2019屆高考物理一輪復(fù)習(xí)全冊(cè)學(xué)案（打包14套）.zip,2019,高考,物理,一輪,復(fù)習(xí),全冊(cè)學(xué)案,打包,14
第五章 機(jī)械能
[全國(guó)卷5年考情分析]
基礎(chǔ)考點(diǎn)
?？伎键c(diǎn)
命題概率
?？冀嵌?
重力做功與重力勢(shì)能(Ⅱ)
實(shí)驗(yàn)五：探究動(dòng)能定理
以上2個(gè)考點(diǎn)未曾獨(dú)立命題
功和功率(Ⅱ)
'17Ⅱ卷T14(6分)，'16Ⅱ卷T19(6分)
'16Ⅱ卷T21(6分)，'15Ⅱ卷T17(6分)
'14Ⅱ卷T16(6分)，'13Ⅰ卷T21(6分)
獨(dú)立命題概率80%
(1)(變力)做功和功率問(wèn)題
(2)動(dòng)能定理的應(yīng)用
(3)機(jī)械能守恒的條件
(4)機(jī)械能守恒定律與平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)的綜合
(5)功能關(guān)系與能量守恒
動(dòng)能和動(dòng)能定理(Ⅱ)
'16Ⅲ卷T20(6分)，'15Ⅰ卷T17(6分)
'14Ⅱ卷T16(6分)
綜合命題概率100%
功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用(Ⅱ)
'17Ⅰ卷T24(12分)，'17Ⅱ卷T17(6分)
'17Ⅲ卷T16(6分)，'16Ⅱ卷T16(6分)
'16Ⅱ卷T21(6分)，'16Ⅱ卷T25(20分)
'16Ⅲ卷T24(12分)，'15Ⅰ卷T17(6分)
'15Ⅱ卷T21(6分)，'13Ⅱ卷T20(6分)
獨(dú)立命題概率75%
綜合命題概率100%
實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律
'16Ⅰ卷T22(5分)
綜合命題概率40%
第1節(jié)功和功率
(1)只要物體受力的同時(shí)又發(fā)生了位移，則一定有力對(duì)物體做功。(×)
(2)一個(gè)力對(duì)物體做了負(fù)功，則說(shuō)明這個(gè)力一定阻礙物體的運(yùn)動(dòng)。(√)
(3)作用力做正功時(shí)，反作用力一定做負(fù)功。(×)
(4)力對(duì)物體做功的正負(fù)是由力和位移間的夾角大小決定的。(√)
(5)由P＝Fv可知，發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，機(jī)車(chē)的牽引力與運(yùn)行速度的大小成反比。(√)
(6)汽車(chē)上坡時(shí)換成低擋位，其目的是減小速度得到較大的牽引力。(√)
1．力對(duì)物體做不做功，關(guān)鍵是看力與物體的位移方向間的夾角，只要夾角不等于90° 就做功。
2．斜面對(duì)物體的支持力垂直于斜面，但不一定垂直于物體的位移，故斜面對(duì)物體的支持力可以做功。
3．瞬時(shí)功率P＝Fvcos α，而發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力的功率P＝Fv，因?yàn)闄C(jī)車(chē)的牽引力方向與汽車(chē)運(yùn)動(dòng)方向相同，cos α＝1。
4．汽車(chē)勻加速啟動(dòng)過(guò)程的末速度一定小于汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度。
5．作用力與反作用力等大反向，而作用力與反作用力做的功并不一定一正一負(fù)、大小相等，實(shí)際上二者沒(méi)有必然聯(lián)系。
突破點(diǎn)(一) 功的正負(fù)判斷與計(jì)算
1．功的正負(fù)的判斷方法
(1)恒力做功的判斷：依據(jù)力與位移方向的夾角來(lái)判斷。
(2)曲線運(yùn)動(dòng)中做功的判斷：依據(jù)F與v的方向夾角α來(lái)判斷，0°≤α<90°時(shí)，力對(duì)物體做正功；90°<α≤180°時(shí)，力對(duì)物體做負(fù)功；α＝90°時(shí)，力對(duì)物體不做功。
