高考物理复习备课资料专题四能量与动量第1讲功能关系在力学中的应用

专题四能量与动量1/42定位

五年考情分析Ⅰ卷T14(动量守恒定律)T24(机械能、功效关系)T20(电场中能量转化)T25(动能定理、平抛运动、多过程中能量转化和守恒)T35(2)(动量定理)T17(功、动能定理应用)T21(机械能守恒定律条件)T35(2)(动量守恒定律)T25(动能定理、能量守恒在复合场中应用)T35(2)(动量守恒定律)T16(动能定理在电场中应用)T21(功率、v-t图像)T35(2)(动量守恒定律)2/42Ⅱ卷T15(动量守恒定律)T17(机械能守恒定律、平抛运动)T19(天体椭圆运动、机械能守恒)T25(动能定理在电场中应用)T16(动能定理、圆周运动)T19(功、牛顿第二定律应用)T21(功、功率、能量转化)T25(功效关系)T35(2)(动量守恒和能量守恒)T17(功率恒定条件下汽车运动)T21(杆弹力做功、系统机械能守恒)T24(动能定理在电场中应用)T35(2)(动量守恒定律)T15(机械能守恒定律、平抛运动)T16(功、动能定理)T17(机械能守恒定律、圆周运动)T25(电磁感应中能量转化和守恒)T35(2)(验证动量守恒定律试验)T24(动能定理在电场中应用)T35(2)(动量守恒定律)3/42Ⅲ卷T16(功效关系)T20(动量、动量定理)T20(动能定理、圆周运动)T24(动能定理、能量守恒定律应用)T35(2)(动量守恒和能量守恒)专题定位本专题处理是机械能守恒、功效关系,动量和动量守恒.高考对本专题考查频率极高,选择题与计算题都可能出现,难度多为中低级.主要题型有:功效关系与图像问题结合,能量守恒、牛顿运动定律、曲线运动及电磁学综合,以碰撞为模型与弹簧结合问题等.整体法与隔离法、图像法、转换法、类比思想和守恒思想是用到主要思想方法.应考提议熟练利用动能定理处理综合问题,注意和图像相关题型,提升利用能量观点处理电、磁场中运动问题能力,抓住动力学、能量和动量三条根本.4/42第1讲功效关系在力学中应用5/42整合突破实战6/42整合

网络关键点重温【网络构建】7/42【关键点重温】1.功(1)恒力做功:W=

.

(2)变力做功:①用

求解;②用F-x图线与x轴所围“

”求解.2.功率Flcosα动能定理面积(2)瞬时功率:P=Fvcosα.(3)机车开启两类模型中关键方程:P=F·v,F-f=ma.8/424.系统机械能守恒三种表示式E1=E29/42突破热点考向聚焦热点考向一力学中几个主要功效关系应用【关键提炼】1.力学中几个功效关系.(1)合外力做功与动能关系:W合=ΔEk.(2)重力做功与重力势能关系:WG=-ΔEp.(3)弹力做功与弹性势能关系:W弹=-ΔEp.(4)除重力以外其它力做功与机械能关系:W其它=ΔE机.(5)滑动摩擦力做功与内能关系:fl相对=ΔE内.2.分清是什么力做功,而且分析该力做正功还是做负功;依据功效之间对应关系,判定能转化形式,确定能量之间转化情况.10/42【典例1】(·辽宁大连模拟)如图所表示,质量为m物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°斜面,其运动加速度为g,此物体在斜面上上升最大高度为h,则在这个过程中物体(

)A.重力势能增加了mghB.重力势能增加了mghC.动能损失了mghD.机械能损失了mghA11/42【预测练习1】(多项选择)如图所表示,质量为m小球套在倾斜放置固定光滑杆上,一根轻质弹簧一端悬挂于O点,另一端与小球相连,弹簧与杆在同一竖直平面内,将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放,小球沿杆下滑,当弹簧位于竖直位置时,小球速度恰好为零,此时小球下降竖直高度为h,若全过程中弹簧一直处于伸长状态且处于弹性程度范围内,以下说法正确是(

