【红对勾】高考物理 机械能守恒定律课件

内容要求功和功率Ⅱ动能和动能定理Ⅱ重力做功与重力势能Ⅱ功能关系、机械能守恒定律及其应用Ⅱ本章内容是必修内容部分的重点内容，在2012年的高考中涉及本部分内容出题的几率非常大，考查的热点包括重力势能、机械能守恒、动能定理、能量的转化和守恒定律等，而单一知识点命题的几率小综合性命题的几率大．在2012年的高考中对本部分内容的考查以计算题形式出现的可能性较大，应是与功能关系知识、牛顿运动定律、圆周运动及平抛运动(含类平抛)、电磁学等知识相联系的综合应用．1．复习本章内容应把重点放在Ⅱ级要求的内容中，即：(1)功和功率概念．(2)动能变化和动能定理．(3)机械能守恒定律与能的转化守恒定律．2．复习本章内容时应注意：对本章的复习应抓住功和能的关系这一基本线索，通过“能量转化”把知识联系在一起．(1)求一个力做功及做功功率，应从恒力做功、变力做功及功能关系、动能定理多角度进行训练，并应进一步使学生明确“功是能量转化的量度”这一说法的内涵．(2)机动车启动问题对大多数同学而言是一个难关，关键应让学生通过复习明白公式P＝F·v的意义．学会过程分析方法，对两种启动方式进行详细剖析是非常有必要的．(3)动能定理的复习，首先使学生明确其物理意义及应用步骤，强调必须具有所有外力做功的总和才等于物体动能变化量，其次要重视对物理过程进行分析．特别是对复杂过程整体使用动能定理．(4)对机械能守恒定律的三种表达形式，可通过一组相对简单的题目进行比较讲解，使学生真正理解三种形式的实质是相同的，但使用不同的形式解题在文字说明上应有所体现，并注意选择最简解法．(5)机械能知识有非常强的综合性，大部分试题都与牛顿定律、圆周运动、动量守恒、电磁学、热学知识相互联系，在指导学生解答这类问题时，一定要让学生养成：首先理清物理情景；其次建立物理模型，然后把复杂的过程问题，分解成几个简单过程；最后列规律方程并求解的好习惯．课时1功功率知识点一功——知识回顾——1．物理意义：功是描述力对