(3)依據(jù)能量變化來(lái)判斷：功是能量轉(zhuǎn)化的量度，若有能量轉(zhuǎn)化，則必有力對(duì)物體做功。此法常用于判斷兩個(gè)相聯(lián)系的物體之間的相互作用力做功的判斷。
2．恒力做功的計(jì)算方法
3．合力做功的計(jì)算方法
方法一：先求合力F合，再用W合＝F合lcos α求功。
方法二：先求各個(gè)力做的功W1、W2、W3、…，再應(yīng)用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合力做的功。
[題點(diǎn)全練]
1.(2017·全國(guó)卷Ⅱ)如圖，一光滑大圓環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內(nèi)，在大圓環(huán)上套著一個(gè)小環(huán)。小環(huán)由大圓環(huán)的最高點(diǎn)從靜止開(kāi)始下滑，在小環(huán)下滑的過(guò)程中，大圓環(huán)對(duì)它的作用力( )
A．一直不做功 B．一直做正功
C．始終指向大圓環(huán)圓心 D．始終背離大圓環(huán)圓心
解析：選A 由于大圓環(huán)是光滑的，因此小環(huán)下滑的過(guò)程中，大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力方向始終與速度方向垂直，因此作用力不做功，A項(xiàng)正確，B項(xiàng)錯(cuò)誤；小環(huán)剛下滑時(shí)，大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力背離大圓環(huán)的圓心，滑到大圓環(huán)圓心以下的位置時(shí)，大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力指向大圓環(huán)的圓心，C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.如圖所示，木板可繞固定水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。木板從水平位置OA緩慢轉(zhuǎn)到OB位置，木板上的物塊始終相對(duì)于木板靜止。在這一過(guò)程中，物塊的重力勢(shì)能增加了2 J。用FN表示物塊受到的支持力，用Ff表示物塊受到的摩擦力。在此過(guò)程中，以下判斷正確的是( )
A．FN和Ff對(duì)物塊都不做功
B．FN對(duì)物塊做功為2 J，F(xiàn)f對(duì)物塊不做功
C．FN對(duì)物塊不做功，F(xiàn)f對(duì)物塊做功為2 J
D．FN和Ff對(duì)物塊所做功的代數(shù)和為0
解析：選B 物塊所受的摩擦力Ff沿木板斜向上，與物塊的運(yùn)動(dòng)方向垂直，故摩擦力Ff對(duì)物塊不做功，物塊在慢慢移動(dòng)過(guò)程中，重力勢(shì)能增加了2 J，重力做功－2 J，支持力FN對(duì)物塊做功2 J，故B正確。
3．(2018·南平質(zhì)檢)一物塊放在水平地面上，受到水平推力F的作用，力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖甲所示，物塊的運(yùn)動(dòng)速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示，10 s后的v -t圖像沒(méi)有畫(huà)出，重力加速度g取10 m/s2，下列說(shuō)法正確的是( )
A．物塊滑動(dòng)時(shí)受到的摩擦力大小是6 N
B．物塊的質(zhì)量為1 kg
C．物塊在0～10 s內(nèi)克服摩擦力做功為50 J
D．物塊在10～15 s內(nèi)的位移為6.25 m
解析：選D 由題圖乙可知，在5～10 s內(nèi)物塊做勻速運(yùn)動(dòng)，故受到的摩擦力與水平推力相同，故摩擦力f＝F′＝4 N，故A錯(cuò)誤；在0～5 s內(nèi)物塊的加速度為a＝＝ m/s2＝1 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律可得F－f＝ma，解得m＝2 kg，故B錯(cuò)誤；在0～10 s內(nèi)物塊通過(guò)的位移為x＝(5＋10)×5 m＝37.5 m，故克服摩擦力做功為Wf＝fx＝4×37.5 J＝150 J，故C錯(cuò)誤；撤去外力后物塊產(chǎn)生的加速度為a′＝＝－2 m/s2，減速到零所需時(shí)間為t′＝ s＝2.5 s<5 s，減速到零通過(guò)的位移為x′＝＝ m＝6.25 m，故D正確。
