用力不做功功時，反作作用力也可可以做功．．故A、B、C均錯錯，只有D正確．一一對相互作作用力分別別作用在不不同的物體體上，兩個個力的作用用效果可以以相同，也也可以完全全不同．答案：D2．起重機機以1m/s2的加速度將將質量為1000kg的貨貨物由靜止止開始勻加加速向上提提升，若g取10m/s2，則在1s內(nèi)起重重機對貨物物所做的功功是()A．500JB．4500JC．5000JD．5500J答案：D知識點二功率——知識回回顧——1．公式(1)P＝，P為時間t內(nèi)的．(2)P＝，α為F與v的夾角．①若v為平均速度度，則P為，②若v為瞬時速度度，則P為．平均功率Fvcosα平均功率瞬時功率2．物理意意義：描述述做功的，功率大則則做功，功率小則則做功．3．額定功功率：機器器工作的功功率．一一般在機機器的銘銘牌上標標明．4．實際際功率：：機器時輸出的的功率．．要求額定功率率．快慢快慢正常實際工作作小于等于于(2)從從P＝Fv可見：①當P一定時，，要增加加F，必須減減小v，故汽車車爬坡時時，司機機常換低低擋降低低速度來來增大牽牽引力．．②當F一定時，，v增加(如如勻加速速運動)，則P也會增加加，但這這樣的過過程是有有限度的的．③當當v一定時，，P越大F就越大．．如功率率越大的的起重機機可吊起起的重物物的質量量越大．．2．機車車的兩種種啟動方方式①機車以以恒定的的功率啟啟動機車以恒恒定的功功率啟動動時，若若運動過過程中其其所受阻阻力F阻不變，其其所受的的F牽及a、v的變化情情況可表表示如下下：即機車啟啟動后先先做加速速度逐漸漸減小的的加速運運動，再再做勻速速運動．．其v－t圖象如圖圖1所示示．圖1②機車從從靜止勻勻加速啟啟動機車以恒恒定的加加速度啟啟動時，，開始牽牽引力不不變，當當其速度度增大到到一定值值v時，其功功率達到到最大值值，下面面的過程程與上述述①一樣樣．在此此過程中中，其牽牽引力功功率、牽牽引力、、加速度度及速度度的變化化情況可可表示如如下：即機車啟啟動后先先做勻加加速運動動，后做做加速度度逐漸減減小的加加速運動動，再做做勻速運運動．其其v－t圖象如圖2所所示．圖2注意：勻加速速結束時機車車的速度并不不是最后的最最大速度．因因此時F>F阻，之后還要在在功率不變的的情況下變加加速一段時間間才達到最后后的最大速度度vmax.——基礎自測測——1．(2009··遼寧、寧夏夏卷)水平地面上有有一木箱，木木箱與地面之之間的動摩擦擦因數(shù)為μ(0<μ<1)．現(xiàn)對對木箱施加一一拉力F，使木箱做勻勻速直線運動動．設F的方向與水平平面夾角為θ，如圖3，在在θ從0逐漸增大大到90°的的過程中，木木箱的速度保保持不變，則則()A．F先減小后增大大 B．．F一直增大C．F的功率減小D．F的功率不變圖3答案：AC答案：C題型一恒力做功的計計算[例1]如如圖4所示，，質量為m的物體靜止在在傾角為θ的斜面上，物物體與斜面的的動摩擦因數(shù)數(shù)為μ.現(xiàn)使斜面水水平向左勻速速移動距離l，求：(1)物體所所受各力對物物體所做的功功各為多少？？(2)斜面對對物體做的功功是多少？(3)各力對對物體所做的的總功是多少少？圖4(2)求斜面面對物體做的的功，即求斜斜面對物體施施的力做的總總功W＝WF＋Wf＝0J.(3)求總功功是求各力功功的代數(shù)和W總＝WF＋Wf＋WG＝0J.[答案](1)Wf＝mglsinθcosθ，WF＝－mglsinθcosθ，WG＝0J(2)0J(3)0J題后反反思利用公公式求求恒力力做功功時應應注意意1．位位移s為對地地位移移(嚴嚴格講講是力力的作作用點點的位位移)．2．合合力的的功等等于分分力做做功的的代數(shù)數(shù)和．．變式1—1在在光滑滑的水水平地地面上上有質質量為為M的長木木板A(如圖圖5所所示)，平平板上上放一一質量量為m的物體體B，A、B之間的的動摩摩擦因因數(shù)為為μ.今在在物體體B上加一一水平平恒力力F.B和A發(fā)生相相對滑滑動，，經(jīng)過過時間間t.