效果的物理量，是过程量．2．做功的二要素：

和

的位移．3．定义：力和物体在力的方向上位移的乘积称为力对物体做的功．空间积累力力的方向上4．计算式：W＝

，F表示恒力的大小，l表示物体运动的位移，α为

的夹角．5．特点：功是

，α取值不同，功会出现正负，正功表示

做功，负功表示

做功，合力的功等于各分力分别做功的

和．Flcosα力的方向与位移方向标量动力阻力代数———要要点点深深化化————1．．功功的的计计算算公公式式W＝Flcosα应用用注注意意要要点点(1)W＝Flcosα是恒恒力力做做(2)恒恒力力做做功功多多少少只只与与F、l及二二者者夹夹角角余余弦弦有有关关，，而而与与物物体体的的加加速速度度大大小小、、速速度度大大小小、、运运动动时时间间长长短短等等都都无无关关，，即即与与物物体体的的运运动动性性质质无无关关，，同同时时还还与与有有无无其其他他力力做做功功也也无无关关．．(3)公公式W＝Flcosα中的l是物体相相对地面面的位移移，而不不是相对对于和它它接触的的物体的的位移．．2．合力力做功的的计算(1)合合力做的的功等于于各力做做功的代代数和．．即W合＝W1＋W2＋W3＋…(2)先求求出物物体——基基础1．下列说法正确的是()A．当作用力做正功时，反作用力一定做负功B．当作用力不做功时，反作用力也不做功C．作用力与反作用力的功，一定大小相等，正负符号相反D．作用力做正功，反作用力也可能做正功解析：：要搞清清作用用力与与反作作用力力的功功，应应从以以下几几个方方面思思考：：①作作用力力与反反作用用力的的关系系，即即作用用力与与反作作用力力作用用在不不同的的物体体上，，大小小相等等方向向相反反．②②作用用力、、反作作用力力所作作用的的物体体的位位移关关系．．③我我们要要明确确，作作用力力、反反作用用力作作用下下的一一对物物体，，可能能向相相反的的方向向运动动，也也可能能向同同一方方向运运动，，也可可能一一个运运动而而另一一个静静止，，还可可能两两物体体都静静止．．由功的公式式W＝Flcosα，我们不难难判断，当当作用力做做正功时，，反作用力力可以做正正功、负功功或不做功功．当作用用力不做功功时，反作作用力也可可以做功．．故A、B、C均错错，只有D正确．一一对相互作作用力分别别作用在不不同的物体体上，两个个力的作用用效果可以以相同，也也可以完全全不同．答案：D2．起重机机以1m/s2的加速度将将质量为1000kg的货货物由静止止开始匀加加速向上提提升，若g取10m/s2，则在1s内起重重机对货物物所做的功功是()A．500JB．4500JC．5000JD．5500J答案：D知识点二功率——知识回回顾——1．公式(1)P＝，P为时间t内的．(2)P＝，α为F与v的夹角．①若v为平均速度度，则P为，②若v为瞬时速度度，则P为．平均功率Fvcosα平均功率瞬时功率2．物理意意义：描述述做功的，功率大则则做功，功率小则则做功．3．额定功功率：机器器工作的功功率．一一般在机机器的铭铭牌上标标明．4．实际际功率：：机器时输出的的功率．．要求额定功率率．快慢快慢正常实际工作作小于等于于(2)从从P＝Fv可见：①当P一定时，，要增加加F，必须减减小v，故汽车车爬坡时时，司机机常换低低挡降低低速度来来增大牵牵引力．．②当F一定时，，v增加(如如匀加速速运动)，则P也会增加加，但这这样的过过程是有有限度的的．③当当v一定时，，P越大F就越大．．如功率率越大的的起重机机可吊起起的重物物的质量量越大．．2．机车车的两种种启动方方式①机车以以恒定的的功率启启动机车以恒恒定的功功率启动动时，若若运动过过程中其其所受阻阻力F阻不变，其其所受的的F牵及a、v的变化情情况可表表示如下下：即机车启启动后先先做加速速度逐渐渐减小的的加速运运动，再再做匀速速运动．．其v－t图象如图图1所示示．图1②机车从从静止匀匀加速启启动机车以恒恒定的加加速度启启动时，，开始牵牵引力不不变，当当其速度度增大到到一定值值v时，其功功率达到到最大值值，下面面的过程程与上述述①一样样．在此此过程中中，其牵牵引力功功率、牵牵引力、、加速度度及速度度的变化化情况可可表示如如下：即机车启启动后先先做匀加加速运动动，后做做加速度度逐渐减减小的加加速运动动，再做做匀速运运动．其其v－t图象如图2所所示．图2注意：匀加速速结束时机车车的速度并不不是最后的最最大速度．因因此时F>F阻，之后还要在在功率不变的的情况下变加加速一段时间间才达到最后后的最大速度度vmax.——基础自测测——1．(2009··辽宁、宁夏夏卷)水平地面上有有一木箱，木木箱与地面之之间的动摩擦擦因数为μ(0<μ<1)．