【講與練】高中物理人教版(2019)必修2：第8章機(jī)械能守恒定律章末小結(jié)課件

第八章機(jī)械能守恒定律章

末

小

結(jié)方法歸納提煉進(jìn)考場練真題知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建知識網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法歸納提煉

一、摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系兩種摩擦力的做功情況比較類別靜摩擦力滑動摩擦力不同點能量的轉(zhuǎn)化方面在靜摩擦力做功的過程中，只有機(jī)械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體(靜摩擦力起著傳遞機(jī)械能的作用)，而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量(1)相對運(yùn)動的物體通過滑動摩擦力做功，將部分機(jī)械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體；(2)部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此部分能量就是系統(tǒng)機(jī)械能的損失量類別靜摩擦力滑動摩擦力不同點一對摩擦力的總功方面一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和總等于零一對相互作用的滑動摩擦力對物體系統(tǒng)所做的總功，等于摩擦力與兩個物體相對路程的乘積且為負(fù)功，即Wf＝－Ff·x相對，表示物體克服摩擦力做功，系統(tǒng)損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)變成內(nèi)能相同點正功、負(fù)功、不做功方面兩種摩擦力對物體都可以做正功、負(fù)功，還可以不做功

電動機(jī)帶動水平傳送帶以速度v勻速轉(zhuǎn)動，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，如圖所示。若小木塊與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g，當(dāng)小木塊與傳送帶相對靜止時，求：(1)小木塊的位移大?。?2)傳送帶轉(zhuǎn)過的路程；(3)小木塊獲得的動能；(4)摩擦過程產(chǎn)生的摩擦熱；(5)電動機(jī)帶動傳送帶勻速傳動輸出的總能量。典題1

求解物體相對滑動的能量問題的方法(1)正確分析物體的運(yùn)動過程，做好受力情況分析。(2)利用運(yùn)動學(xué)公式，結(jié)合牛頓第二定律分析物體的速度關(guān)系及位移關(guān)系。注意：無論是計算滑動摩擦力做功，還是計算靜摩擦力做功，都應(yīng)代入物體相對地面的位移。(3)公式Q＝Ff·l相對中l(wèi)相對為兩接觸物體間的相對位移，若物體在接觸面上做往復(fù)運(yùn)動，則l相對為總的相對路程。

二、解決力學(xué)問題的兩種觀點1．動力學(xué)的觀點這是從分析物體的運(yùn)動情況和受力情況入手解決力學(xué)問題的方法，其核心是牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式的應(yīng)用。利用牛頓第二定律可以就某一狀態(tài)建立合力與加速度的關(guān)系，利用運(yùn)動學(xué)公式可以建立v、x、t、a之間的關(guān)系。它們之間聯(lián)系的橋梁是物體的加速度。2．能量的觀點這是從分析力對物體做功與物體的能量轉(zhuǎn)化情況入手解決問題的方法，其核心是利用常見的功能關(guān)系與能量守恒定律求解物理問題。

如圖所示，在光滑水平地面上放置質(zhì)量M＝2kg的長木板，木板上表面與固定的光滑弧面相切。一質(zhì)量m＝1kg的小滑塊自弧面上距木板高h(yuǎn)處由靜止自由滑下，在木板上滑行t＝1s后，滑塊和木板以共同速度v＝1m/s勻速運(yùn)動，g取10m/s2。求：(1)滑塊與木板間的摩擦力大小Ff；(2)滑塊下滑的高度h；(3)滑塊與木板相對滑動過程中產(chǎn)生的熱量Q。典題2答案：(1)2N