求：：(1)摩擦擦力對對A所做的的功．．(2)摩擦擦力對對B所做的的功．．圖5題型二二變力做做功的的計算算[例2]如如圖圖6所所示，，一質質量為為m＝2.0kg的物物體從從半徑徑為R＝5.0m的的圓弧弧的A端，，在在拉拉力力作作用用下下沿沿圓圓弧弧緩緩慢慢運運動動到到B端(圓圓弧弧AB在豎豎直直平平面面內(nèi)內(nèi))．．拉拉力力F大小小不不變變始始終終為為15N，，方方向向始始終終與與物物體體在在該該點點的的切切線線成成37°°角角．．圓圓弧弧所所對對應應的的圓圓心心角角為為60°°，，BO邊為為豎豎直直方方向向，，g取10m/s2.圖6求這一過過程中：：(1)拉拉力F做的功．．(2)重重力mg做的功．．(3)圓圓弧面對對物體的的支持力力FN做的功．．(4)圓圓弧面對對物體的的摩擦力力Ff做的功．．(2)重重力mg做的功WG＝－mgR(1－cos60°)＝－50J.(3)物物體受的的支持力力FN始終與物物體的運運動方向向垂直，，所以WFN＝0.(4)因因物體在在拉力F作用下緩緩慢移動動，動能能不變，，由動能能定理知知：WF＋WG＋WFf＝0.所以WFf＝－WF－WG＝(－62.8＋50)J＝－12.8J.[答案](1)62.8J(2)－50J(3)0J(4)－12.8J題后反思在遇到求功的的問題時，一一定要注意分分析是求恒力力的功還是變變力的功，如如果是求變力力的功，看能能否轉化為求求恒力功的問問題，不能轉轉化的，還可可以借助動能能定理和能的的轉化和守恒恒定律來求解解．變式2—1如如圖7所示示，定滑輪至至滑塊的高度度為h，已知細繩的的拉力為F(恒定)，滑滑塊沿水平面面由A點前進s至B點，滑塊在初初、末位置時時細繩與水平平方向夾角分分別為α和β.求滑塊由A點運動到B點的過程中，，繩的拉力對對滑塊所做的的功．圖7解析：設繩對物體的的拉力為T，顯然人對繩繩的拉力F等于T.T在對物體做功功的過程中大大小雖然不變變，但其方向向時刻在改變變，因此該問問題是變力做做功的問題．．但是在滑輪輪的質量以及及滑輪與繩間間的摩擦不計計的情況下，，人對繩做的的功就等于繩繩的拉力對物物體做的功，，而拉力F的大小和方向向都不變，所所以F做的功可以用用公式W＝Flcosα直接計算．．由圖可知知，在繩與與水平面的的夾角由α變到β的過程中，，拉力F的作用點的的位移大小小為：題型三功率的計算算[例3]如如圖8所所示，一質質量為m的物體，從從傾角為θ的光滑斜面面頂端由靜靜止下滑，，開始下滑滑時離地高高度為h，當物體滑滑至斜面底底端時重力力的瞬時功功率為________，整整個過程的的平均功率率為________．圖8題后反思功率的計算算方法1．首先要要明確所求求功率是平平均功率還還是瞬時功功率，對應應于某一過過程的功率率為平均功功率，對應應于某一時時刻的功率率為瞬時功功率．變式3—1(2009·遼寧/寧夏高考考)質量為m的物體靜止止在光滑水水平面上，，從t＝0時刻開開始受到水水平力的作作用．力的的大小F與時間t的關系如圖圖9所示，，力的方向向保持不變變，則()圖9答案：BD題型四機車啟動問問題[例例4]額額定定功功率率為為80kW的的汽汽車車，，在在平平直直公公路路上上行行駛駛的的最最大大速速度度是是20m/s.汽汽車車的的質質量量是是2t，，如如果果汽汽車車從從靜靜止止開開始始做做勻勻加加速速直直線線運運動動，，加加速速度度的的大大小小是是2m/s2，運動過程中中阻力不變．．求：(1)汽車受受到的阻力有有多大？(2)3s末汽車的瞬瞬時功率有多多大？(3)汽車維維持勻加速運運動的時間是是多少？[答案](1)4×103N(2)4.8×104W(3)5s題后反思思汽車運動動的全過過程中有有兩個最最大的速速度v′m和vm，這是兩兩個不同同的最大大速度，，切勿混混淆．①①在勻加加速運動動階段牽牽引力恒恒定，速速度逐漸漸增大，，汽車的的輸出功功率逐漸漸增大，，當汽車車的輸出出功率等等于額定定功率時時的速度度是汽車車做勻加加速運動動的最大大速度v′m.