【紅對(duì)勾】高考物理 機(jī)械能守恒定律課件

內(nèi)容要求功和功率Ⅱ動(dòng)能和動(dòng)能定理Ⅱ重力做功與重力勢(shì)能Ⅱ功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用Ⅱ本章內(nèi)容是必修內(nèi)容部分的重點(diǎn)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(diǎn)包括重力勢(shì)能、機(jī)械能守恒、動(dòng)能定理、能量的轉(zhuǎn)化和守恒定律等，而單一知識(shí)點(diǎn)命題的幾率小綜合性命題的幾率大．在2012年的高考中對(duì)本部分內(nèi)容的考查以計(jì)算題形式出現(xiàn)的可能性較大，應(yīng)是與功能關(guān)系知識(shí)、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)及平拋運(yùn)動(dòng)(含類平拋)、電磁學(xué)等知識(shí)相聯(lián)系的綜合應(yīng)用．1．復(fù)習(xí)本章內(nèi)容應(yīng)把重點(diǎn)放在Ⅱ級(jí)要求的內(nèi)容中，即：(1)功和功率概念．(2)動(dòng)能變化和動(dòng)能定理．(3)機(jī)械能守恒定律與能的轉(zhuǎn)化守恒定律．2．復(fù)習(xí)本章內(nèi)容時(shí)應(yīng)注意：對(duì)本章的復(fù)習(xí)應(yīng)抓住功和能的關(guān)系這一基本線索，通過“能量轉(zhuǎn)化”把知識(shí)聯(lián)系在一起．(1)求一個(gè)力做功及做功功率，應(yīng)從恒力做功、變力做功及功能關(guān)系、動(dòng)能定理多角度進(jìn)行訓(xùn)練，并應(yīng)進(jìn)一步使學(xué)生明確“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一說法的內(nèi)涵．(2)機(jī)動(dòng)車啟動(dòng)問題對(duì)大多數(shù)同學(xué)而言是一個(gè)難關(guān)，關(guān)鍵應(yīng)讓學(xué)生通過復(fù)習(xí)明白公式P＝F·v的意義．學(xué)會(huì)過程分析方法，對(duì)兩種啟動(dòng)方式進(jìn)行詳細(xì)剖析是非常有必要的．(3)動(dòng)能定理的復(fù)習(xí)，首先使學(xué)生明確其物理意義及應(yīng)用步驟，強(qiáng)調(diào)必須具有所有外力做功的總和才等于物體動(dòng)能變化量，其次要重視對(duì)物理過程進(jìn)行分析．特別是對(duì)復(fù)雜過程整體使用動(dòng)能定理．(4)對(duì)機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)形式，可通過一組相對(duì)簡(jiǎn)單的題目進(jìn)行比較講解，使學(xué)生真正理解三種形式的實(shí)質(zhì)是相同的，但使用不同的形式解題在文字說明上應(yīng)有所體現(xiàn)，并注意選擇最簡(jiǎn)解法．(5)機(jī)械能知識(shí)有非常強(qiáng)的綜合性，大部分試題都與牛頓定律、圓周運(yùn)動(dòng)、動(dòng)量守恒、電磁學(xué)、熱學(xué)知識(shí)相互聯(lián)系，在指導(dǎo)學(xué)生解答這類問題時(shí)，一定要讓學(xué)生養(yǎng)成：首先理清物理情景；其次建立物理模型，然后把復(fù)雜的過程問題，分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單過程；最后列規(guī)律方程并求解的好習(xí)慣．課時(shí)1功功率知識(shí)點(diǎn)一功——知識(shí)回顧——1．物理意義：功是描述力對(duì)

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(duì)物體做的功．空間積累力力的方向上4．計(jì)算式：W＝

，F(xiàn)表示恒力的大小，l表示物體運(yùn)動(dòng)的位移，α為

的夾角．5．特點(diǎn)：功是

，α取值不同，功會(huì)出現(xiàn)正負(fù)，正功表示

做功，負(fù)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(biāo)量動(dòng)力阻力代數(shù)———要要點(diǎn)點(diǎn)深深化化————1．．功功的的計(jì)計(jì)算算公公式式W＝Flcosα應(yīng)用用注注意意要要點(diǎn)點(diǎn)(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(guān)關(guān)，，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(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)時(shí)時(shí)間間長長短短等等都都無無關(guān)關(guān)，，即即與與物物體體的的運(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)性性質(zhì)質(zhì)無無關(guān)關(guān)，，同同時(shí)時(shí)還還與與有有無無其其他他力力做做功功也也無無關(guān)關(guān)．．(3)公公式W＝Flcosα中的l是物體相相對(duì)地面面的位移移，而不不是相對(duì)對(duì)于和它它接觸的的物體的的位移．．2．合力力做功的的計(jì)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(chǔ)1．