课标版高中物理总复习专题六机械能守恒定律(讲解练)教学讲练.pptx

考点清单方法技巧栏目索引专题六 机械能守恒定律高考物理高考物理考点清单方法技巧栏目索引考点一考点一功和功率功和功率考点考点清单清单考向基础考向基础一、功一、功1.功的定义:一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生一段位移,就说这个力对物体做了机械功,简称功2.做功的两个必要因素:力和物体在力的方向上发生的位移,缺一不可3.功的物理意义:功是能量转化的量度考点清单方法技巧栏目索引4.公式:a.当恒力F的方向与位移l的方向一致时,力对物体所做的功为W=Flb.当恒力F的方向与位移l的方向成某一角度时,力F对物体所做的功为W=Flcos即力对物体所做的功,等于力的大小、位移的大小、力与位移的夹角的余弦这三者的乘积5.功是标量,但有正负考点清单方法技巧栏目索引二、功率二、功率1.功率是描述做功快慢的物理量,定义为功与完成这些功所用时间的比值比较功率的大小,就要比较这个比值:比值越大,功率就越大,做功就越快;比值越小,功率就越小,做功就越慢功率与做功多少和时间长短无直接联系2.功率的计算a.P=,用此公式求出的是平均功率b.P=Fv,若v为平均速度,则P为平均功率;若v为瞬时速度,则P为瞬时功率。

考点清单方法技巧栏目索引3.发动机铭牌上所标注的功率为这部机械的额定功率它是人们对机械进行选择、配置的一个重要参数,它反映了机械的做功能力或机械所能承担的“任务”机械运行过程中的功率是实际功率机械的实际功率可以小于其额定功率,可以等于其额定功率,但是机械不能长时间超负荷运行,否则会损坏机械设备,缩短其使用寿命由P=Fv可知,在功率一定的条件下,发动机产生的牵引力F跟运转速度v成反比考点清单方法技巧栏目索引考向突破考向突破考向考向功、功率功、功率一、正功、负功的判定1.根据力和位移的方向的夹角判断,此法常用于判断质点做直线运动时恒力的功恒力做功的公式W=Fxcos,90180做负功,090做正功,=90不做功2.根据力和瞬时速度方向的夹角判断,此法常用于判断质点做曲线运动时变力的功设力的方向和瞬时速度方向夹角为,当090时力做正功,当90180时力做负功,当=90时,力做的功为零3.从能量的转化角度来进行判断若有能量转化,则应有力做功此法常用于判断两个相联系的物体一个系统机械能增加(或减少),一定是除重力或系统内弹力外,其他力对系统做正功(或负功)考点清单方法技巧栏目索引如图所示,弧面体a放在光滑水平面上,弧面光滑,使物体b自弧面的顶端自由下滑,试判定a、b间弹力做功的情况。

从能量转化的角度看,当b沿弧面由静止下滑时,a就由静止开始向右运动,即a的动能增大了,因而b对a的弹力做了正功由于a和b组成的系统机械能守恒,a的机械能增加,b的机械能一定减少,因而a对b的弹力对b一定做了负功考点清单方法技巧栏目索引例1如图所示,质量为M的滑块,置于光滑水平地面上,其上有一半径为R的光滑圆槽,现将一质量为m的物体从圆弧的最高点滑下,在下滑过程中,滑块对物体的弹力做功W1,物体对滑块的弹力做功W2,则()A.W1=0,W2=0B.W10C.W1=0,W20D.W10,W20滑块机械能增加,物体机械能一定减小,W10答案B考点清单方法技巧栏目索引二、求变力做功的方法1.根据W=Pt计算一段时间内做的功,此公式适用于功率恒定的情况2.根据力(F)-位移(l)图像的物理意义计算力对物体所做的功,如图中阴影部分的面积在数值上等于力所做功的大小考点清单方法技巧栏目索引W合=W1+W2+W3+Wn=Ek=Ekt-Ek0=m-m4.常用方法还有转换法、微元法、图像法、平均力法等,求解时根据条件灵活选择3.利用动能定理求功考点清单方法技巧栏目索引例2如图所示,一质量为m=2.0kg的物体从半径为R=5.0m的圆弧面的A端,在拉力作用下沿圆弧面缓慢运动到B端(圆弧面AB在竖直平面内)。

