新高考一輪復(fù)習(xí)人教版專題六機(jī)械能守恒定律課件（30張）

考點(diǎn)一功和功率一、功1.公式:W=Flcosα(適用于恒力做功的計(jì)算)。2.兩個(gè)必要因素:作用在物體上的力;物體在力的方向上發(fā)生位移。3.功的正負(fù)1)0≤α<

時(shí),W>0,力對(duì)物體做正功,加快運(yùn)動(dòng)。2)

<α≤π時(shí),W<0,力對(duì)物體做負(fù)功,阻礙運(yùn)動(dòng)。3)α=

時(shí),W=0,力對(duì)物體不做功,不改變運(yùn)動(dòng)快慢。4.摩擦力做功一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和為零。一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和總小于零,其絕對(duì)值等于摩擦力與相對(duì)路程的乘積。靜摩擦力做功只引起機(jī)械能在相互作用的物體間轉(zhuǎn)移,不會(huì)引起機(jī)械能

與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)化;滑動(dòng)摩擦力做功,可同時(shí)引起機(jī)械能的轉(zhuǎn)移

及機(jī)械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)化。5.求解合力做功1)先求出F合,再利用W合=F合lcosα求解。2)先求出各個(gè)力做的功,再利用W合=W1+W2+W3+…求解。3)利用動(dòng)能定理W合=Ek2-Ek1求解。二、功率的計(jì)算1.平均功率:

=

、

=F

cosα(

為物體運(yùn)動(dòng)的平均速度)。2.瞬時(shí)功率:P=Fvcosα(v為該時(shí)刻物體的瞬時(shí)速度)?？键c(diǎn)二動(dòng)能和動(dòng)能定理一、動(dòng)能1.表達(dá)式:Ek=

mv22.性質(zhì)1)相對(duì)性:選取不同的參考系,動(dòng)能不同,一般以地面為參考系。2)標(biāo)矢性:標(biāo)量,只有大小,沒有方向。3)狀態(tài)量:與物體某一時(shí)刻的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。二、動(dòng)能定理1.表達(dá)式:W合=Ek2-Ek1=

m

-

m

2.注意事項(xiàng)1)W合為合外力對(duì)物體所做的功。2)動(dòng)能定理中位移和速度需選取同一個(gè)參考系,一般選地面。3)動(dòng)能是標(biāo)量,解題時(shí)不能分解動(dòng)能?？键c(diǎn)三機(jī)械能守恒定律一、重力做功1.表達(dá)式:WG=mgΔh(上升,Δh為負(fù)值;下降,Δh為正值)。2.重力做功WG與運(yùn)動(dòng)路徑無關(guān),只與起點(diǎn)和終點(diǎn)的位置有關(guān)。二、重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能1.重力勢(shì)能表達(dá)式:Ep=mgh(h為物體到參考平面的高度)。2.重力勢(shì)能性質(zhì)1)系統(tǒng)性:重力勢(shì)能是物體和地球共有(習(xí)慣稱為物體具有)的。2)相對(duì)性:其大小與零勢(shì)能面的選取有關(guān)。3)標(biāo)矢性:標(biāo)量,有正負(fù),正負(fù)表示重力勢(shì)能的大小。3.彈性勢(shì)能:發(fā)生彈性形變的物體具有彈性勢(shì)能。在彈性限度內(nèi),彈簧的勁度系數(shù)越大、形變量越大,彈性勢(shì)能越大。三、機(jī)械能1.表達(dá)式:E=Ek+Ep。2.性質(zhì)1)系統(tǒng)性:機(jī)械能是物體和地球共有(習(xí)慣稱為物體具有)的。2)相對(duì)性:與零勢(shì)能面的選取有關(guān)。3)標(biāo)矢性:標(biāo)量,有正負(fù),正負(fù)表示機(jī)械能的大小。4)狀態(tài)量:與物體某一時(shí)刻的狀態(tài)相對(duì)應(yīng)。四、機(jī)械能守恒定律1.條件:只有重力或系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功。2.基本表達(dá)式:

m

+mgh1=

m

+mgh2(需選取零勢(shì)能面)。拓展一變力做功的計(jì)算方法以例說法應(yīng)用動(dòng)能定理

用力F把小球從A處緩慢拉到B處,F做功為WF,則有WF-mgl(1-cosθ)=0,得WF=mgl(1-cosθ)微元法質(zhì)量為m的木塊在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)一周克服摩擦力做功Wf=f·Δx1+f·Δx2+f·Δx3+…=f(Δx1+Δx2+Δx3+…)=f·2πR功率法汽車以恒定功率P在水平路面上運(yùn)動(dòng)t時(shí)間的過程中,牽引力做功WF=Pt平均力法在彈性限度內(nèi),彈簧由伸長(zhǎng)x1被繼續(xù)拉至伸長(zhǎng)x2的過程中,克服彈力做功W=

