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1、第6章 機械能,考點16 動能定理 功能關系,考點17 機械能守恒定律,考點15 功和功率,專題7 功和能量,考點15 功和功率,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 考法1恒力做功的求解 考法2一對作用力和反作用力做功的特點 考法3機車啟動問題 考法例析 成就能力 題型1功的分析與計算 題型2功率的求解,必備知識全面把握,1功 (1)功的意義：功是力的空間積累效應，是反映能量轉化量度的物理量 (2)功的大?。汗Φ膬蓚€必要因素：作用在物體上的力和物體在力的方向上的位移力對物體所做的功，公式表示為WFscos .其中F是恒力，是F與s方向間的夾角 (3)正功和負功 當00，W0，力對物體做正功
2、正功的意義是：力對物體做功，向物體提供能量，即受力物體獲得了能量此時力對物體的運動有推動作用 當90時，cos 0，W0，力對物體不做功 當90180時，cos 0，力對物體做負功負功的意義是：物體克服外力做功，向外輸出能量(以消耗自身的能量為代價)，即負功表示物體失去了能量此時力對物體的運動起阻礙作用 功(W)雖然有正、負，但功是標量這里的正、負不表示方向，只表示力對物體做功還是物體克服力做功,2功率 (1)物理意義：反映力對物體做功快慢的物理量 (2)定義式：PW/t，這是力在時間t內對物體做功的平均功率 由WFscos 有PW/tFvcos ，其中是力與速度方向間的夾角 若v是瞬時速度，
3、則PFvcos 求得的是瞬時功率； 若v是平均速度，則PFvcos 求得的是平均功率,3機車啟動的兩種方式,考點15,核心方法重點突破,考法1恒力做功的求解 課標全國201416，6分一物體靜止在粗糙水平地面上，現用一大小為F1的水平拉力拉動物體，經過一段時間后其速度變?yōu)関.若將水平拉力的大小改為F2，物體從靜止開始經過同樣的時間后速度變?yōu)?v.對于上述兩個過程，用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功，Wf 1、Wf 2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功，則() AWF24WF1，Wf 22Wf 1 BWF24WF1，Wf 22Wf 1 CWF24WF1，Wf 22Wf 1 DWF24
4、WF1，Wf 22Wf 1,例1,【解析】 【答案】C,例1,考法2一對作用力和反作用力做功的特點 木塊在水平桌面上向右滑動，滑動的路程為s，桌面對木塊有向左的滑動摩擦力，大小為Ff，木塊對桌面有向右的滑動摩擦力，大小也為Ff.分析摩擦力做功情況,例2,【解析】 在桌面參考系中，由于木塊在所受滑動摩擦力的反方向上有位移，所以滑動摩擦力對木塊做的功為Ffs；由于桌面沒有位移，所以滑動摩擦力對桌面不做功可見在桌面參考系中，這一對滑動摩擦力的總功為Ffs，不為零這符合能量守恒定律，物體克服摩擦力做功，機械能轉化為內能 【答案】見解析,例2,考法3機車啟動問題 課標全國201517，6分一汽車在平直公
5、路上行駛從某時刻開始計時，發(fā)動機的功率P隨時間t的變化如圖所示假定汽車所受阻力的大小f恒定不變下列描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖線中，可能正確的是(),例3,【解析】 【答案】A,例3,考點15,考法例析成就能力,題型1功的分析與計算 1分析法(分清F的性質，確定求解方法) 如圖所示，質量為m的小球用長為L的細線懸掛而靜止在豎直位置在下列三種情況下，分別用水平拉力F將小球拉到細線與豎直方向成角的位置： (1)用F緩慢地拉； (2)F為恒力； (3)F為恒力，而且拉到該位置時小球的速度剛好為零 在上述過程中，拉力F做的功各是多少？,例1,【解析】 (1)若用F緩慢地拉，則F為變力，用動能定理
