高中物理复习讲义第05章第01节

1、第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律 考纲展示考纲展示1功和功率功和功率2动能和动能定理动能和动能定理3重力做功与重力势能重力做功与重力势能4功能关系、机械能守恒定律及其应用功能关系、机械能守恒定律及其应用实验五：探究动能定理实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律实验六：验证机械能守恒定律2016高考导航高考导航 热点视角热点视角1对基本概念的考查往往涉及对概念的理解，一般以选择题对基本概念的考查往往涉及对概念的理解，一般以选择题的形式出现的形式出现2动能定理是高考考查的重点，考查形式有选择题，也有计动能定理是高考考查的重点，

2、考查形式有选择题，也有计算题计算题中单纯考查动能定理的题目较少，往往与其他算题计算题中单纯考查动能定理的题目较少，往往与其他知识综合在一起考查知识综合在一起考查3机械能守恒定律的考查往往出现在综合题中，主要考查其机械能守恒定律的考查往往出现在综合题中，主要考查其在生产、生活和科技中的应用，题目中经常会涉及牛顿运动在生产、生活和科技中的应用，题目中经常会涉及牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动等知识定律、平抛运动、圆周运动等知识第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律第一节功和功率第一节功和功率第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械

3、能及其守恒定律一、功一、功1做功的两个必要条件：做功的两个必要条件：_和物体在力的方向上发生的和物体在力的方向上发生的_2公式：公式：W_. 适用于适用于_做功其中做功其中为为F、l方向间夹角，方向间夹角，l为物体对地的位移为物体对地的位移力力位移位移Fl cos恒力恒力栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律3功的正负判断功的正负判断(1)90，力对物体做，力对物体做_功，或说物体克服该力做功功，或说物体克服该力做功.(3)90，力对物体不做功，力对物体不做功特别提示：特别提示：功是标量，比较做功多少看功的绝对值功是标量，比较做功多少看功的绝对值正正负负栏目栏目导引导

4、引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律 1.(单选单选)(2015广州模拟广州模拟)如图所如图所示，拖着旧示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法如果某受训者拖着轮胎在水种有效方法如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是，那么下列说法正确的是()A轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功B轮胎受到的重力对轮胎做了正功轮胎受到的重力对轮胎做了正功C轮胎受到的拉力对轮胎不做功轮胎受到的拉力对轮胎不做功D轮胎受到地面的支持力对轮胎做了正功轮胎受到地面的支持力对轮胎做了正功A栏目栏目导引

5、导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律二、功率二、功率1定义：定义：功与完成这些功所用时间的功与完成这些功所用时间的_2物理意义：物理意义：描述力对物体做功的描述力对物体做功的_3公式公式(1)定义式：定义式：P_，P为时间为时间t内的内的_(2)推论式：推论式：P_.(为为F与与v的夹角的夹角)比值比值快慢快慢平均功率平均功率栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律 2.(多选多选)位于水平面上的物体在水平恒力位于水平面上的物体在水平恒力F1作用作用下，做速度为下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向的匀速运动；若作用力变为斜向 上上 的的 恒恒 力

6、力F2，物体做速度为，物体做速度为v2的匀速运动，且的匀速运动，且F1与与F2功率相同则可功率相同则可能有能有()AF2F1，v1v2 BF2F1，v1F1，v1v2 DF2F1，v14WF1，Wf22Wf1BWF24WF1，Wf22Wf1CWF24WF1，Wf22Wf1DWF24WF1，Wf22Wf1C栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律考点二功率的计算考点二功率的计算注意：注意：对于对于变化的不能用变化的不能用PFvcos 计算平均功率计算平均功率栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能

7、及其守恒定律 (多选多选)(2015海口模拟海口模拟)质量为质量为m的物体静的物体静止止 在光滑在光滑 水水平面上，从平面上，从t0时刻开始受到水平力的作用力的大小时刻开始受到水平力的作用力的大小F与时与时间间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则的关系如图所示，力的方向保持不变，则()BD栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律审题点睛审题点睛(1)求瞬时功率时，先明确所用公式，再确定求瞬时功率时，先明确所用公式，再确定该时刻的力和速度；该时刻的力和速度；(2)求平均功率时，先明确所用公式及研究的过程，再确定求平均功率时，先明确所用公式及研究的过程，再确定功和时间功和