下列說法正確的是()A．當(dāng)作用力做正功時(shí)，反作用力一定做負(fù)功B．當(dāng)作用力不做功時(shí)，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(fù)符號(hào)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(yīng)應(yīng)從以以下幾幾個(gè)方方面思思考：：①作作用力力與反反作用用力的的關(guān)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(guān)關(guān)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(duì)物物體，，可能能向相相反的的方向向運(yùn)動(dòng)動(dòng)，也也可能能向同同一方方向運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，也可可能一一個(gè)運(yùn)運(yùn)動(dòng)而而另一一個(gè)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(dāng)當(dāng)作用力做做正功時(shí)，，反作用力力可以做正正功、負(fù)功功或不做功功．當(dāng)作用用力不做功功時(shí)，反作作用力也可可以做功．．故A、B、C均錯(cuò)錯(cuò)，只有D正確．一一對(duì)相互作作用力分別別作用在不不同的物體體上，兩個(gè)個(gè)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(jī)機(jī)以1m/s2的加速度將將質(zhì)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(jī)對(duì)貨物物所做的功功是()A．500JB．4500JC．5000JD．5500J答案：D知識(shí)點(diǎn)二功率——知識(shí)回回顧——1．公式(1)P＝，P為時(shí)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(shí)速度度，則P為．平均功率Fvcosα平均功率瞬時(shí)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(jī)器器工作的功功率．一一般在機(jī)機(jī)器的銘銘牌上標(biāo)標(biāo)明．4．實(shí)際際功率：：機(jī)器時(shí)輸出的的功率．．要求額定功率率．快慢快慢正常實(shí)際工作作小于等于于(2)從從P＝Fv可見：①當(dāng)P一定時(shí)，，要增加加F，必須減減小v，故汽車車爬坡時(shí)時(shí)，司機(jī)機(jī)常換低低擋降低低速度來來增大牽牽引力．．②當(dāng)F一定時(shí)，，v增加(如如勻加速速運(yùn)動(dòng))，則P也會(huì)增加加，但這這樣的過過程是有有限度的的．③當(dāng)當(dāng)v一定時(shí)，，P越大F就越大．．如功率率越大的的起重機(jī)機(jī)可吊起起的重物物的質(zhì)量量越大．．2．機(jī)車車的兩種種啟動(dòng)方方式①機(jī)車以以恒定的的功率啟啟動(dòng)機(jī)車以恒恒定的功功率啟動(dòng)動(dòng)時(shí)，若若運(yùn)動(dòng)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(jī)車啟啟動(dòng)后先先做加速速度逐漸漸減小的的加速運(yùn)運(yùn)動(dòng)，再再做勻速速運(yùn)動(dòng)．．其v－t圖象如圖圖1所示示．圖1②機(jī)車從從靜止勻勻加速啟啟動(dòng)機(jī)車以恒恒定的加加速度啟啟動(dòng)時(shí)，，開始牽牽引力不不變，當(dāng)當(dāng)其速度度增大到到一定值值v時(shí)，其功功率達(dá)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(jī)車啟啟動(dòng)后先先做勻加加速運(yùn)動(dòng)動(dòng)，后做做加速度度逐漸減減小的加加速運(yùn)動(dòng)動(dòng)，再做做勻速運(yùn)運(yùn)動(dòng)．其其v－t圖象如圖2所所示．圖2注意：勻加速速結(jié)束時(shí)機(jī)車車的速度并不不是最后的最最大速度．因因此時(shí)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(shí)間間才達(dá)到最后后的最大速度度vmax.——基礎(chǔ)自測(cè)測(cè)——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(dòng)摩擦擦因數(shù)為μ(0<μ<1)．現(xiàn)對(duì)對(duì)木箱施加一一拉力F，使木箱做勻勻速直線運(yùn)動(dòng)動(dòng)．設(shè)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(jì)計(jì)算[例1]如如圖4所示，，質(zhì)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(dòng)摩擦因數(shù)數(shù)為μ.現(xiàn)使斜面水水平向左勻速速移動(dòng)距離l，求：(1)物體所所受各力對(duì)物物體所做的功功各為多少？？(2)斜面對(duì)對(duì)物體做的功功是多少？(3)各力對(duì)對(duì)物體所做的的總功是多少少？