【创新方案】2014年高考物理一轮复习 第五章 机械能专家专题讲座 新人教版

1、【创新方案】2014年高考物理一轮复习专家专题讲座：第五章 机械能体育运动中的功和能理论联系实际是学习物理的重要途径和有效方法，在体育运动中如何分析做功和能量转化的问题，是我们应具备的一种能力。一、登楼运动典例1某学生以正常速度从一楼登上三楼，他登楼的功率最接近于()A5 WB50 WC500 W D5 000 W解析要估算这个学生登楼时的功率，必须知道人的质量，可估为50 kg，正常登楼的速度约为1 m/s，根据公式Pmgv，代入数据可估算人登楼的功率为500 W，所以答案是C。答案C名师点评根据常识以及所给的信息(图片、文字、数据)等，寻求问题的思路，对人的做功问题进行估算，很好地考查了学

2、生是否真正理解物理基本知识和基本规律，能否灵活运用所学的知识去分析和解决实际问题的能力。二、滑板运动 典例2某滑板爱好者在离地h1.8 m高的平台上滑行，如图1所示，水平离开A点后落在水平地面的B点，其水平位移x13 m，由于着地时存在能量损失，着地后速度变为v4 m/s，并以此为初速度沿水平地面滑行x28 m后停止。已知人与滑板的总质量m60 kg，求：图1(1)人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小；(2)人与滑板离开平台时的水平初速度。(空气阻力忽略不计，g取10 m/s)解析(1)设滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力为Ff，根据动能定理有Ffx20mv2解得Ff60 N(2)人和滑

3、板一起在空中做平抛运动，设初速度为v0，飞行时间为t，根据平抛运动规律有t ，v0解得：v0 m/s5 m/s答案(1)60 N(2)5 m/s名师点评本题以滑板运动为背景，涉及平抛知识和动能定理。弄清这两个物理过程和情景，是解决问题的关键。本题着重考查了学生观察、分析、解决问题的能力。三、跳绳运动典例3某同学在跳绳比赛中，1 min跳了180次，若每次起跳中有的时间腾空，该同学体重为50 kg，则他在跳绳中克服重力做功的平均功率是_W；若他在跳绳的1 min内心脏跳动了60次，每次心跳输送1×104 m3的血液，其血压(可视为心脏血液压强的平均值)为2×104 Pa，则心

4、脏工作的平均功率是_W。(g取10 m/s)解析(1)人跳一次的时间为t0 s s人上抛到最高点所用的时间为t×× s0.1 s此过程中克服重力做功Wmg(gt2)25 J跳绳时克服重力做功的平均功率为 W75 W(2)设与心脏连接的血管截面积为S，心脏每跳一次，血液向前推进的距离为L，则输出血液的体积为VSL，心脏做功WFLpSLpV平均功率12 W答案75 W2 W名师点评本题中涉及的跳绳运动、心脏的结构和功能，实际情况是十分复杂的。如果直接从实际情况考虑，必然感到无从下手，但采取类比转换法，将人类比为质点模型，跳绳运动类比为竖直上抛运动，心脏类比为我们熟知的水泵，则可

5、迅速理出解题思路。四、足球运动典例4足球守门员在发球时，将一个静止的质量为0.4 kg的足球以10 m/s速度踢出，这时人对足球做的功为_J，足球沿草地做直线运动，受到的阻力是足球重力的，当足球运动到距发球点20 m的后卫队员处时，速度为_m/s。(g取10 m/s2)解析W人mv×0.4×102 J20 J又Ff0.2mg0.8 N根据动能定理得Ffxmvmv代入数据得vt m/s4.5 m/s答案20 J4.5 m/s名师点评以学生喜闻乐见的足球为载体，让学生体会处理变力做功问题的一般方法，加深了对动能定理的理解。五、摸高运动典例5起跳摸高是学生常进行的一项活动，李刚同