(2)0.45m

(3)3J點評：本題借助“板—塊”模型考查了牛頓運(yùn)動定律、機(jī)械能守恒和能量守恒定律。特別注意能量守恒是無條件的，利用它解題一定要明確在物體運(yùn)動過程的始、末狀態(tài)間有幾種形式的能在相互轉(zhuǎn)化，哪些形式的能在減少，哪些形式的能在增加，表達(dá)式為：ΔE減＝ΔE增。進(jìn)考場練真題典題BC二、臨場真題練兵1．(2021·北京卷，8)如圖所示，高速公路上汽車定速巡航(即保持汽車的速率不變)通過路面abcd，其中ab段為平直上坡路面，bc段為水平路面，cd段為平直下坡路面。不考慮整個過程中空氣阻力和摩擦阻力的大小變化。下列說法正確的是(

)A．在ab段汽車的輸出功率逐漸減小B．汽車在ab段的輸出功率比bc段的大C．在cd段汽車的輸出功率逐漸減小D．汽車在cd段的輸出功率比bc段的大B解析：在ab段，根據(jù)平衡條件可知，牽引力F1＝mgsinθ＋Ff，所以在ab段汽車的輸出功率P1＝F1v，不變，在bc段牽引力F2＝Ff，bc段的輸出功率P2＝F2v<P1，故A錯誤，B正確；在cd段牽引力F3＝Ff－mgsinθ，汽車的輸出功率P3＝F3v<P2，在cd段汽車的輸出功率不變，且小于bc段，故C、D錯誤。B3．(2021·湖南卷，3)“復(fù)興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達(dá)到提速的目的?？傎|(zhì)量為m的動車組在平直的軌道上行駛。該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機(jī)的額定功率均為P，若動車組所受的阻力與其速率成正比(F阻＝kv，k為常量)，動車組能達(dá)到的最大速度為vm。下列說法正確的是(

)A．動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變B．若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運(yùn)動C4．(多選)(2021·廣東卷，9)長征途中，為了突破敵方關(guān)隘，戰(zhàn)士爬上陡峭的山頭，居高臨下向敵方工事內(nèi)投擲手榴彈，戰(zhàn)士在同一位置先后投出甲、乙兩顆質(zhì)量均為m的手榴彈，手榴彈從投出的位置到落地點的高度差為h，在空中的運(yùn)動可視為平拋運(yùn)動，軌跡如圖所示，重力加速度為g，下列說法正確的有(

)A．甲在空中的運(yùn)動時間比乙的長B．兩手榴彈在落地前瞬間，重力的功率相等C．從投出到落地，每顆手榴彈的重力勢能減少mghD．從投出到落地，每顆手榴彈的機(jī)械能變化量為mghBC5．(2021·河北卷，6)一半徑為R的圓柱體水平固定，橫截面如圖所示，長度為πR、不可伸長的輕細(xì)繩，一端固定在圓柱體最高點P處，另一端系一個小球，小球位于P點右側(cè)同一水平高度的Q點時，繩剛好拉直，將小球從Q點由靜止釋放，當(dāng)與圓柱體未接觸部分的細(xì)繩豎直時，小球的速度大小為(重力加速度為g，不計空氣阻力)()AA7．(2022·北京高考)我國航天員在“天宮課堂”中演示了多種有趣的實驗，提高了青少年科學(xué)探索的興趣。某同學(xué)設(shè)計了如下實驗：細(xì)繩一端固定，另一端系一小球，給小球一初速度使其在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。無論在“天宮”還是在地面做此實驗(

)A．小球的速度大小均發(fā)生變化B．小球的向心加速度大小均發(fā)生變化C．細(xì)繩的拉力對小球均不做功D．細(xì)繩的拉力大小均發(fā)生變化CAC10．(2022·浙江高考)小明用額定功率為1200W、最大拉力為300N的提升裝置，把靜置于地面的質(zhì)量為20kg的重物豎直提升到高為85.2m的平臺，先加速再勻速，最后做加速度大小不超過5m/s2的勻減速運(yùn)動，到達(dá)平臺的速度剛好為零，g取10m/s2，則提升重物的最短時間為(