圖4(2)求斜面面對(duì)物體做的的功，即求斜斜面對(duì)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(shí)應(yīng)應(yīng)注意意1．位位移s為對(duì)地地位移移(嚴(yán)嚴(yán)格講講是力力的作作用點(diǎn)點(diǎn)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(zhì)質(zhì)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(zhì)量量為m的物體體B，A、B之間的的動(dòng)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(duì)滑滑動(dòng)，，經(jīng)過過時(shí)間間t.求：：(1)摩擦擦力對(duì)對(duì)A所做的的功．．(2)摩擦擦力對(duì)對(duì)B所做的的功．．圖5題型二二變力做做功的的計(jì)算算[例2]如如圖圖6所所示，，一質(zhì)質(zhì)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(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)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(diǎn)點(diǎn)的的切切線線成成37°°角角．．圓圓弧弧所所對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)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(duì)對(duì)物體的的支持力力FN做的功．．(4)圓圓弧面對(duì)對(duì)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(yùn)運(yùn)動(dòng)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(dòng)動(dòng)，動(dòng)能能不變，，由動(dòng)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(shí)，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(zhuǎn)化為求求恒力功的問問題，不能轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化的，還可可以借助動(dòng)能能定理和能的的轉(zhuǎn)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(xì)繩的的拉力為F(恒定)，滑滑塊沿水平面面由A點(diǎn)前進(jìn)s至B點(diǎn)，滑塊在初初、末位置時(shí)時(shí)細(xì)繩與水平平方向夾角分分別為α和β.求滑塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過程中，，繩的拉力對(duì)對(duì)滑塊所做的的功．圖7解析：設(shè)繩對(duì)物體的的拉力為T，顯然人對(duì)繩繩的拉力F等于T.T在對(duì)物體做功功的過程中大大小雖然不變變，但其方向向時(shí)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(zhì)量以及及滑輪與繩間間的摩擦不計(jì)計(jì)的情況下，，人對(duì)繩做的的功就等于繩繩的拉力對(duì)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(jì)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(diǎn)的的位移大小小為：題型三功率的計(jì)算算[例3]如如圖8所所示，一質(zhì)質(zhì)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(shí)離地高高度為h，當(dāng)物體滑滑至斜面底底端時(shí)重力力的瞬時(shí)功功率為________，整整個(gè)過程的的平均功率率為________．圖8題后反思功率的計(jì)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(shí)功功率，對(duì)應(yīng)應(yīng)于某一過過程的功率率為平均功功率，對(duì)應(yīng)應(yīng)于某一時(shí)時(shí)刻的功率率為瞬時(shí)功功率．變式3—1(2009·遼寧/寧夏高考考)質(zhì)量為m的物體靜止止在光滑水水平面上，，從t＝0時(shí)刻開開始受到水水平力的作作用．力的的大小F與時(shí)間t的關(guān)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(jī)車啟動(dòng)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(zhì)質(zhì)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(yùn)運(yùn)動(dòng)動(dòng)，，加加速速度度的的大大小小是是2m/s2，運(yùn)動(dòng)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(shí)功率有多多大？(3)汽車維維持勻加速運(yùn)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是是多少？