6、学身高1.72 m，质量60 kg，站立时举手摸高能达到2.14 m，在一次摸高测试中，他先弯曲两腿向下蹲，再用力瞪地起跳，从蹬地开始经0.40 s竖直跳离地面，设他蹬地的力大小恒为1 050 N，其重心上升可视为匀变速直线运动，不计空气阻力，取g10 m/s，求：(1)李刚同学摸高的最大高度；(2)李刚同学从蹬地开始到跳离地面的过程中机械能的增加量。解析(1)李刚同学起跳蹬地过程中，受到重力和地面的弹力作用，向上做匀加速运动，设加速度为a1，根据牛顿第二定律，对于起跳过程有Fmgma1解得a7.5 m/s2经过t10.4 s跳离地面时的速度v1a1t13 m/s起跳后人竖直向上做加速度为a2

7、g的匀减速直线运动，设上升的最大高度为h2，根据运动学公式有v2gh2解得h20.45 m所以摸高的最大高度Hh0h22.14 m0.45 m2.59 m(2)起跳过程中人重心上升的高度为h1a1t0.6 m在此过程中，李刚同学重力势能的增加量为Epmgh1360 J动能的增加量为Ekmv270 J所以机械能的增加量为EEpEk630 J答案(1)2.59 m(2)630 J名师点评高考命题加大了以实际生活为背景的试题比重，联系实际的试题与物理知识密切相关，考查了学生运用所学知识解决具体问题的能力，这也是新课程改革的精髓所在。专题小测验1质量为m的跳水运动员从距水面H高处跳下，落入水中后受到水

8、的阻力而做减速运动。设水对他的阻力大小恒为F，他从离开跳台到落入水中减速下降h深度的过程中，下列说法正确的是(空气阻力不计，g为当地的重力加速度)()A他的动能增加了mg(Hh)B他的动能增加了(mgF)(Hh)C他的机械能减少了FhD他的机械能减少了(Fmg)h解析：选C动能增量等于所有外力所做的功，即为mg(Hh)Fh，A、B均错；机械能的减少量等于克服除重力外所有力的功，故C正确，D错误。2如图2所示为某娱乐场的滑道示意图，其中AB为曲面滑道，BC为水平滑道，水平滑道BC与半径为1.6 m的圆弧滑道CD相切，DE为放在水平地面上的海绵垫。某人从坡顶滑下，经过高度差为20 m的A点和B点时

9、的速度分别为2 m/s和12 m/s，在C点做平抛运动，最后落在海绵垫上E点。g取10 m/s2，人的质量为70 kg，在BC段的动摩擦因数为0.2。问：图2(1)从A到B的过程中，人克服阻力做的功是多少？(2)为保证在C点做平抛运动，BC的最大值是多少？(3)若BC取最大值，则DE的长是多少？解析：(1)由动能定理：WGWfmvmv得：Wf9 100 J。(2)BC段加速度为：ag2 m/s2。设在C点的最小速度为vm，由mgm，vm4 m/s，BC的最大值为：xBC32 m，BC的长度范围是032 m。(3)平抛运动的时间：t0.566 s。BC取最大长度，对应平抛运动的初速度为vm4 m

10、/s。平抛运动的水平位移：x平vmt2.26 m，DE的长：xDEx平r2.26 m1.6 m0.66 m。答案：(1)9 100 J(2)32 m(3)0.66 m3“头脑风暴法”是上个世纪风靡美国的一种培养学生创新思维能力的方法，某学校的一个“头脑风暴实验研究小组”，以“保护鸡蛋”为题，要求制作一个装置，让鸡蛋从高处落到地面而不被摔坏；鸡蛋要不被摔坏，直接撞击地面的速度最大不能超过1.5 m/s。现有一位同学设计了如图3所示的一个装置来保护鸡蛋，用A，B两块较粗糙的夹板夹住鸡蛋，鸡蛋夹放的位置离装置下端的距离x0.45 m，A，B夹板与鸡蛋之间的摩擦力都为鸡蛋重力的5倍，现将该装置从距地面某一高处自由落下，装置碰地后速度为0，且保持竖直不反弹，不计装置与地面作用时间。g取10 m/s2，求：图3(1)如果没有保护，鸡蛋自由下落而不被摔坏的最大高度h；(2)如果使用该装置保护，刚开始下落时装置的末端离地面的最大高度H？(计算结果小数点