突破點(diǎn)(二) 變力做功的五種計(jì)算方法
(一)利用動(dòng)能定理求變力做功
利用公式W＝Flcos α不容易直接求功時(shí)，尤其對(duì)于曲線運(yùn)動(dòng)或變力做功問(wèn)題，可考慮由動(dòng)能的變化來(lái)間接求功，所以動(dòng)能定理是求變力做功的首選。
[例1] (2018·威海月考)如圖所示，一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在半徑為R的半球形容器中(容器固定)由靜止開(kāi)始自邊緣上的A點(diǎn)滑下，到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)，它對(duì)容器的正壓力為FN。重力加速度為g，則質(zhì)點(diǎn)自A滑到B的過(guò)程中，摩擦力對(duì)其所做的功為( )
A.R(FN－3mg) B.R(2mg－FN)
C.R(FN－mg) D.R(FN－2mg)
[解析] 質(zhì)點(diǎn)在B點(diǎn)，由牛頓第二定律，有：FN－mg＝m，質(zhì)點(diǎn)在B點(diǎn)的動(dòng)能為EkB＝mv2＝(FN－mg)R。質(zhì)點(diǎn)自A滑到B的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得：mgR＋Wf＝EkB－0，解得：Wf＝R(FN－3mg)，故A正確，B、C、D錯(cuò)誤。
[答案] A
(二)利用微元法求變力做功
將物體的位移分割成許多小段，因每一小段很小，每一小段上作用在物體上的力可以視為恒力，這樣就將變力做功轉(zhuǎn)化為在無(wú)數(shù)多個(gè)位移上的恒力所做功的代數(shù)和。此法常用于求解大小不變、方向改變的變力做功問(wèn)題。
[例2] [多選](2018·安慶模擬)如圖所示，擺球質(zhì)量為m，懸線長(zhǎng)度為L(zhǎng)，把懸線拉到水平位置后放手。設(shè)在擺球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程中空氣阻力的大小F阻不變，則下列說(shuō)法正確的是( )
A．重力做功為mgL
B．懸線的拉力做功為0
C．空氣阻力做功為－mgL
D．空氣阻力做功為－F阻πL
[解析] 擺球下落過(guò)程中，重力做功為mgL，A正確；懸線的拉力始終與速度方向垂直，故做功為0，B正確；空氣阻力的大小不變，方向始終與速度方向相反，故做功為－F阻·πL，C錯(cuò)誤，D正確。
[答案] ABD
(三)化變力為恒力求變力做功
有些變力做功問(wèn)題通過(guò)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，可轉(zhuǎn)化為恒力做功，用W＝Flcos α求解。此法常用于輕繩通過(guò)定滑輪拉物體做功的問(wèn)題中。
[例3] 如圖所示，固定的光滑豎直桿上套著一個(gè)滑塊，用輕繩系著滑塊繞過(guò)光滑的定滑輪，以大小恒定的拉力F拉繩，使滑塊從A點(diǎn)起由靜止開(kāi)始上升。若從A點(diǎn)上升至B點(diǎn)和從B點(diǎn)上升至C點(diǎn)的過(guò)程中拉力F做的功分別為W1和W2，滑塊經(jīng)B、C兩點(diǎn)的動(dòng)能分別為EkB和EkC，圖中AB＝BC，則( )
A．W1＞W(wǎng)2
B．W1＜W2
C．W1＝W2
D．無(wú)法確定W1和W2的大小關(guān)系
[解析] 輕繩對(duì)滑塊做的功為變力做功，可以通過(guò)轉(zhuǎn)換研究對(duì)象，將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功；因輕繩對(duì)滑塊做的功等于拉力F對(duì)輕繩做的功，而拉力F為恒力，W＝F·Δl，Δl為輕繩拉滑塊過(guò)程中力F的作用點(diǎn)移動(dòng)的位移，大小等于定滑輪左側(cè)繩長(zhǎng)的縮短量，由題圖可知，ΔlAB＞ΔlBC，故W1＞W(wǎng)2，A正確。