)A.弹簧与杆垂直时,小球速度最大B.弹簧与杆垂直时,小球动能与重力势能之和最大C.小球下滑至最低点过程中,弹簧弹性势能增加量小于mghD.小球下滑至最低点过程中,弹簧弹性势能增加量等于mghBD

12/42解析:光滑杆没有摩擦力做功,杆弹力和运动方向垂直,也不做功,那么整个过程只有弹簧弹力和小球重力做功,二者组成系统机械能守恒,分析小球受力,在沿杆方向一个是本身重力分力,另外一个是弹力沿杆方向分力,当弹簧与杆垂直时,沿杆方向没有弹簧分力,只有重力沿杆向下分力,说明小球在沿杆向下加速,所以速度不是最大,选项A错误;因为全过程弹簧一直处于伸长状态,那么弹簧与杆垂直时弹簧伸长量最小,弹性势能最小,依据小球和弹簧组成系统机械能守恒,此时小球机械能最大,即动能和重力势能之和最大,选项B正确;从初位置到末位置,小球速度都是零,故动能不变,重力势能减小mgh,依据系统机械能守恒,弹簧弹性势能增加mgh,选项D正确,C错误.13/42热点考向二动力学规律和动能定理综合应用【关键提炼】1.对单个物体动能增量判断宜采取动能定理,而对物体系统动能增量大小判断则应考虑应用能量守恒定律.2.动能定理表示式是一个标量式,在某个方向上应用动能定理是没有依据.3.物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不一样小过程(如加速、减速过程),此时能够分段考虑,也能够对全过程考虑,但若能对整个过程利用动能定理列式则可使问题简化.14/42【典例2】(·全国Ⅱ卷,24)为提升冰球运动员加速能力,教练员在冰面上与起跑线距离s0和s1(s1<s0)处罚别放置一个挡板和一面小旗,如图所表示.训练时,让运动员和冰球都位于起跑线上,教练员将冰球以初速度v0击出,使冰球在冰面上沿垂直于起跑线方向滑向挡板;冰球被击出同时,运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗.训练要求当冰球抵达挡板时,运动员最少抵达小旗处.假定运动员在滑行过程中做匀加速运动,冰球抵达挡板时速度为v1.重力加速度大小为g.求

15/42(1)冰球与冰面之间动摩擦因数;16/42(2)满足训练要求运动员最小加速度.17/42【预测练习2】

(·湖南株洲一模)一质量为m铝球用细线悬挂静止在足够深油槽中[图(甲)],某时刻剪断细线,铝球开始在油槽中下沉,经过传感器得到铝球加速度随下沉速度改变图像如图(乙)所表示,已知重力加速度为g,以下说法正确是(

)A.铝球刚开始运动加速度a0=gB.铝球下沉速度将会一直增大C.铝球下沉过程所受到油阻力f=D.铝球下沉过程机械能降低等于克服油阻力所做功C

18/4219/42热点考向三应用动力学观点和能量观点处理多过程问题【关键提炼】1.当包括摩擦力做功时,机械能不守恒,普通应用能转化和守恒定律,尤其注意摩擦产生内能Q=fx相对,x相对为相对滑动两物体间相对滑动路径总长度.2.解题时,首先确定初、末状态,然后分清有多少种形式能在转化,再分析状态改变过程中哪种形式能量降低,哪种形式能量增加,求出降低能量总和ΔE减和增加能量总和ΔE增,最终由ΔE减=ΔE增列式求解.

20/42【典例3】如图所表示,倾角θ=45°粗糙平直导轨AB与半径为R光滑圆环轨道相切,切点为B,整个轨道处于竖直平面内.一质量为m小滑块(能够看做质点)从导轨上离地面高为h=3RD处无初速度下滑进入圆环轨道.接着小滑块从圆环最高点C水平飞出,恰好击中导轨上与圆心O等高P点,不计空气阻力,已知重力加速度为g.求:(1)小滑块运动到圆环最高点C时速度大小;(2)小滑块运动到圆环最低点时对圆环轨道压力大小;(3)小滑块在斜面轨道BD间运动过程中克服摩擦力做功.21/42〚审题突破〛22/4223/4224/42【拓展延伸】在“典例3”情景中,若圆环轨道是粗糙,小滑块从导轨上离地面高为h=3RA点水平飞出,恰好从B点沿切线方向进入圆环轨道,接着恰好经过圆环最高点C,如图所表示,θ=60°,求:(1)小滑块在A点时速度大小;25/42(2)小滑块在圆环轨道上运动过程中克服摩擦力做功.26/42【预测练习3】