6、求解F做的功等于該過程克服重力做的功(2)若F為恒力，則可以直接根據定義求功(3)若F為恒力，而且拉到該位置時小球的速度剛好為零，則根據定義直接求功和根據動能定理求功都是正確的 在第一種情況下，F為變力，根據動能定理得 W1mgL(1cos )； 在第二種情況下，根據功的定義可得 W2FLsin ； 在第三種情況下，有W3FLsin mgL(1cos ) 【答案】見解析,例1,2利用功與能量的關系分析 如圖所示，小物塊位于光滑斜面上，斜面位于光滑水平地面上，在小物塊沿斜面下滑的過程中，斜面對小物塊的作用力() A垂直于接觸面，做功為零 B垂直于接觸面，做功不為零 C不垂直于接觸面，做功為零 D
7、不垂直于接觸面，做功不為零,例2,【解析】 物塊位于光滑斜面上，受到斜面的支持力，根據彈力方向的定義，可得斜面對小物塊的支持力垂直于接觸面物塊從斜面上滑下，減少的重力勢能轉化為物塊的動能和斜面的動能，物塊的機械能減少，說明有外力對它做功，所以斜面對物塊的支持力做功，B正確 【答案】B,例2,3變力做功問題（微元法） 如圖所示，一質量m2.0 kg的物體從半徑為R5.0 m的圓弧的A端在拉力作用下沿圓弧運動到B端拉力F大小不變，始終為15 N，方向始終與物體在該點的圓弧切線成37角物體與圓弧面間的動摩擦因數為0.2.圓弧所對應的圓心角為60，BO邊沿豎直方向求這一過程中(g取10 m/s2)：
8、(1)拉力F做的功； (2)重力mg做的功； (3)圓弧面對物體的支持力FN做的功； (4)圓弧面對物體的摩擦力Ff做的功,例3,【解析】 【答案】見解析,例3,3變力做功問題（平均力法） 如圖所示，用鐵錘將一鐵釘釘入木塊，設木塊對鐵釘的阻力與鐵釘釘入木塊內的深度成正比在鐵錘第一次擊打鐵釘時，能把鐵釘釘入木塊內1 cm，問鐵錘第二次擊打鐵釘時，能把鐵釘釘入多深？(設鐵錘每次做功都相等),例4,【解析】 【答案】0.41 cm,例4,題型2功率的求解 1瞬時功率的求解 一質量為m的物體從傾角為的固定光滑斜面頂端由靜止開始下滑，斜面高為h，當物體滑至斜面底端時，重力做功的瞬時功率為(),例5,【解
9、析】 【答案】C,例5,2平均功率的求解 湖北新洲三中2017三檢(多選)質量為m的物體靜止在光滑水平面上，從t0時刻開始受到水平力的作用力的大小F與時間t的關系如圖所示，力的方向保持不變，則(),例6,【解析】 【答案】BD,例6,3汽車牽引力功率的求解 重慶理綜20142，6分某車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛，受到的阻力分別為車重的k1和k2倍，最大速率分別為v1和v2，則(),例7,【解析】 【答案】B,例7,第6章,考點16 動能定理功能關系,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 考法4動能定理的應用 考法5摩擦力做功與能量轉化 考法例析 成就能力 題型3動能定理在直線運動
10、中的應用 題型4動能定理在曲線運動中的應用 題型5利用動能定理處理連接體問題,必備知識全面把握,1動能 (1)動能：物體由于運動而具有的能量叫動能動能是一種描述物體運動狀態(tài)的能,2動能定理 (1)內容：外力對物體所做的總功等于物體動能的變化 由動能定理可知，做功是改變物體動能的途徑當外力對物體做正功時，Ek0，物體的動能增加，這說明其他物體通過做功的方式向這個物體(即研究對象)輸送了一部分能量；當外力對物體做負功(即物體克服外力做功)時，Ek0，物體的動能減少，說明這個物體向外輸送了一部分能量；當外力不做功時，Ek0，物體的動能保持不變，說明這個物體與外界沒有能量交換 (2)適用條件：是普遍適
11、用的規(guī)律；既適用于直線運動，也適用于曲線運動；既適用于恒力做功，也適用于變力做功力可以是各種性質力，既可同時作用，也可以分段作用,3功能原理(或稱功能關系) (1)功能原理 做了多少功，就有多少能量的改變：外界對物體做功，物體的能量增加，即對物體所做的功等于物體能量的增加量：WFE.物體對外界做功，物體的能量減少，即物體克服力所做的功等于物體能量減少量的負值：WFE. (2)功與對應能量的變化的關系（見后圖） (3)能的轉化和守恒：能量從一種形式轉化為另一種形式或者從一個物體轉移到另一物體的過程中，能的總量不變可以從兩方面來理解： 某種形式的能減少，一定存在另一種形式的能增加，且減少量和增加量