[答案] A
(四)利用平均力求變力做功
若物體受到的力方向不變，而大小隨位移均勻變化時(shí)，則可以認(rèn)為物體受到一大小為＝的恒力作用，F(xiàn)1、F2分別為物體在初、末位置所受到的力，然后用公式W＝lcos α求此變力所做的功。
[例4] [多選]如圖所示，n個(gè)完全相同、邊長(zhǎng)足夠小且互不粘連的小方塊依次排列，總長(zhǎng)度為l，總質(zhì)量為M，它們一起以速度v在光滑水平面上滑動(dòng)，某時(shí)刻開(kāi)始滑上粗糙水平面。小方塊與粗糙水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，若小方塊恰能完全進(jìn)入粗糙水平面，則摩擦力對(duì)所有小方塊所做功的大小為( )
A．Mv2 B．Mv2
C．μMgl D．μMgl
[解析] 總質(zhì)量為M的小方塊在進(jìn)入粗糙水平面的過(guò)程中滑動(dòng)摩擦力由0均勻增大，當(dāng)全部進(jìn)入時(shí)摩擦力達(dá)最大值μMg，總位移為l，平均摩擦力為f＝μMg，由功的公式可得Wf＝－f·l＝－μMgl，功的大小為μMgl，C正確，D錯(cuò)誤；用動(dòng)能定理計(jì)算，則為：Wf＝0－Mv2＝－Mv2，其大小為Mv2，A正確，B錯(cuò)誤。
[答案] AC
(五)利用F-x圖像求變力做功
在F -x圖像中，圖線與x軸所圍“面積”的代數(shù)和就表示力F在這段位移內(nèi)所做的功，且位于x軸上方的“面積”為正功，位于x軸下方的“面積”為負(fù)功，但此方法只適用于便于求圖線所圍面積的情況(如三角形、矩形、圓等規(guī)則的幾何圖形)。
[例5] (2018·漳州檢測(cè))質(zhì)量為2 kg的物體做直線運(yùn)動(dòng)，沿此直線作用于物體的外力與位移的關(guān)系如圖所示，若物體的初速度為3 m/s，則其末速度為( )
A．5 m/s
B． m/s
C． m/s
D． m/s
[解析] F -x圖像與x軸圍成的面積表示外力所做的功，由題圖可知：W＝(2×2＋4×4－3×2) J＝14 J，根據(jù)動(dòng)能定理得：W＝mv2－mv02，解得：v＝ m/s，故B正確。
[答案] B
突破點(diǎn)(三) 功率的分析與計(jì)算
1．平均功率的計(jì)算
(1)利用P＝。
(2)利用P＝F cos α，其中為物體運(yùn)動(dòng)的平均速度。
2．瞬時(shí)功率的計(jì)算
(1)利用公式P＝Fvcos α，其中v為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度。
(2)利用公式P＝FvF，其中vF為物體的速度v在力F方向上的分速度。
(3)利用公式P＝Fvv，其中Fv為物體受的外力F在速度v方向上的分力。
[題點(diǎn)全練]
1.(2018·東北三省四市一模)如圖是滑雪場(chǎng)的一條雪道。質(zhì)量為70 kg的某滑雪運(yùn)動(dòng)員由A點(diǎn)沿圓弧軌道滑下，在B點(diǎn)以5 m/s的速度水平飛出，落到了傾斜軌道上的C點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)。不計(jì)空氣阻力，θ＝30°，g＝10 m/s2，則下列判斷正確的是( )
A．該滑雪運(yùn)動(dòng)員騰空的時(shí)間為1 s
B．BC兩點(diǎn)間的落差為5 m
C．落到C點(diǎn)時(shí)重力的瞬時(shí)功率為3 500 W
D．若該滑雪運(yùn)動(dòng)員從更高處滑下，落到C點(diǎn)時(shí)速度與豎直方向的夾角變小
解析：選A 運(yùn)動(dòng)員平拋的過(guò)程中，水平位移為x＝v0t
豎直位移為y＝gt2
落地時(shí)：tan θ＝
聯(lián)立解得t＝1 s，y＝5 m，故A正確，B錯(cuò)誤；
落到C點(diǎn)時(shí)，豎直方向的速度：vy＝gt＝10×1 m/s＝10 m/s
所以落到C點(diǎn)時(shí)重力的瞬時(shí)功率為：