8、时间栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律总结提升总结提升计算功率的基本思路：计算功率的基本思路：(1)首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时 功率，对应于某功率，对应于某一过程的功率为平均功率，对应于一过程的功率为平均功率，对应于 某一某一 时刻时刻 的功率的功率 为为 瞬瞬 时时功率功率(2)求瞬时功率时，如果求瞬时功率时，如果F与与v不同向，可用力不同向，可用力F 乘以乘以 F方向的方向的分速度，或速度分速度，或速度v乘以速度乘以速度v方向的分力求解方向的分力求解栏

9、目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律 2.(多选多选)(2015高考浙江卷高考浙江卷)我国科学家正在研制航我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器舰载机总质量为母舰载机使用的电磁弹射器舰载机总质量为3.0104 kg，设起飞过程中发动机的推力恒为设起飞过程中发动机的推力恒为1.0105 N；弹射器有效作用；弹射器有效作用长度为长度为100 m，推力恒定要求舰载机在水平弹射结束时速度，推力恒定要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到大小达到80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的动机

10、推力之和，假设所受阻力为总推力的20%，则，则( )A弹射器的推力大小为弹射器的推力大小为1.1106 NB弹射器对舰载机所做的功为弹射器对舰载机所做的功为1.1108 JC弹射器对舰载机做功的平均功率为弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8107 WD舰载机在弹射过程中的加速度大小为舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2ABD栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律考点三机车启动问题的分析考点三机车启动问题的分析1两种启动方式的比较两种启动方式的比较两种方式两种方式以恒定功率启动以恒定功率启动以恒定

11、加速度启动以恒定加速度启动Pt 图图和和vt 图图OA段段过程分析过程分析运动性质运动性质加速度减小的加速加速度减小的加速直线运动直线运动栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律两种方式两种方式以恒定功率启动以恒定功率启动以恒定加速度启动以恒定加速度启动AB段段过程分析过程分析运动性质运动性质BC段段以以vm匀速直线运匀速直线运动动加速度减小的加加速度减小的加速运动速运动无无栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律 某汽车发动机的额某汽车发动机的额 定功率为定功率为60 kW，汽车质

12、量为，汽车质量为 5 t，汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的汽车在运动中所受阻力的大小恒为车重的0.1倍倍(g取取10 m/s2)(1)若汽车以额定功率启动，则汽若汽车以额定功率启动，则汽 车所能车所能 达到的最大速度是多达到的最大速度是多少？当汽车速度达到少？当汽车速度达到5 m/s时，其加速度是多少？时，其加速度是多少？(2)若汽车以恒定加速度若汽车以恒定加速度0.5 m/s2启启 动，则其匀加速过程能维持动，则其匀加速过程能维持多长时间？多长时间？审题点睛审题点睛(1)达到最大速度时，汽车处于什么状态？达到最大速度时，汽车处于什么状态？(2)v5 m/s时，牵引力多大？时，牵引力多大？

13、(3)以加速度以加速度0.5 m/s2启动时，牵引力多大？此阶段能达到的最启动时，牵引力多大？此阶段能达到的最大速度为多少？大速度为多少？栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律答案答案(1)12 m/s1.4 m/s2(2)16 s栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律规律总结规律总结分析机车启动问题时的注意事项分析机车启动问题时的注意事项(1)在用公式在用公式PFv计算机车的功率时，计算机车的功率时，F是指机车的牵引力是指机车的牵引力而不是机车所受到的合力而不是机车所受到的合力