12、相等 某個物體的能量減少，一定存在另一個物體的能量增加，且減少量和增加量相等，即E增E減,（2）,考點16,核心方法重點突破,考法4動能定理的應用 1動能定理的簡單應用 課標全國201517，6分如圖，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平一質量為m的質點自P點上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點進入軌道質點滑到軌道最低點N時，對軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小用W表示質點從P點運動到N點的過程中克服摩擦力所做的功則(),例1,【解析】 【答案】C,例1,2動能定理在多過程問題中的應用 浙江理綜201523，16分如圖所示，用一塊長L11.0 m的木板在
13、墻和桌面間架設斜面，桌子高H0.8 m，長L21.5 m斜面與水平桌面的傾角可在060間調節(jié)后固定將質量m0.2 kg的小物塊從斜面頂端靜止釋放，物塊與斜面間的動摩擦因數10.05，物塊與桌面間的動摩擦因數為2，忽略物塊在斜面與桌面交接處的能量損失(重力加速度取g10 m/s2；最大靜摩擦力等于滑動摩擦力) (1)求角增大到多少時，物塊能從斜面開始下滑；(用正切值表示) (2)當角增大到37時，物塊恰能停在桌面邊緣，求物塊與桌面間的動摩擦因數2；(已知sin 370.6，cos 370.8) (3)繼續(xù)增大角，發(fā)現53時物塊落地點與墻面的距離最大，求此最大距離xm.,例2,【解析】,例2,【答
14、案】(1)tan 0.05(2)0.8(3)1.9 m,考法5摩擦力做功與能量轉化,例3,【解析】 【答案】,例3,考點16,考法例析成就能力,題型3動能定理在直線運動中的應用 如圖所示，斜面傾角為，質量為m的滑塊(可視為質點)距擋板P的距離為s0，滑塊以初速度v0沿斜面下滑滑塊與斜面間的動摩擦因數為，滑塊所受摩擦力小于滑塊重力沿斜面向下的分力若滑塊每次與擋板相碰均無機械能損失，求滑塊總共經過的路程,例1,【解析】 【答案】,例1,題型4動能定理在曲線運動中的應用 福建理綜201421，19分圖為某游樂場內水上滑梯軌道示意圖，整個軌道在同一豎直平面內，表面粗糙的AB段軌道與四分之一光滑圓弧軌道
15、BC在B點水平相切點A距水面的高度為H，圓弧軌道BC的半徑為R，圓心O恰在水面一質量為m的游客(視為質點)可從軌道AB的任意位置滑下，不計空氣阻力,例2,【解析】,例2,【答案】,題型5利用動能定理處理連接體問題 如圖所示，在水平桌面的邊緣處有一輕質光滑的定滑輪K，一條不可伸長的輕繩繞過K分別與物塊A、B相連，A、B的質量分別為mA、mB，A在桌面上開始時系統處于靜止狀態(tài)現用一水平恒力F拉物塊A，使物塊B上升已知當B上升距離為h時，B的速度為v.求此過程中物塊A克服摩擦力所做的功(重力加速度為g),例2,【解析】 【答案】,例3,題型6功能關系的綜合問題 1彈簧類問題 江蘇物理20159，4分
16、(多選)如圖所示，輕質彈簧一端固定，另一端與一質量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長圓環(huán)從A處由靜止開始下滑，經過B處的速度最大，到達C處的速度為零，ACh.圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A.彈簧始終在彈性限度內，重力加速度為g.則圓環(huán)(),例4,【解析】 【答案】BD,例4,2與摩擦生熱有關的問題 江蘇物理201415，16分如圖所示，生產車間有兩個相互垂直且等高的水平傳送帶甲和乙，甲的速度為v0.小工件離開甲前與甲的速度相同，并平穩(wěn)地傳到乙上，工件與乙之間的動摩擦因數為.乙的寬度足夠大，重力加速度為g. (1)若乙的速度為v0，求工件在乙上側向(垂直于