P＝mg·vy＝70×10×10 W＝7 000 W，故C錯(cuò)誤；
根據(jù)落到C點(diǎn)時(shí)速度方向與水平方向之間的夾角的表達(dá)式：tan α＝＝2×＝2·，可知落到C點(diǎn)時(shí)速度與豎直方向的夾角與平拋運(yùn)動(dòng)的初速度無(wú)關(guān)，故D錯(cuò)誤。
2．(2018·白銀模擬)如圖所示，小物塊甲從豎直固定的光滑圓弧軌道頂端由靜止滑下，軌道半徑為R，圓弧底端切線水平。小物塊乙從高為R的光滑斜面頂端由靜止滑下。下列判斷正確的是( )
A．兩物塊到達(dá)底端時(shí)速度相同
B．兩物塊運(yùn)動(dòng)到底端的過(guò)程中重力做功相同
C．兩物塊到達(dá)底端時(shí)動(dòng)能相同
D．兩物塊到達(dá)底端時(shí)，乙的重力做功的瞬時(shí)功率大于甲的重力做功的瞬時(shí)功率
解析：選D 兩物塊下落的高度相同，根據(jù)動(dòng)能定理，有mgR＝mv2，解得v＝，可知兩物塊到達(dá)底端時(shí)的速度大小相等，但方向不同，A錯(cuò)誤；兩物塊的質(zhì)量大小關(guān)系不確定，故無(wú)法判斷兩物塊運(yùn)動(dòng)到底端時(shí)重力做的功及動(dòng)能是否相同，B、C錯(cuò)誤；在底端時(shí)，甲物塊重力做功的瞬時(shí)功率為零，乙物塊重力做功的瞬時(shí)功率大于零，故D正確。
3．(2018·濰坊調(diào)研)如圖所示，滑板靜止在水平軌道上，質(zhì)量m＝2 kg，板長(zhǎng)L＝0.6 m，左端A點(diǎn)到軌道上B點(diǎn)距離x＝6 m，滑板與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2?，F(xiàn)對(duì)滑板施加水平向右的推力F＝10 N，作用一段時(shí)間后撤去，滑板右端恰能到達(dá)B點(diǎn)，求：
(1)推力F作用的時(shí)間；
(2)推力F的最大功率。
解析：(1)在外力F作用下，根據(jù)牛頓第二定律可知：
F－μmg＝ma1，
解得：a1＝＝ m/s2＝3 m/s2
經(jīng)歷的時(shí)間為t，則v＝a1t＝3t，
通過(guò)的位移為：x1＝a1t2＝t2
撤去外力后的加速度大小為：a′＝＝μg＝2 m/s2，
減速通過(guò)的位移為：x′＝＝
x1＋x′＝x－L
聯(lián)立解得：t＝1.2 s，v＝3.6 m/s。
(2)推力的最大功率P＝Fv＝10×3.6 W＝36 W。
答案：(1)1.2 s (2)36 W
突破點(diǎn)(四) 機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題
1．兩種啟動(dòng)方式的比較
兩種方式
以恒定功率啟動(dòng)
以恒定加速度啟動(dòng)
P-t圖像和v-t圖像
OA
段
過(guò)程分析
v↑?F＝↓
?a＝↓
a＝不變?F不變
P＝Fv↑直到P額＝Fv1
運(yùn)動(dòng)性質(zhì)
加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)
勻加速直線運(yùn)動(dòng)，維持時(shí)間t0＝
AB段
過(guò)程分析
F＝F阻?a＝0
?vm＝
v↑?F＝↓
?a＝↓
運(yùn)動(dòng)性質(zhì)
以vm勻速直線運(yùn)動(dòng)
加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)
BC段
無(wú)
F＝F阻?a＝0?
以vm＝勻速運(yùn)動(dòng)
2.三個(gè)重要關(guān)系式
(1)無(wú)論哪種啟動(dòng)過(guò)程，機(jī)車(chē)的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即vm＝。
(2)機(jī)車(chē)以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速過(guò)程結(jié)束后功率最大，速度不是最大，即v＝
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