现对对木箱施加一一拉力F，使木箱做匀匀速直线运动动．设F的方向与水平平面夹角为θ，如图3，在在θ从0逐渐增大大到90°的的过程中，木木箱的速度保保持不变，则则()A．F先减小后增大大 B．．F一直增大C．F的功率减小D．F的功率不变图3答案：AC答案：C题型一恒力做功的计计算[例1]如如图4所示，，质量为m的物体静止在在倾角为θ的斜面上，物物体与斜面的的动摩擦因数数为μ.现使斜面水水平向左匀速速移动距离l，求：(1)物体所所受各力对物物体所做的功功各为多少？？(2)斜面对对物体做的功功是多少？(3)各力对对物体所做的的总功是多少少？图4(2)求斜面面对物体做的的功，即求斜斜面对物体施施的力做的总总功W＝WF＋Wf＝0J.(3)求总功功是求各力功功的代数和W总＝WF＋Wf＋WG＝0J.[答案](1)Wf＝mglsinθcosθ，WF＝－mglsinθcosθ，WG＝0J(2)0J(3)0J题后反反思利用公公式求求恒力力做功功时应应注意意1．位位移s为对地地位移移(严严格讲讲是力力的作作用点点的位位移)．2．合合力的的功等等于分分力做做功的的代数数和．．变式1—1在在光滑滑的水水平地地面上上有质质量为为M的长木木板A(如图图5所所示)，平平板上上放一一质量量为m的物体体B，A、B之间的的动摩摩擦因因数为为μ.今在在物体体B上加一一水平平恒力力F.B和A发生相相对滑滑动，，经过过时间间t.求：：(1)摩擦擦力对对A所做的的功．．(2)摩擦擦力对对B所做的的功．．图5题型二二变力做做功的的计算算[例2]如如图图6所所示，，一质质量为为m＝2.0kg的物物体从从半径径为R＝5.0m的的圆弧弧的A端，，在在拉拉力力作作用用下下沿沿圆圆弧弧缓缓慢慢运运动动到到B端(圆圆弧弧AB在竖竖直直平平面面内内)．．拉拉力力F大小小不不变变始始终终为为15N，，方方向向始始终终与与物物体体在在该该点点的的切切线线成成37°°角角．．圆圆弧弧所所对对应应的的圆圆心心角角为为60°°，，BO边为为竖竖直直方方向向，，g取10m/s2.图6求这一过过程中：：(1)拉拉力F做的功．．(2)重重力mg做的功．．(3)圆圆弧面对对物体的的支持力力FN做的功．．(4)圆圆弧面对对物体的的摩擦力力Ff做的功．．(2)重重力mg做的功WG＝－mgR(1－cos60°)＝－50J.(3)物物体受的的支持力力FN始终与物物体的运运动方向向垂直，，所以WFN＝0.(4)因因物体在在拉力F作用下缓缓慢移动动，动能能不变，，由动能能定理知知：WF＋WG＋WFf＝0.所以WFf＝－WF－WG＝(－62.8＋50)J＝－12.8J.[答案](1)62.8J(2)－50J(3)0J(4)－12.8J题后反思在遇到求功的的问题时，一一定要注意分分析是求恒力力的功还是变变力的功，如如果是求变力力的功，看能能否转化为求求恒力功的问问题，不能转转化的，还可可以借助动能能定理和能的的转化和守恒恒定律来求解解．变式2—1如如图7所示示，定滑轮至至滑块的高度度为h，已知细绳的的拉力为F(恒定)，滑滑块沿水平面面由A点前进s至B点，滑块在初初、末位置时时细绳与水平平方向夹角分分别为α和β.求滑块由A点运动到B点的过程中，，绳的拉力对对滑块所做的的功．图7解析：设绳对物体的的拉力为T，显然人对绳绳的拉力F等于T.T在对物体做功功的过程中大大小虽然不变变，但其方向向时刻在改变变，因此该问问题是变力做做功的问题．．但是在滑轮轮的质量以及及滑轮与绳间间的摩擦不计计的情况下，，人对绳做的的功就等于绳绳的拉力对物物体做的功，，而拉力F的大小和方向向都不变，所所以F做的功可以用用公式W＝Flcosα直接计算．．由图可知知，在绳与与水平面的的夹角由α变到β的过程中，，拉力F的作用点的的位移大小小为：题型三功率的计算算[例3]如如图8所所示，一质质量为m的物体，从从倾角为θ的光滑斜面面顶端由静静止下滑，，开始下滑滑时离地高高度为h，当物体滑滑至斜面底底端时重力力的瞬时功功率为________，整整个过程的的平均功率率为________．图8题后反思功率的计算算方法1．首先要要明确所求求功率是平平均功率还还是瞬时功功率，对应应于某一过过程的功率率为平均功功率，对应应于某一时时刻的功率率为瞬时功功率．变式3—1(2009·辽宁/宁夏高考考)质量为m的物体静止止在光滑水水平面上，，从t＝0时刻开开始受到水水平力的作作用．力的的大小F与时间t的关系如图图9所示，，力的方向向保持不变变，则()图9答案：BD题型四机车启动问问题[例例4]额额定定功功率率为为80kW的的汽汽车车，，在在平平直直公公路路上上行行驶驶的的最最大大速速度度是是20m/s.