拉力F大小不变始终为15N,方向始终与物体所在位置的切线成37角圆弧面所对应的圆心角为60,BO边竖直,g取10m/s2求这一过程中(cos37=0.8):考点清单方法技巧栏目索引(1)拉力F做的功2)重力mg做的功3)圆弧面对物体的支持力FN做的功4)圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功解题导引(1)拉力F大小不变,但方向不断改变变力功用微元法2)重力做功与路径无关,与始末位置高度差有关3)支持力与速度方向垂直不做功4)摩擦力为变力,可用动能定理求其做功考点清单方法技巧栏目索引答案(1)62.8J(2)-50J(3)0(4)-12.8J解析(1)将圆弧面分成很多小段l1、l2、ln,拉力在每小段上做的功为W1、W2、Wn,因拉力F大小不变,方向始终与物体所在位置的切线成37角,所以:W1=Fl1cos37,W2=Fl2cos37,Wn=Flncos37,所以拉力F做的功为:WF=W1+W2+Wn=Fcos37(l1+l2+ln)=Fcos37R=20J=62.8J2)重力mg做的功WG=-mgR(1-cos60)=-50J3)物体受到的支持力FN始终与物体的运动方向垂直,所以=04)因物体在拉力F作用下缓慢移动,则物体处于动态平衡状态,合外力做功为零,所以WF+WG+=0,则=-WF-WG=-62.8J+50J=-12.8J。

考点清单方法技巧栏目索引考点二考点二动能定理、机械能守恒定律及其应用动能定理、机械能守恒定律及其应用考向基础考向基础一、动能一、动能1.动能的定义:物体由于运动所具有的能2.动能的计算公式为Ek=mv23.动能是标量,是描述物体运动状态的物理量,其单位与功的单位相同在国际单位制中其单位是焦耳(J)二、动能定理二、动能定理1.动能定理的内容合外力对物体所做的功等于物体动能的变化,这个结论叫做动能定理2.动能定理的表达式W=Ek2-Ek1,式中W为合外力对物体所做的功,Ek2为物体末状态的动能,Ek1为物体初状态的动能动能定理的表达式为标量式,v为相对同一参考系的考点清单方法技巧栏目索引速度,中学物理中一般取地面为参考系三、重力做功的特点三、重力做功的特点由于重力的方向始终竖直向下,因而在物体运动过程中,重力的功只取决于初、末位置的高度差,与物体的运动路径无关四、势能四、势能1.重力势能(1)由物体所处位置的高度决定的能量,称为重力势能一个质量为m的物体,被举高到高度为h处,具有的重力势能为:Ep=mgh2)重力势能是地球和物体组成的系统共有的,而不是物体单独具有的3)重力势能Ep=mgh是相对的,式中的h是物体的重心到参考平面(零势能面)的高度,若物体在参考平面以上,则重力势能为正值;若物体在参考平面以下,则重力势能为负值,通常选择地面作为参考平面。

考点清单方法技巧栏目索引(4)重力势能的变化与重力做功的关系重力对物体做多少正功,物体的重力势能就减少多少;重力对物体做多少负功,物体的重力势能就增加多少,即WG=-Ep2.弹性势能:物体因发生弹性形变而具有的能叫做弹性势能弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量越大、劲度系数越大,弹簧的弹性势能越大五、机械能守恒定律五、机械能守恒定律1.内容在只有重力或弹力做功的物体系统内,动能与势能可以互相转化,而总的机械能保持不变考点清单方法技巧栏目索引观点表达式含义使用说明守恒观点E1=E2或Ep1+Ek1=Ep2+Ek2表示系统在初状态的机械能等于末状态的机械能单个物体或系统,初、末态高度已知需要选取参考平面(零势能面)转化观点Ek+Ep=0表示系统动能的减少(或增加)等于势能的增加(或减少)初、末态高度未知,但高度变化已知不需要选取参考平面(零势能面)2.表达式转移观点EA+EB=0表示系统一部分A机械能的减少(或增加)等于另一部分B机械能的增加(或减少)不需要选取参考平面(零势能面)考点清单方法技巧栏目索引考向突破考向突破考向一考向一动能定理及其应用动能定理及其应用一、动能定理适用对象动能定理的研究对象一般是单一物体,或者可以看成单一物体的物体系。