如图所表示,在水平轨道右侧固定半径为R竖直圆形光滑轨道,水平轨道PQ段铺设特殊材料,调整其初始长度为l,水平轨道左侧有一轻质弹簧左端固定,弹簧处于自然伸长状态.可视为质点小物块从轨道右侧A点以初速度v0冲上轨道,经过圆形轨道、水平轨道后压缩弹簧,并被弹簧以原速率弹回.已知R=0.4m,l=2.5m,v0=6m/s,物块质量m=1kg,与PQ段间动摩擦因数μ=0.4,轨道其它部分摩擦不计.取g=10m/s2,求:27/42(1)物块经过圆形轨道最高点B时对轨道压力;答案:(1)40N方向竖直向上28/42(2)物块从Q运动到P时间及弹簧取得最大弹性势能;答案:(2)0.5s

8J29/42(3)物块仍以v0从右侧冲上轨道,调整PQ段长度l,当l长度是多少时,物块恰能不脱离轨道返回A点继续向右运动.答案:(3)1m30/42实战高考真题演练1.[功效关系应用](·全国Ⅲ卷,16)如图,一质量为m,长度为l均匀柔软细绳PQ竖直悬挂.用外力将绳下端Q迟缓地竖直向上拉起至M点,M点与绳上端P相距l.重力加速度大小为g.在此过程中,外力做功为(

)A31/4232/422.[包括弹簧功效关系综合应用](·全国Ⅱ卷,21)(多项选择)如图,小球套在光滑竖直杆上,轻弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连.现将小球从M点由静止释放,它在下降过程中经过了N点.已知在M,N两点处,弹簧对小球弹力大小相等,且∠ONM<∠OMN<.在小球从M点运动到N点过程中(

)A.弹力对小球先做正功后做负功B.有两个时刻小球加速度等于重力加速度C.弹簧长度最短时,弹力对小球做功功率为零D.小球抵达N点时动能等于其在M,N两点重力势能差

BCD33/42解析:因为在M,N两点处弹簧弹力大小相等,且OM<ON,所以M处弹簧处于压缩状态,N处弹簧处于伸长状态.如图所表示A,B两处罚别为弹簧最短与原长位置,可知小球从M运动到A处过程,弹力对小球做负功;小球从A运动到B处过程中,弹力对小球做正功,小球从B运动到N处过程,弹力对小球做负功.选项A错误;小球受到竖直向下重力、水平方向杆支持力、弹簧弹力三个力作用,由牛顿第二定律知,当弹簧对小球弹力在竖直方向分力为零时,小球加速度等于重力加速度,可知小球在A,B两处时加速度等于重力加速度,选项B正确;弹簧最短即小球在A处时,弹力方向与小球速度方向垂直,故弹力对小球做功功率为零,选项C正确;在M,N两点处,弹簧弹力大小相等,则弹簧形变量相等,所以弹簧弹性势能大小相等,小球从M运动到N过程中,小球和弹簧组成系统机械能守恒,则有EpM-EpN=EkN-0,选项D正确.34/423.[功效关系应用](·全国Ⅰ卷,24)一质量为8.00×104kg太空飞船从其飞行轨道返回地面.飞船在离地面高度1.60×105m处以7.50×103m/s速度进入大气层,逐步减慢至速度为100m/s时下落到地面.取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量,大小取为9.8m/s2.(结果保留2位有效数字)(1)分别求出该飞船着地前瞬间机械能和它进入大气层时机械能;35/42答案:(1)4.0×108J

2.4×1012J

36/42答案:(2)9.7×108J(