高考物理主题二机械能及其守恒定律第四章机械能及其守恒定律阶段总结学案教科版.docx

第四章 机械能及其守恒定律阶段总结一、功和功率的计算1.常见力做功的特点做功的力做功特点重力与路径无关，与物体的重力和初、末位置的高度差有关，WGmgh静摩擦力可以做正功、做负功、不做功滑动摩擦力可以做正功、做负功、不做功一对静摩擦力总功为零一对滑动摩擦力总功为负功，W总Ffx相对机车牵引力P不变时，WPt；F不变时，WFx2.功和功率的求解方法(1)功的计算方法利用WFxcos 求功，此时F是恒力。利用动能定理或功能关系求功。利用WPt求功。(2)功率的计算方法P：此式是功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，但常用于求解某段时间内的平均功率。PFvcos ，此式一般计算瞬时功率，但当速度为平均速度时，功率为平均功率。例1 某物体在变力F作用下沿水平方向做直线运动，物体的质量m10 kg，F随物体的坐标x的变化情况如图1所示。若物体从坐标原点由静止出发，不计一切摩擦。借鉴教科书中学习直线运动时由vt 图像求位移的方法，结合其他所学知识，根据图示的Fx图像可求出物体运动到x16 m 处时的速度大小为()图1A.3 m/s B.4 m/sC.2 m/s D. m/s解析力F在运动过程中所做的总功WF104 J40 J，由动能定理得：WFmv20，解得物块运动到x16 m处的速度大小为v2 m/s，C正确。答案C例2 质量为m20 kg的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直线运动。02 s 内F与运动方向相反，24 s 内F与运动方向相同，物体的vt图像如图2所示，g取10 m/s2，则()图2A.拉力F的大小为100 NB.物体在4 s时拉力的瞬时功率为120 WC.4 s内拉力所做的功为480 JD.4 s内物体克服摩擦力做的功为320 J解析由图像可得：02 s内物体做匀减速直线运动，加速度大小为a1 m/s25 m/s2，匀减速过程有Ffma1。24 s内：物体做匀加速运动，匀加速过程加速度大小为a2 m/s21 m/s2，有Ffma2，由联立解得f40 N，F60 N，故A错误；物体在4 s时拉力的瞬时功率为PFv602 W120 W，故B正确；4 s内物体通过的位移为x210 m22 m8 m，拉力做功为WFx480 J，故C错误；4 s内物体通过的路程为s210 m22 m12 m，摩擦力做功为Wff s4012 J480 J，故D错误。答案B二、几种常见功能关系的理解及应用功能关系表达式物理意义正功、负功含义能量变化重力做功与重力势能WEp重力做功是重力势能变化的原因W0势能减少W0势能增加W0势能不变弹簧弹力做功与弹性势能WEp弹力做功是弹性势能变化的原因W0势能减少W0势能增加W0势能不变合外力做功与动能WEk合外力做功是物体动能变化的原因W0动能增加W0动能减少W0动能不变除重力或系统内弹力外其他力做功与机械能WE除重力或系统内弹力外其他力做功是机械能变化的原因W0机械能增加W0机械能减少W0机械能守恒例3 (多选)竖直向上的恒力F作用在质量为m的物体A上，使A从静止开始运动，升高h，速度达到v，在这个过程中，设阻力恒为f。则下列表述正确的是()A.恒力F对物体做的功等于物体机械能的增量，即Fhmv2mghB.恒力F与阻力f对物体做的功等于物体机械能的增量，即(Ff)hmv2mghC.物体所受合力的功，等于物体机械能的增量，即(Ffmg)hmv2mghD.物体所受合力的功，等于物体动能的增量，即(Ffmg)hmv2解析本题中，施恒力F的物体是所述过程能量的总来源。加速运动过程终结时，物体的动能、重力势能均得到增加。除此之外，在所述过程中，因阻力的存在，还将有内能产生，其量值为fh，可见Fhmv2，同时，Fhmv2mgh。选项B的含意为：物体所受除重力、弹簧弹力以外的力对物体做的功等于物体机械能的增量，这个结果，通常又称之为功能原理。选项D为动能定理的具体表述。虽说表述各有不同，但都是能量守恒的具体反映。答案BD例4 我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图3所示，质量m60 kg(包括雪具在内)的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB24 m/s，A与B的竖直高度差H48 m，为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道平滑衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧。助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W1 530 J，取g10 m/s2。图3(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力f的大小；(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。解析(1)运动员在AB上做初速度为零的匀加速直线运动，设AB的长度为x，则有v2ax 由牛顿第二定律有mgfma联立式，代入数据解得f144 N(2)设运动员到达C点时的速度为vC，在由B到达C的过程中，由动能定理得mghWmvmv设运动员在C点所受的支持力为N，由牛顿第二定律有Nmgm由题意和牛顿第三定律知N6mg联立式，代入数据解得R12.5 m。答案(1)144 N(2)12.5 m例5 电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，如图4所示。传送带足够长，当小木块与传送带相对静止时，求：图4(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦过程中产生的内能；(5)因传送小木块电动机多消耗的电能。解析(1)由牛顿第二定律：mgma，得ag由公式vat得t，小木块的位移x1t(2)传送带始终匀速运动，路程x2vt(3)小木