·(x2-x1)等效轉(zhuǎn)換法

用恒力F把物塊從A拉到B,繩子對(duì)物塊做的功W=F·

圖像法

一水平拉力拉著一物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的位移為x0,圖線與橫軸所圍面積表示拉力所做的功,W=

F0x0功能關(guān)系法功是能量轉(zhuǎn)化的量度,變力對(duì)物體做的功可以從物體對(duì)應(yīng)的能量變化多少來求解【例1】(2021山東,3,3分)如圖所示,粗糙程度處處相同的水平桌面上有

一長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)細(xì)桿,一端可繞豎直光滑軸O轉(zhuǎn)動(dòng),另一端與質(zhì)量為m的小

木塊相連。木塊以水平初速度v0出發(fā),恰好能完成一個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)過程中,木塊所受摩擦力的大小為

(

)A.

B.

C.

D.

解析木塊以水平初速度v0出發(fā),恰好能完成一個(gè)完整的圓周運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)

能定理有-2πLf=0-

m

,解得f=

,B正確。拓展二動(dòng)能定理的應(yīng)用

【例2】如圖所示,ABCD是一個(gè)盆式容器,盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處

都是一段與BC相切的圓弧,BC是水平的,其長(zhǎng)度d=0.50m,盆邊緣的高度

為h=0.30m。在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止開始下滑(圖

中小物塊未畫出)。已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的,而盆底BC面與小物塊間的動(dòng)

摩擦因數(shù)為μ=0.10。小物塊在盆內(nèi)來回滑動(dòng),最后停下來,則停下的位置到B的距離為

(

)A.0.50mB.0.25mC.0.10mD.0解析設(shè)小物塊在BC面上運(yùn)動(dòng)的總路程為s,由于只有BC面上存在摩擦力

做功,故由動(dòng)能定理得mgh-μmgs=0,代入數(shù)據(jù)解得s=3m。由于d=0.50m,

所以小物塊在BC面上經(jīng)過3次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后,又回到B點(diǎn),故D正確。拓展三機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用

【例3】(2020江蘇單科,15,16分)如圖所示,鼓形輪的半徑為R,可繞固定

的光滑水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。在輪上沿相互垂直的直徑方向固定四根直桿,桿上

分別固定有質(zhì)量為m的小球,球與O的距離均為2R。在輪上繞有長(zhǎng)繩,繩

上懸掛著質(zhì)量為M的重物。重物由靜止下落,帶動(dòng)鼓形輪轉(zhuǎn)動(dòng)。重物落

地后鼓形輪勻速轉(zhuǎn)動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為ω。繩與輪之間無相對(duì)滑動(dòng),忽略

鼓形輪、直桿和長(zhǎng)繩的質(zhì)量,不計(jì)空氣阻力,重力加速度為g。求:

(1)重物落地后,小球線速度的大小v;(2)重物落地后一小球轉(zhuǎn)到水平位置A,此時(shí)該球受到桿的作用力的大小F;(3)重物下落的高度h。解析(1)由v=ωr,得v=2ωR(2)向心力F向=2mω2R設(shè)F與水平方向的夾角為α,則Fcosα=F向,Fsinα=mg解得F=

(3)落地時(shí),重物的速度v'=ωR,由機(jī)械能守恒得

Mv'2+4×

mv2=Mgh解得h=

(ωR)2

拓展四能量守恒及功能關(guān)系1.功能關(guān)系功是能量轉(zhuǎn)化的量度,做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程,做了多少功,就有

多少能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。

2.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,或者是從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移

的過程中其總量保持不變?！纠?】皮帶式傳送帶是物料搬運(yùn)系統(tǒng)機(jī)械化和自動(dòng)化不可缺少的組成

部分。如圖,傳送帶的傾角為θ=30°,以v=3m/s的速度向上勻速運(yùn)行,將從

底端釋放的質(zhì)量為m=10kg的貨物(可視為質(zhì)點(diǎn))由靜止運(yùn)到頂端。若傳

送帶頂端距地面的高度h=2.5m,貨物與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=

。假設(shè)每分鐘運(yùn)送貨物60件,g取10m/s2,求:

(1)一件貨物由底端經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間與傳送帶共速?(2)一件貨物由底端運(yùn)動(dòng)到頂端的過程中,摩擦力對(duì)該貨物做多少功?(3)與未放貨物相比,電動(dòng)機(jī)每小時(shí)需多提供多少電能?(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)解析(1)由牛頓第二定律得μmgcosθ-mgsinθ=ma,設(shè)貨物經(jīng)t1時(shí)間與傳送