②之后后汽車以以額定功功率運動動，牽引引力逐漸漸減小，，速度逐逐漸增大大，當牽牽引力等等于摩擦擦阻力時時，汽車車達到最最大速度度vm，以后汽汽車以該該速度在在額定功功率下做做勻速運運動．顯顯然v′m<vm.變式4——1““綠色奧奧運”是是2008年北北京奧運運會的三三大理念念之一，，奧組委委決定在在各比賽賽場館使使用新型型節(jié)能環(huán)環(huán)保電動動車．圖10在檢測某某款電動動車性能能的實驗驗中，質質量為8×102kg的電電動車由由靜止開開始沿平平直公路路行駛，，達到的的最大速速度為15m/s，，利用傳傳感器測測得此過過程中不不同時刻刻電動車車的牽引引力F與對應的的速度v，并描繪繪出F－圖象(圖中AB、BO均為直線線，如圖圖10所所示)．．假設電電動車行行駛中所所受的阻阻力恒定定，求此此過程中中：(1)電電動車的的額定功功率；(2)電電動車由由靜止開開始運動動，經(jīng)過過多長時時間速度度達到2m/s?分析：不管對哪哪種啟動動方式，，機動車車的功率率均是指指牽引力力的功率率，對啟啟動過程程的分析析也都是是用分段段分析法法，并且且將牛頓頓第二定定律和運運動學公公式相結結合進行行綜合分分析．有有時也應應用動能能定理求求解．解析：(1)分析析圖線可知知：電動車車由靜止開開始做勻加加速直線運運動，達到到額定功率率后，做牽牽引力逐漸漸減小的變變加速直線線運動，達達到最大速速度后做勻勻速直線運運動．當最大速度度vmax＝15m/s時，，牽引力為為Fmin＝400N故恒定阻力力Ff＝Fmin＝400N額定功率P＝Fminvmax＝6kW.答案：(1)6kW(2)1s1．沿著著高高度度相相同同，，坡坡度度不不同同，，粗粗糙糙程程度度也也不不同同的的斜斜面面向向上上拉拉同同一一物物體體到到頂頂端端，，以以下下說說法法中中正正確確的的是是()A．．沿沿坡坡度度小小、、長長度度大大的的斜斜面面上上升升克克服服重重力力做做的的功功多多B．．沿沿長長度度大大、、粗粗糙糙程程度度大大的的斜斜面面上上升升克克服服重重力力做做的的功功多多C．．沿沿坡坡度度大大、、粗粗糙糙程程度度大大的的斜斜面面上上升升克克服服重重力力做做的的功功多多D．．上上述述幾幾種種情情況況重重力力做做功功同同樣樣多多解析析：：重力力做做功功只只與與高高度度有有關關，，與與路路徑徑無無關關，，因因此此，，題題中中所所述述幾幾種種情情況況重重力力做做功功同同樣樣多多．．答案案：：D2．．如如圖圖11所所示示，，物物體體沿沿弧弧形形軌軌道道滑滑下下后后進進入入足足夠夠長長的的水水平平傳傳送送帶帶，，傳傳送送帶帶以以圖圖示示方方向向勻勻速速運運轉轉，，則則傳傳送送帶帶對對物物體體做做功功情情況況可可能能是是()A．始終不做做功B．先做負功功后做正功C．先做正功功后不做功D．先做負功功后不做功圖11解析：：設傳送送帶速速度大大小為為v1，物體體剛滑滑上傳傳送帶帶時的的速度度大小小為v2.①當當v1＝v2時，物物體隨隨傳送送帶一一起勻勻速運運動，，故傳傳送帶帶與物物體之之間不不存在在摩擦擦力，，即傳傳送帶帶對物物體始始終不不做功功，A正確確；②②當v1<v2時，物物體相相對傳傳送帶帶向右右運動動，物物體受受到的的滑動動摩擦擦力方方向向向左，，則物物體先先做勻勻減速速運動動直到到速度度減為為v1，再做做勻速速運動動，故故傳送送帶對對物體體先做做負功功后不不做功功，D正確確；③③當v1>v2時，物物體相相對傳傳送帶帶向左左運動動，物物體受受到的的滑動動摩擦擦力方方向向向右，，則物物體先先做勻勻加速速運動動直到到速度度達到到v1，再做做勻速速運動動，故故傳送送帶對對物體體先做做正功功后不不做功功，B錯誤誤，C正確確．答案：：ACD3．以初速速度v0做平拋拋運動動的物物體，，重力力在第第1s末末和第第2s末末的功功率之之比為為α，重力力在第第1s內(nèi)內(nèi)和第第2s內(nèi)內(nèi)的平平均功功率之之比為為β，則()A．α/β＝3/2B．α/β＝2/3C．α/β＝1/2D．．α/β＝2答案：