[答案](1)4×103N(2)4.8×104W(3)5s題后反思思汽車運(yùn)動(dòng)動(dòng)的全過過程中有有兩個(gè)最最大的速速度v′m和vm，這是兩兩個(gè)不同同的最大大速度，，切勿混混淆．①①在勻加加速運(yùn)動(dòng)動(dòng)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(dāng)汽車車的輸出出功率等等于額定定功率時(shí)時(shí)的速度度是汽車車做勻加加速運(yùn)動(dòng)動(dòng)的最大大速度v′m.②之后后汽車以以額定功功率運(yùn)動(dòng)動(dòng)，牽引引力逐漸漸減小，，速度逐逐漸增大大，當(dāng)牽牽引力等等于摩擦擦阻力時(shí)時(shí)，汽車車達(dá)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(yùn)運(yùn)動(dòng)．顯顯然v′m<vm.變式4——1““綠色奧奧運(yùn)”是是2008年北北京奧運(yùn)運(yùn)會(huì)的三三大理念念之一，，奧組委委決定在在各比賽賽場(chǎng)館使使用新型型節(jié)能環(huán)環(huán)保電動(dòng)動(dòng)車．圖10在檢測(cè)某某款電動(dòng)動(dòng)車性能能的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)中，質(zhì)質(zhì)量為8×102kg的電電動(dòng)車由由靜止開開始沿平平直公路路行駛，，達(dá)到的的最大速速度為15m/s，，利用傳傳感器測(cè)測(cè)得此過過程中不不同時(shí)刻刻電動(dòng)車車的牽引引力F與對(duì)應(yīng)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(shè)電電動(dòng)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(dòng)車的的額定功功率；(2)電電動(dòng)車由由靜止開開始運(yùn)動(dòng)動(dòng)，經(jīng)過過多長時(shí)時(shí)間速度度達(dá)到2m/s?分析：不管對(duì)哪哪種啟動(dòng)動(dòng)方式，，機(jī)動(dòng)車車的功率率均是指指牽引力力的功率率，對(duì)啟啟動(dòng)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(yùn)運(yùn)動(dòng)學(xué)公公式相結(jié)結(jié)合進(jìn)行行綜合分分析．有有時(shí)也應(yīng)應(yīng)用動(dòng)能能定理求求解．解析：(1)分析析圖線可知知：電動(dòng)車車由靜止開開始做勻加加速直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)，達(dá)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(yùn)動(dòng)，達(dá)達(dá)到最大速速度后做勻勻速直線運(yùn)運(yùn)動(dòng)．當(dāng)最大速度度vmax＝15m/s時(shí)，，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(guān)關(guān)，，與與路路徑徑無無關(guān)關(guān)，，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(jìn)進(jìn)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(yùn)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，，則則傳傳送送帶帶對(duì)對(duì)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(fù)功功后做正功C．先做正功功后不做功D．先做負(fù)功功后不做功圖11解析：：設(shè)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(shí)的的速度度大小小為v2.①當(dāng)當(dāng)v1＝v2時(shí)，物物體隨隨傳送送帶一一起勻勻速運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，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(duì)物物體始始終不不做功功，A正確確；②②當(dāng)v1<v2時(shí)，物物體相相對(duì)傳傳送帶帶向右右運(yùn)動(dòng)動(dòng)，物物體受受到的的滑動(dòng)動(dòng)摩擦擦力方方向向向左，，則物物體先先做勻勻減速速運(yùn)動(dòng)動(dòng)直到到速度度減為為v1，再做做勻速速運(yùn)動(dòng)動(dòng)，故故傳送送帶對(duì)對(duì)物體體先做做負(fù)功功后不不做功功，D正確確；③③當(dāng)v1>v2時(shí)，物物體相相對(duì)傳傳送帶帶向左左運(yùn)動(dòng)動(dòng)，物物體受受到的的滑動(dòng)動(dòng)摩擦擦力方方向向向右，，則物物體先先做勻勻加速速運(yùn)動(dòng)動(dòng)直到到速度度達(dá)到到v1，再做做勻速速運(yùn)動(dòng)動(dòng)，故故傳送送帶對(duì)對(duì)物體體先做做正功功后不不做功功，B錯(cuò)誤誤，C正確確．答案：：ACD3．以初速速度v0做平拋拋運(yùn)動(dòng)動(dòng)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：