)A．13.2s B．14.2sC．15.5s D．17.0sCD12．(多選)(2022·福建高考)一物塊以初速度v0自固定斜面底端沿斜面向上運(yùn)動，一段時間后回到斜面底端。該物體的動能Ek隨位移x的變化關(guān)系如圖所示，圖中x0、Ek1、Ek2均已知。根據(jù)圖中信息可以求出的物理量有(

)A．重力加速度大小B．物體所受滑動摩擦力的大小C．斜面的傾角D．沿斜面上滑的時間BD13．(多選)(2022·廣東高考)如圖所示，載有防疫物資的無人駕駛小車，在水平MN段以恒定功率200W、速度5m/s勻速行駛，在斜坡PQ段以恒定功率570W、速度2m/s勻速行駛。已知小車總質(zhì)量為50kg，MN＝PQ＝20m，PQ段的傾角為30°，重力加速度g取10m/s2，不計空氣阻力。下列說法正確的有(

)A．從M到N，小車牽引力大小為40NB．從M到N，小車克服摩擦力做功800JC．從P到Q，小車重力勢能增加1×104JD．從P到Q，小車克服摩擦力做功700JABD14．(2022·湖北高考)某同學(xué)設(shè)計了一個用拉力傳感器驗證機(jī)械能守恒定律的實驗。一根輕繩一端連接固定的拉力傳感器，另一端連接小鋼球，如圖甲所示。拉起小鋼球至某一位置由靜止釋放，使小鋼球在豎直平面內(nèi)擺動，記錄鋼球擺動過程中拉力傳感器示數(shù)的最大值Tmax和最小值Tmin。改變小鋼球的初始釋放位置，重復(fù)上述過程。根據(jù)測量數(shù)據(jù)在直角坐標(biāo)系中繪制的Tmax－Tmin圖像是一條直線，如圖乙所示。(1)若小鋼球擺動過程中機(jī)械能守恒。則圖乙中直線斜率的理論值為_______。(2)由圖乙得：直線的斜率為___________，小鋼球的重力為___________N。(結(jié)果均保留2位有效數(shù)字)(3)該實驗系統(tǒng)誤差的主要來源是_____(單選，填正確答案標(biāo)號)。A．小鋼球擺動角度偏大B．小鋼球初始釋放位置不同C．小鋼球擺動過程中有空氣阻力－2－2.10.59C15．(2022·廣東高考)某實驗小組為測量小球從某一高度釋放，與某種橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失，設(shè)計了如圖(a)所示的裝置，實驗過程如下：(1)讓小球從某一高度由靜止釋放，與水平放置的橡膠材料碰撞后豎直反彈。調(diào)節(jié)光電門位置，使小球從光電門正上方釋放后，在下落和反彈過程中均可通過光電門。(2)用螺旋測微器測量小球的直徑，示數(shù)如圖(b)所示，小球直徑d＝_______________________mm。(3)測量時，應(yīng)_____(選填“A”或“B”，其中A為“先釋放小球，后接通數(shù)字計時器”，B為“先接通數(shù)字計時器，后釋放小球”)。記錄小球第一次和第二次通過光電門的遮光時間t1和t2。7.883或7.884B(4)計算小球通過光電門的速度，已知小球的質(zhì)量為m，可得小球與橡膠材料碰撞導(dǎo)致的機(jī)械能損失ΔE＝_______________(用字母m、d、t1和t2表示)。(5)若適當(dāng)調(diào)高光電門的高度，將會_____(選填“增大”或“減小”)因空氣阻力引起的測量誤差。增大16．(2022·江蘇高考)在軌空間站中物體處于完全失重狀態(tài)，對空間站的影響可忽略，空間站上操控貨物的機(jī)械臂可簡化為兩根相連的等長輕質(zhì)臂桿，每根臂桿長為L，如圖1所示，機(jī)械臂一端固定在空間站上的O點，另一端抓住質(zhì)量為m的貨物，在機(jī)械臂的操控下，貨物先繞O點做半徑為2L、角速度為ω的勻速圓周運(yùn)動，運(yùn)動到A點停下，然后在機(jī)械臂操控