汽汽车车的的质质量量是是2t，，如如果果汽汽车车从从静静止止开开始始做做匀匀加加速速直直线线运运动动，，加加速速度度的的大大小小是是2m/s2，运动过程中中阻力不变．．求：(1)汽车受受到的阻力有有多大？(2)3s末汽车的瞬瞬时功率有多多大？(3)汽车维维持匀加速运运动的时间是是多少？[答案](1)4×103N(2)4.8×104W(3)5s题后反思思汽车运动动的全过过程中有有两个最最大的速速度v′m和vm，这是两两个不同同的最大大速度，，切勿混混淆．①①在匀加加速运动动阶段牵牵引力恒恒定，速速度逐渐渐增大，，汽车的的输出功功率逐渐渐增大，，当汽车车的输出出功率等等于额定定功率时时的速度度是汽车车做匀加加速运动动的最大大速度v′m.②之后后汽车以以额定功功率运动动，牵引引力逐渐渐减小，，速度逐逐渐增大大，当牵牵引力等等于摩擦擦阻力时时，汽车车达到最最大速度度vm，以后汽汽车以该该速度在在额定功功率下做做匀速运运动．显显然v′m<vm.变式4——1““绿色奥奥运”是是2008年北北京奥运运会的三三大理念念之一，，奥组委委决定在在各比赛赛场馆使使用新型型节能环环保电动动车．图10在检测某某款电动动车性能能的实验验中，质质量为8×102kg的电电动车由由静止开开始沿平平直公路路行驶，，达到的的最大速速度为15m/s，，利用传传感器测测得此过过程中不不同时刻刻电动车车的牵引引力F与对应的的速度v，并描绘绘出F－图象(图中AB、BO均为直线线，如图图10所所示)．．假设电电动车行行驶中所所受的阻阻力恒定定，求此此过程中中：(1)电电动车的的额定功功率；(2)电电动车由由静止开开始运动动，经过过多长时时间速度度达到2m/s?分析：不管对哪哪种启动动方式，，机动车车的功率率均是指指牵引力力的功率率，对启启动过程程的分析析也都是是用分段段分析法法，并且且将牛顿顿第二定定律和运运动学公公式相结结合进行行综合分分析．有有时也应应用动能能定理求求解．解析：(1)分析析图线可知知：电动车车由静止开开始做匀加加速直线运运动，达到到额定功率率后，做牵牵引力逐渐渐减小的变变加速直线线运动，达达到最大速速度后做匀匀速直线运运动．当最大速度度vmax＝15m/s时，，牵引力为为Fmin＝400N故恒定阻力力Ff＝Fmin＝400N额定功率P＝Fminvmax＝6kW.答案：(1)6kW(2)1s1．沿着着高高度度相相同同，，坡坡度度不不同同，，粗粗糙糙程程度度也也不不同同的的斜斜面面向向上上拉拉同同一一物物体体到到顶顶端端，，以以下下说说法法中中正正确确的的是是()A．．沿沿坡坡度度小小、、长长度度大大的的斜斜面面上上升升克克服服重重力力做做的的功功多多B．．沿沿长长度度大大、、粗粗糙糙程程度度大大的的斜斜面面上上升升克克服服重重力力做做的的功功多多C．．沿沿坡坡度度大大、、粗粗糙糙程程度度大大的的斜斜面面上上升升克克服服重重力力做做的的功功多多D．．上上述述几几种种情情况况重重力力做做功功同同样样多多解析析：：重力力做做功功只只与与高高度度有有关关，，与与路路径径无无关关，，因因此此，，题题中中所所述述几几种种情情况况重重力力做做功功同同样样多多．．答案案：：D2．．如如图图11所所示示，，物物体体沿沿弧弧形形轨轨道道滑滑下下后后进进入入足足够够长长的的水水平平传传送送带带，，传传送送带带以以图图示示方方向向匀匀速速运运转转，，则则传传送送带带对对物物体体做做功功情情况况可可能能是是()A．始终不做做功B．先做负功功后做正功C．先做正功功后不做功D．先做负功功后不做功图11解析：：设传送送带速速度大大小为为v1，物体体刚滑滑上传传送带带时的的速度度大小小为v2.①当当v1＝v2时，物物体随随传送送带一一起匀匀速运运动，，故传传送带带与物物体之之间不不存在在摩擦擦力，，即传传送带带对物物体始始终不不做功功，A正确确；②②当v1<v2时，物物体相相对传传送带带向右右运动动，物物体受受到的的滑动动摩擦擦力方方向向向左，，则物物体先先做匀匀减速速运动动直到到速度度减为为v1，再做做匀速速运动动，故故传送送带对对物体体先做做负功功后不不做功功，D正确确；③③当v1>v2时，物物体相相对传传送带带向左左运动动，物物体受受到的的滑动动摩擦擦力方方向向向右，，则物物体先先做匀匀加速速运动动直到到速度度达到到v1，再做做匀速速运动动，故故传送送带对对物体体先做做正功功后不不做功功，B错误误，C正确确．答案：：ACD3．以初速速度v0做平抛抛运动动的物物体，，重力力在第第1s末末和第第2s末末的功功率之之比为为α，重力力在第第1s内内和第第2s内内的平平均功功率之之比为为β，则()A．α/β＝3/2B．α/β＝2/3C．α/β＝1/2D．．α/β＝2答案：