17、乙的運動方向)滑過的距離s； (2)若乙的速度為2v0，求工件在乙上剛停止側向滑動時的速度大小v； (3)保持乙的速度2v0不變，當工件在乙上剛停止滑動時，下一個工件恰好傳到乙上，如此反復若每個工件的質量均為m，除工件與傳送帶之間摩擦外，其他能量損耗均不計，求驅動乙的電動機的平均輸出功率P.,例5,【解析】,例5,【答案】,第6章,考點17機械能守恒定律,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 考法6如何判斷機械能是否守恒 考法7彈簧彈力做功和彈性勢能的轉化問題 考法8用機械能守恒定律求解連接體問題 考法例析 成就能力 題型7單個物體的機械能問題 題型8連接體系統的機械能問題 題型9曲線運動的
18、機械能問題,必備知識全面把握,1勢能 (1)勢能的概念：相互作用的物體間，由其相對位置所決定的能量勢能分為重力勢能、彈性勢能、電勢能 (2)重力勢能：地球與地球附近的物體之間由于重力的作用而具有的勢能，Epmgh. 特點：重力勢能的大小是相對的，即它的大小與參考平面的選取有關；原則上，參考平面可任意選擇，一般選擇地面為參考平面而重力勢能大小的改變是絕對的，即改變量的大小與參考平面的選取無關 (3)重力勢能與重力做功 重力做功是重力勢能改變的量度，可記為WGEp1Ep2.當WG0時，Ep1Ep2，表示重力做正功時重力勢能減少；當WG0時，Ep1Ep2，表示重力做負功時重力勢能增加 (4)彈性勢能
19、 彈簧的彈性勢能的大小與其形變量及勁度系數有關，彈簧形變量越大，勁度系數越大，彈簧的彈性勢能越大彈力做功與彈性勢能變化的關系類似于重力做功與重力勢能變化的關系，即WEp.,2機械能守恒定律 (1)內容：在只有重力做功(或彈力做功)的情形下，物體的動能和重力勢能(或彈性勢能)發(fā)生相互轉化，但機械能的總量保持不變即機械能守恒 (2)表達形式 用時，需要規(guī)定重力勢能的參考平面用時則不必規(guī)定重力勢能的參考平面，因為重力勢能的改變量與參考平面的選取無關 (3)對機械能守恒條件的理解 機械能守恒的條件是只有重力或彈力做功可分以下三層理解： 只受重力作用：如在不考慮空氣阻力的情況下的各種拋體運動(自由落體、
20、豎直上拋、平拋、斜拋等) 受其他力作用，但其他力不做功，只有重力或彈力做功，例如： a物體沿光滑的曲面下滑，受重力、曲面的支持力作用，但曲面的支持力對物體不做功 b在光滑水平面上運動的小球碰到彈簧，把彈簧壓縮后又被彈簧彈回來，水平面的支持力對小球不做功,除重力和彈力之外，還有其他力做功，但其他力做功的總和為零，系統機械能沒有轉化為其他形式的能，系統的機械能不變，這不是真正的守恒，但也可以當成守恒來處理 (4)應用 應用機械能守恒定律解題的一般步驟： a根據題意，選取研究對象(系統)； b明確研究對象的運動過程，分析系統中各物體在運動過程中的受力情況和各力的做功情況，判斷是否滿足機械能守恒的條件
21、； c恰當地選取零勢能面，確定始、末兩個狀態(tài)及其始、末狀態(tài)的總機械能； d根據機械能守恒定律列方程求解 用機械能守恒定律解題應注意的問題： a要仔細判別守恒條件和選取研究對象； b要選用機械能守恒定律的適當表達式列式求解,考點17,核心方法重點突破,考法6如何判斷機械能是否守恒 (多選)質量分別為m和2m的兩個小球A和B，中間用輕質桿相連，在桿的中點O處有一水平固定轉動軸，把桿置于水平位置后釋放，在B球順時針轉動到最低位置的過程中() AB球的重力勢能減少，動能增加，B球和地球組成的系統機械能守恒 BA球的重力勢能增加，動能也增加，A球和地球組成的系統機械能不守恒 CA球、B球和地球組成的系統
22、機械能守恒 DA球、B球和地球組成的系統機械能不守恒,例1,【解析】 B球從水平位置轉到最低點的過程中，重力勢能減少，動能增加，A球重力勢能增加，動能增加，A球和地球組成的系統機械能增加由于A球、B球和地球組成的系統只有重力做功，故系統機械能守恒，A球和地球組成的系統機械能增加，則B球和地球組成的系統機械能一定減少B、C選項正確 【答案】BC,例1,考法7彈簧彈力做功和彈性勢能的轉化問題 天津理綜20155，6分如圖所示，固定的豎直光滑長桿上套有質量為m的小圓環(huán)，圓環(huán)與水平狀態(tài)的輕質彈簧一端連接，彈簧的另一端連接在墻上，且處于原長狀態(tài)現讓圓環(huán)由靜止開始下滑，已知彈簧原長為L，圓環(huán)下滑到最大距離