帶共速,由v=at1得t1=1.2s(2)貨物加速運(yùn)動(dòng)距離x1=

=1.8m滑動(dòng)摩擦力對(duì)貨物做功W1=μmgcosθ·x1=135J斜面長(zhǎng)L=

=5m貨物勻速運(yùn)動(dòng)過程中,靜摩擦力做的功W2=mgsinθ(L-x1)=160J所以摩擦力對(duì)貨物做的總功為W=W1+W2=295J(3)貨物勻加速運(yùn)動(dòng)過程中,傳送帶的位移s1=vt1=3.6m貨物與傳送帶間因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能Q=μmgcosθ(s1-x1)=135J設(shè)一件貨物運(yùn)送到頂端需多提供的電能為E1,則E1=

mv2+mgh+Q=430J每小時(shí)需要多提供的電能E=3600E1≈1.5×106J應(yīng)用“復(fù)興號(hào)”列車的啟動(dòng)與加速——機(jī)車啟動(dòng)問題新一代標(biāo)準(zhǔn)高速動(dòng)車組“復(fù)興號(hào)”是我國(guó)自主研發(fā)、具有完全知

識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速列車。“復(fù)興號(hào)”的啟動(dòng)與加速也滿足機(jī)車的兩種啟動(dòng)

模式。1.三個(gè)關(guān)系1)機(jī)車的功率P=Fv;2)機(jī)車的加速度a=

;3)機(jī)車的速度v=v0+at(勻變速直線運(yùn)動(dòng)時(shí))。

2.兩種啟動(dòng)方式3.四類圖像1)以恒定功率P額啟動(dòng)

【提示】勻加速的末速度v0=

,并不等于勻速時(shí)的速度(運(yùn)動(dòng)過程中的最大速度)vm=

。2)以恒定加速度啟動(dòng)【例1】(2021湖南,3,4分)“復(fù)興號(hào)”動(dòng)車組用多節(jié)車廂提供動(dòng)力,從而

達(dá)到提速的目的?？傎|(zhì)量為m的動(dòng)車組在平直的軌道上行駛。該動(dòng)車組

有四節(jié)動(dòng)力車廂,每節(jié)車廂發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率均為P,若動(dòng)車組所受的阻

力與其速率成正比(F阻=kv,k為常量),動(dòng)車組能達(dá)到的最大速度為vm。下

列說法正確的是

(

)A.動(dòng)車組在勻加速啟動(dòng)過程中,牽引力恒定不變B.若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出功率均為額定值,則動(dòng)車組從靜止開始做勻加速

運(yùn)動(dòng)C.若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出的總功率為2.25P,則動(dòng)車組勻速行駛的速度為

vmD.若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出功率均為額定值,動(dòng)車組從靜止啟動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t達(dá)到最大速度vm,則這一過程中該動(dòng)車組克服阻力做的功為

m

-Pt解析動(dòng)車組在勻加速啟動(dòng)過程中,F-kv=ma,a不變,v增大,F也增大,A錯(cuò)

誤。若四節(jié)動(dòng)力車廂輸出功率均為額定值,則

-kv=ma,知隨著v增大,a減小,B錯(cuò)誤。當(dāng)動(dòng)車組達(dá)到最大速度vm時(shí),滿足

-kvm=0;若四節(jié)動(dòng)力車廂總功率為2.25P,動(dòng)車組勻速行駛時(shí)滿足

-kv=0,聯(lián)立可得v=

vm,C正確。動(dòng)車組從靜止啟動(dòng)到達(dá)到最大速度vm,由動(dòng)能定理得4Pt-Wf=

m

-0,解得Wf=4Pt-

m

,D錯(cuò)誤?！纠?】(2020河北衡水中學(xué)模擬)用一根繩子豎直向上拉一個(gè)物塊,物塊

從靜止開始運(yùn)動(dòng),繩子拉力的功率按如圖所示規(guī)律變化,已知物塊的質(zhì)量

為m,重力加速度為g,0~t0時(shí)間內(nèi)物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),t0時(shí)刻后功率保

持不變,t1時(shí)刻物塊達(dá)到最大速度,則下列說法正確的是

(

)A.物塊始終做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.0~t0時(shí)間內(nèi)物塊的加速度大小為

C.t0時(shí)刻物塊的速度大小為

D.0~t1時(shí)間內(nèi)物塊上升的高度為

(t1-

)-

解析由題圖可知,0~t0時(shí)間內(nèi)功率與時(shí)間成正比,則有F-mg=ma,v=at,P=Fv,

得P=m(a+g)at,因此圖線