14、(2)恒定功率下的加速一定不是匀加速，这种加速过程发动机恒定功率下的加速一定不是匀加速，这种加速过程发动机做的功可用做的功可用WPt计算，不能用计算，不能用WFl计算计算(因为因为F是变力是变力)(3)以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用动机做的功常用WFl计算，不能用计算，不能用WPt计算计算(因为功率因为功率P是是变化的变化的)栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律B栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律思想方法思想方法变力做功的求解方法变力做功的求解方法一、动

15、能定理法一、动能定理法动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于求恒力功也适用于求变力功因使用动能定理可由动能的变求恒力功也适用于求变力功因使用动能定理可由动能的变化来求功，所以动能定理是求变力做功的首选化来求功，所以动能定理是求变力做功的首选栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律B栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律 2.用锤子击打钉子，设木板对钉子的阻力跟钉子用锤子击打钉子，设木板对钉子的阻力跟钉子 进进入木板的

16、深度成正比，每次击打钉子时锤子对钉子做的功相入木板的深度成正比，每次击打钉子时锤子对钉子做的功相同已知第一次击打钉子时，钉子进入的深度为同已知第一次击打钉子时，钉子进入的深度为1 cm，则第，则第二次击打时，钉子进入的深度是多少？二次击打时，钉子进入的深度是多少？栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律答案答案0.41 cm栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律三、微元法三、微元法当物体在变力的作用下做曲线运动时，若力的方向与物体运当物体在变力的作用下做曲线运动时，若力的方向与物体运动的切线方向之间的夹角不变，可将曲线分成动的切线方向之间的夹角

17、不变，可将曲线分成 无限无限 个小个小 元元段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功段，每一小元段可认为恒力做功，总功即为各个小元段做功的代数和通过微元法不难得的代数和通过微元法不难得 到，在到，在 往返的往返的 运动中，摩运动中，摩 擦擦力、空气阻力做的功，其大小等于力和路程的乘积力、空气阻力做的功，其大小等于力和路程的乘积栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律 3.如图所示，质量如图所示，质量m2.0 kg的物体用的物体用长长R5 m的绳拴着，绳的另一端固定在水平桌的绳拴着，绳的另一端固定在水平桌面上，今用大小始终为面上，今用大小始终为10 N的水平力

18、的水平力F拉着物体拉着物体从从A点运动到点运动到B点，点，F的方向始终与绳的夹角为的方向始终与绳的夹角为127，g取取10 m/s2，求：，求：(1)拉力拉力F做的功；做的功；(2)克服摩擦力做的功克服摩擦力做的功(已知物体与桌面的动摩擦因数已知物体与桌面的动摩擦因数0.2)栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律答案答案(1)42 J(2)21 J栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律四、等效转换法四、等效转换法若某一变力的功和某一恒力的功相等，即效果相同，则可以若某一变力的功和某一恒力的功相等，即效果相同，则可以通过计算该恒力做的功，求出该

19、变力做的功，从而使问题变通过计算该恒力做的功，求出该变力做的功，从而使问题变得简单，也就是说通过关联点，将变力得简单，也就是说通过关联点，将变力 做功转化做功转化 为恒力为恒力 做做功，这种方法称为等效转换法功，这种方法称为等效转换法栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律 4.如图所示，某人用大小不变的力如图所示，某人用大小不变的力F拉着放在光滑水拉着放在光滑水平面上的物体，开始时与物体相连接的绳与水平面平面上的物体，开始时与物体相连接的绳与水平面 间的夹角间的夹角是是，当拉力，当拉力F作用一段时间后，绳与水平面间的夹作用一段时间后，绳与水平面间的夹 角为角为.已已知图中的高度是知图中的高度是h，求绳的拉力，求绳的拉力FT对物体所做的功假对物体所做的功假 定定 绳绳的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计的质量、滑轮质量及绳与滑轮间的摩擦不计栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律栏目栏目导引导引第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律五、图象法五、图象法由于功由于功WFx，则在，则在Fx图象中图线和图象中图线和x轴所围图形的面积轴所围图形的面积表示表示F做的功在做的功在x轴上方的轴上方的“面积面积”