23、時彈簧的長度變?yōu)?L(未超過彈性限度)，則在圓環(huán)下滑到最大距離的過程中(),例2,【解析】 【答案】B,例2,考法8用機械能守恒定律求解連接體問題 課標全國201521，6分(多選)如圖，滑塊a、b的質量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運動不計摩擦，a、b可視為質點，重力加速度大小為g.則(),例3,【解析】 【答案】BD,例3,考點17,考法例析成就能力,題型7單個物體的機械能問題 以20 m/s的初速度，從地面豎直向上拋出一物體，它上升的最大高度是18 m如果物體在運動過程中所受阻力的大小不變，則物體在離地面多高處，物體
24、的動能與重力勢能相等(g取10 m/s2),例1,【解析】,例1,【答案】9.47 m或8.47 m,題型8連接體系統的機械能問題 海南物理201410，5分(多選)如圖所示，質量相同的兩物體a、b，用不可伸長的輕繩跨接在一輕質定滑輪兩側，a在水平桌面的上方，b在水平桌面上，初始時用手拉住b，使a、b靜止，撤去此拉力后，a開始運動在a下降的過程中，b始終未離開桌面(忽略一切摩擦阻力和空氣阻力)在此過程中() Aa的動能小于b的動能 Ba的動能等于b的動能 C兩物體所組成的系統機械能增加 D物體a克服繩拉力做的功等于物體a機械能的減少量,例2,【解析】 將b的實際速度進行分解，如圖所示由圖可知v
25、avbcos ，即a的速度小于b的速度，故a的動能小于b的動能，A正確，B錯誤；由于只有重力做功，故a、b組成的系統機械能守恒，C錯誤；根據功能關系可知，物體a克服繩拉力做的功等于物體a機械能的減少量，D正確 【答案】AD,例2,題型9曲線運動的機械能問題,例3,【解析】 【答案】(1)51(2)恰好能到達C點,例3,第6章,專題7功和能量,必備知識 全面把握 核心方法 重點突破 考法9 功與彈性勢能的轉化 考法10功能關系的綜合應用 考法例析 成就能力,必備知識全面把握,1功和能的關系 功是能量轉化的量度，改變物體的動能、勢能，都可以通過做功來實現，改變物體的內能也可以通過做功來完成，做功的
26、多少一定與能的轉化的量相對應 (1)重力做功只改變重力勢能，重力做正功，重力勢能減少，重力做負功，重力勢能增加，EpWG. (2)合外力做的總功等于物體動能的改變， W總Ek. (3)除重力、彈力(彈簧)以外的力(包括系統的內力)做的功WF，等于物體機械能的改變，WFE，本質是其他形式的能和機械能發(fā)生了相互轉化,2功能關系的綜合應用 應用功與能量的關系解題時涉及的物理規(guī)律有動能定理、機械能守恒定律及能量守恒定律等在應用這些規(guī)律時，要明確兩點： (1)每個規(guī)律的適用條件； (2)某些力做功與相應能量間的轉化關系.,專題7,核心方法重點突破,考法9功與彈性勢能的轉化,例1,【解析】 【答案】0.42 J,例1,考法10功能關系的綜合應用 如圖所示，一輕繩吊著粗細均勻的棒，棒下端離地面高H，上端套著一個細環(huán)棒和環(huán)的質量均為m，棒和環(huán)間最大靜摩擦力等于滑動摩擦力kmg(k1)剪斷輕繩，棒和環(huán)自由下落假設棒足夠長，與地面發(fā)生碰撞時時間極短，無動能損失棒在整個運動過程中始終保持豎直，空氣阻力不計求： (1)棒第一次與地面碰撞后上升過程中，環(huán)的加速度 (2)從斷開輕繩到棒與地面第二次碰撞的瞬間，棒 運動的路程s. (3)從斷開輕繩到棒和環(huán)都靜止，摩擦力對環(huán)及棒 做的總功W.,例2,【解析】,例2,【答案】,謝謝觀賞,
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