教科版(2019)必修第二册-第四章-机械能及其守恒定律-章末复习课件(34张)

1、第四章阶段提升课知识体系思维导图考点整合素养提升【核心素养物理观念】 考点功与功率的计算方法(难度)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,WG=mgh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,W=Pt;F不变时,W=Fl2.功和功率的求解方法:(1)功的计算方法:利用W=Flcos求功,此时F是恒力。利用动能定理或功能关系求功。利用W=Pt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

2、求解某段时间内的平均功率。P=Fvcos,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。【名师支招】【素养评价】1.(2020泰州高一检测)如图所示是一种清洗车辆用的手持喷水枪。设枪口截面积为0.6 cm2,喷出水的速度为20 m/s(水的密度为1103 kg/m3)。当它工作时,估计水枪的功率约为() A.240 WB.280 WC.320 WD.360 W【解析】选A。每秒钟喷出的水做的功W=Ek= mv2= Svtv2,代入数据得W=240 J,P= =240 W。故A正确。2.(多选)如图所示,站在汽车上的人用手推车的力为F,脚对车向后的静摩擦力为F,下列说法正确的是

3、() A.当车匀速运动时,F和F所做的总功为零B.当车加速运动时,F和F的总功为负功C.当车减速运动时,F和F的总功为正功D.不管车做何种运动,F和F的总功都为零【解析】选A、B、C。根据牛顿第三定律,车对人向后的推力大小也为F,车对人向前的静摩擦力大小也为F;以人为研究对象,取车前进的方向为正方向,由牛顿第二定律得F-F=ma当车匀速运动时,则有a=0,F=F由于人对车的推力F做正功,人对车的摩擦力F对车做负功,而两力做功的绝对值相等,所以,F和F的总功为零;当车加速运动时,则有a0,FF则F对车做的负功多,F对车做的正功少,故F和F的总功为负功;当车减速运动时,则有a0,F0势能减少W0势

4、能减少W0动能增加W0机械能增加W0机械能减少W=0机械能守恒【名师支招】【素养评价】(2020南阳高一检测)如图所示,固定斜面AB与水平面之间由一小段光滑圆弧连接,倾角为,斜面的高度OB=h。细线一端固定在竖直挡板上,另一端连接一质量为m的小物块,在小物块和挡板之间压缩一轻质弹簧(小物块与弹簧不连接)。烧断细线,小物块被弹出,滑上斜面AB后,恰好能运动到斜面的最高点。已知AC=l,小物块与水平面、斜面间的动摩擦因数均为,重力加速度为g,则()A.细线烧断前弹簧具有的弹性势能为mgh+mgl+mghcotB.在此过程中产生的内能为mgh+mgl+mghcotC.弹簧对小物块做功为mgH+mgh

5、cotD.在此过程中斜面对小物块的摩擦力做功为 【解析】选A。根据能量守恒定律可知,细线烧断前弹簧具有的弹性势能等于物块在B点的重力势能和产生的内能之和,即为:Ep=mgh+mgl+mgcos =mgh+mgl+mghcot,故A正确;在此过程中产生的内能等于物块克服摩擦力做的功,为Q=mgl+mgcos =mgl+mghcot,故B错误;弹簧对小物块做功等于细线烧断前弹簧具有的弹性势能,为mgh+mgl+mghcot,故C错误;在此过程中斜面对小物块的摩擦力做功为Wf=-mgcos =-mghcot,故D错误。【加固训练】(多选)如图所示,将一轻弹簧下端固定在倾角为的粗糙斜面底端,弹簧处于自

6、然状态时上端位于A点。质量为m的物体从斜面上的B点静止下滑,与弹簧发生相互作用后,最终停在斜面上。下列说法正确的是()A.物体最终将停在A点B.物体第一次反弹后不可能到达B点C.整个过程中物体重力势能的减少量大于克服摩擦力做的功D.整个过程中物体的最大动能大于弹簧的最大弹性势能【解析】选B、C。由题意可知,物体从静止沿斜面向下运动,说明重力的下滑分力大于最大静摩擦力,因此物体不可能最终停于A点,故A错误;由于运动过程中存在摩擦力,导致摩擦力做功,所以物体第一次反弹后不可能到达B点,故B正确;根据动能定理可知,从静止到速度为零,则有重力做功等于物体克服弹簧弹力做功与克服摩擦做的功之和,故C正确;

7、整个过程中,当物体第一次向下运动到A点下方某点,使得弹力与摩擦力的合力等于重力的下滑分力时,物体速度最大,此时有最大动能Ekm,此时弹簧弹性势能为Ep1,此后物体继续向下压缩弹簧,当物体速度为0时,弹簧具有最大势能,从物体最大动能到弹簧最大弹性势能过程中,物体的最大动能和重力势能转化为弹簧弹性势能和克服摩擦力做功,则Ep2=Ekm+mgh-Wf,由于重力做功大于克服摩擦力做功,所以最大弹性势能Ep1+Ep2大于最大动能,所以最大弹性势能大于最大动能,故D错误。 考点2解决机械能守恒与圆周运动结合问题的方法(难度)两种分析思路(1)动力学分析法:在某一个点对物体受力分析,用牛顿第二定律列方程。注

8、意圆周运动的向心力表达式及向心力来源。(2)功能关系分析法:对物体运动的某一过程应用动能定理或机械能守恒定律列方程,应用动能定理解题只需考虑外力做功和初、末两个状态的动能,并且可以把不同的运动过程合并为一个全过程来处理。机械能守恒定律中守恒条件是只有重力做功或系统内弹簧弹力做功。【名师支招】【素养评价】(2020菏泽高一检测)某游乐场过山车简化模型如图所示,光滑的过山车轨道位于竖直平面内,该轨道由一段斜轨道和与之相切的圆形轨道连接而成,圆形轨道的半径为R,可视为质点的过山车从斜轨道上某处由静止开始下滑,然后沿圆形轨道运动。(1)若要求过山车能通过圆形轨道最高点,则过山车初始位置相对于圆形轨道底

9、部的高度至少要多少?(2)考虑到游客的安全,要求全过程游客受到的支持力不超过自身重力的7倍,过山车初始位置相对于圆形轨道底部的高度不得超过多少?【解析】(1)设过山车总质量为M,从高度h1处开始下滑,恰能以v1通过圆形轨道最高点。在圆形轨道最高点有:Mg=M 运动过程机械能守恒:Mgh1=2MgR+ 由式得:h1=2.5R即高度至少为2.5R。(2)设从高度h2处开始下滑,游客质量为m,过圆周最低点时速度为v2,游客受到的支持力最大是N=7mg,最低点:N-mg=m 运动过程机械能守恒:mgh2= 由式得:h2=3R即高度不得超过3R。答案:(1)2.5R(2)3R【加固训练】(2018全国卷

10、)如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R;bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点。一质量为m的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为() A.2mgRB.4mgRC.5mgRD.6mgR【解题指南】解答本题应注意以下三点:(1)小球由a到c的过程,由动能定理求出小球在c点的速度大小。(2)小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g。(3)小球轨迹最高点的竖直方向速度为零。【解析】选C。设小球运动到c点的速度大小为vc,小球由a到c的过程,由动能定理得:F3R-mgR= ,又因为F=mg,解得: =4gR。小球离开c点后,在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动,整个过程运动轨迹