（江蘇專用）2019高考物理三輪沖刺 第一篇 回歸教材 六 功和能板塊.docx

六、功和能板塊 基礎回扣 1.功的公式:W=Fl cos α,其中F為恒力,α為F的方向與位移l方向的夾角;功的單位:焦耳(J);功是標量。 2.功的正負判斷 (1)根據力和位移方向之間的夾角判斷。此法常用于恒力做功的判斷。 (2)根據力和瞬時速度方向的夾角判斷。此法常用于判斷質點做曲線運動時變力的功,夾角為銳角時做正功,夾角為鈍角時做負功,夾角為直角時不做功。 (3)從能的轉化角度來進行判斷。 3.功的計算:(1)恒力的功:W=Fl cos α或動能定理。 (2)變力做功:①用動能定理:W=12mv22-12mv12;②若功率恒定,則用W=Pt計算;③滑動摩擦力做的功有時可以用力和路程的乘積計算;④利用F-x圖像求變力做功,利用P-t圖像求變化的功率做的功。 (3)多個力的合力做的功 先求F合,再根據W=F合l cos α計算,一般適用于整個過程中合力恒定不變的情況。 先求各個力做的功W1、W2、…、Wn,再根據W總=W1+W2+…+Wn計算總功,這是求合力做功常用的方法。 4.功率 (1)P=Wt,P為時間t內的平均功率。 (2)P=Fv cos α(α為F與v的夾角)。①v為平均速度,則P為平均功率;②v為瞬時速度,則P為瞬時功率。 (3)機車的啟動模型 恒定功率啟動 恒定加速度啟動 圖像 OA過 程分析 P不變:v↑?F=Pv↓?a=F-F阻m↓加速度減小的加速直線運動 a不變:a=F-F阻m?F不變?v↑?P=Fv↑?P額=Fv1勻加速直線運動,維持時間t0=v1a AB過 程分析 F=F阻?a=0?vm=PF阻做速度為vm的勻速直線運動 v↑?F=P額v↓?a=F-F阻m↓加速度減小的加速直線運動,在B點達到最大速度,vm=P額F阻 5.動能:Ek=12mv2。動能是標量,只有正值。動能是狀態(tài)量,因為v是瞬時速度。 6.動能定理:W=ΔEk=12mv22-12mv12。(W為合外力做的功) 適用條件:動能定理既適用于直線運動,也適用于曲線運動,既適用于恒力做功,也適用于變力做功。 7.重力做功的特點:重力所做的功跟初始位置和末位置的高度差有關,跟物體的運動路徑無關。重力勢能表達式:Ep=mgh。重力勢能是標量,正負表示其大小。 重力做功與重力勢能變化的關系:①定性關系:重力對物體做正功,重力勢能就減少;重力對物體做負功,重力勢能就增大;②定量關系:WG=-(Ep2-Ep1)=-ΔEp。 8.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,用公式表示:W=-ΔEp。 9.機械能守恒定律 (1)守恒條件:只有重力或系統(tǒng)內彈力做功。 (2)機械能守恒定律的三種表達形式及用法 ①E2=E1或Ek2+Ep2=Ek1+Ep1,運用這種形式的表達式時,應選好參考面。 ②ΔEk增=ΔEp減或ΔEk減=ΔEp增。 ③ΔEA增=ΔEB減或ΔEA減=ΔEB增。 10.功能關系 常見的幾種力做功 能量關系 數量關系式 力的種類 做功的正負 對應的能量 變化情況 重力mg + 重力勢能Ep 減小 mgh=-ΔEp - 增加 彈簧的 彈力F彈 + 彈性勢能Ep 減小 W彈=-ΔEp - 增加 電場力Eq + 電勢能Ep 減小 qU=-ΔEp - 增加 滑動 摩擦力Ff + 內能Q 增加 Ffs相對= Q - 感應電流的 安培力F安 - 電能E電 增加 W安=-ΔE電 + 減小 合力F合 + 動能Ek 增加 W合=ΔEk - 減小 除重力、系統(tǒng)內 彈力以外的力F + 機械能E 增加 WF=ΔE - 減小 回歸小練 1.(源于人教版必修2第80頁“問題與練習”)把質量為m的小球(可看做質點)放在豎直的輕質彈簧上,并把小球下按到A的位置,如圖甲所示。迅速松手后,彈簧把小球彈起,球升至最高位置C點(圖丙),途中經過位置B時彈簧正好處于自由狀態(tài)(圖乙)。已知A、B的高度差為h1,B、C的高度差為h2,重力加速度為g,不計空氣阻力。則(　　)　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　 A.小球從A上升到B位置的過程中,動能增大 B.小球從A上升到C位置的過程中,機械能一直增大 C.小球在圖甲中位置時,彈簧的彈性勢能為mg(h2+h1) D.小球在圖甲中位置時,彈簧的彈性勢能為mgh2 2.(源于人教版必修2第80頁“問題與練習”)(2017江蘇淮安期末)在游樂園乘坐如圖所示的過山車時,質量為m的人隨車在豎直平面內沿圓周軌道運動,下列說法正確的是(　　) A.車在最高點時人處于倒坐狀態(tài),全靠保險帶拉住,若沒有保險帶,人一定會掉下去 B.人在最高點時對座位仍可能產生壓力,但壓力一定小于mg C.人在最高點和最低點時的向心加速度大小相等 D.人在最低點時對座位的壓力大于mg 3.(源于人教版必修2第82頁“問題與練習”)某海灣共占面積1.0107 m2,漲潮時平均水深20 m,此時關上水壩閘門,可使水位保持20 m不變,退潮時,壩外水位降至18 m(如圖)。利用此水壩建立一座水力發(fā)電站,重力勢能轉化為電能的效率為10%,每天有兩次漲潮,該電站每天能發(fā)出多少電能?(g=10 m/s2,不計發(fā)電機的能量損失) 答案精解精析 回歸小練 1.C　球從A上升到B位置的過程中,先加速,當彈簧的彈力為kΔx=mg時,合力為零,加速度減小到零,速度達到最大,之后小球繼續(xù)上升,彈簧彈力小于重力,球做減速運動,故小球從A上升到B的過程中,動能先增大后減小,A項錯誤;小球與彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒,從A到B過程,彈簧彈性勢能減小,小球的機械能增加,離開B繼續(xù)上升到C的過程小球機械能不變,B項錯誤;根據能量的轉化與守恒,小球在圖甲中位置時,彈簧的彈性勢能等于小球由A到C位置時增加的重力勢能:Ep=mg(h2+h1),C項正確,D項錯誤。 2.D　當人與保險帶間恰好沒有作用力,由重力提供向心力時,臨界速度為v0=gR。當速度v≥gR時,沒有保險帶,人也不會掉下來,故A項錯誤;當人在最高點的速度v>gR,人對座位就產生壓力,當速度增大到2gR時,壓力為3mg,故B項錯誤;根據實際情況可知,人在最高點和最低點速度大小不等,根據向心加速度公式a=v2R可知,人在最高點和最低點時的向心加速度大小不相等,故C項錯誤;人在最低點時,加速度方向豎直向上,根據牛頓第二定律分析可知,人處于超重狀態(tài),人對座位的壓力大于mg,故D項正確。 3.答案　41010 J 解析　退潮時,由壩內流向壩外的水的質量 m=ρV=ρSh=1.01031.0107(20-18) kg=21010 kg 該過程中重力勢能的減少量ΔEp減=mgh2 兩次漲潮、退潮共減少 ΔEp=2mgh2=mgh 故每天發(fā)出的電能 E電=ΔEp10%=2101010210% J=41010 J。