动能定理既适用于物体的直线运动,也适用于曲线运动;既适用于恒力做功,也适用于变力做功力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以分段作用只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可考点清单方法技巧栏目索引二、应用动能定理解题时的注意事项1.W总是所有外力对物体所做功的代数和,即W总=W1+W2+,或先将物体的外力进行合成,求出合外力F合后,再利用W总=F合xcos进行计算2.因为动能定理中功和能均与参考系的选取有关,所以动能定理也与参考系的选取有关中学物理中一般取地面为参考系3.做功的过程是能量转化的过程,动能定理表达式中的“=”的意义是一种因果关系在数值上相等的符号,意味着“功引起物体动能的变化”4.动能定理表达式两边的每一项都是标量,因此动能定理的表达式是一个标量式考点清单方法技巧栏目索引三、应用动能定理解题的基本步骤考点清单方法技巧栏目索引例1某滑沙场示意图如图所示,某旅游者乘滑沙橇从A点由静止开始滑下,最后停在水平沙面上的C点,设滑沙橇和沙面间的动摩擦因数处处相同,斜面和水平面连接处可认为是圆滑的,旅游者保持一定姿势坐在滑沙橇上不动,若测得AC间水平距离为x,A点高为h,求滑沙橇与沙面间的动摩擦因数。

解题导引考点清单方法技巧栏目索引解析设斜面的倾角为,旅游者和滑沙橇总质量为m,则旅游者和滑沙橇从A点到B点,重力做功WG=mgh摩擦力做功Wf=-mgcos在水平面上运动时,只有滑动摩擦力做功Wf=-mg(x-)考点清单方法技巧栏目索引解法一“隔离”过程,分段研究,设在B点旅游者和滑沙橇的速度为v,由A点到B点根据动能定理得:WG+Wf=mv2-0在水平面上运动时,同理有:Wf=0-mv2解得=考点清单方法技巧栏目索引解法二从A到C全过程由动能定理得:WG+Wf+Wf=0解得=答案考点清单方法技巧栏目索引考向二考向二机械能守恒定律及其应用机械能守恒定律及其应用应用机械能守恒定律的解题思路1.明确研究对象,即哪些物体参与了动能和势能的相互转化,选择合适的初态和末态2.分析物体的受力并分析各个力做功情况,看是否符合机械能守恒条件,只有符合条件才能应用机械能守恒定律3.正确选择守恒定律的表达式列方程,可对分过程列式,也可对全过程列式4.求解结果并说明物理意义考点清单方法技巧栏目索引例2如图所示,质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连,弹簧的劲度系数为k,A、B都处于静止状态。

一条不可伸长的轻绳绕过滑轮,一端连物体A,另一端连一轻挂钩开始时各段绳都处于伸直状态,A上方的一段绳沿竖直方向现在挂钩上挂一质量为m3的物体C并由静止释放,已知它恰好能使物体B离开地面但不继续上升若将C换成另一个质量为(m1+m3)的物体D,仍从上述初始位置由静止释放,则这次B刚离开地面时D的速度大小是多少?已知重力加速度为g考点清单方法技巧栏目索引解题导引考点清单方法技巧栏目索引答案解析开始时,A、B静止,设弹簧压缩量为x1,有kx1=m1g挂C并释放后,C向下运动,A向上运动,设B刚要离开地面时弹簧伸长量为x2,有kx2=m2gB不再上升,表示此时A和C的速度为零,C已降到最低点由机械能守恒,与初始状态相比,弹簧弹性势能的增加量E=m3g(x1+x2)-m1g(x1+x2)C换成D后,当B刚离开地面时弹簧弹性势能的增加量与前一次相同,由能量关系得(m3+m1)v2+m1v2=(m3+m1)g(x1+x2)-m1g(x1+x2)-E,即(2m1+m3)v2=m1g(x1+x2),解得v=考点清单方法技巧栏目索引考点三考点三功能关系、能量守恒定律功能关系、能量守恒定律考向基础考向基础一、功能关系一、功能关系1.功是能量转化的量度,做了多少功,就有多少能量发生了转化。

2.WF=E,该式的物理含义是除重力以外的力对物体所做的功等于物体机械能的变化,即功能原理要注意的是物体的内能(。