2018届高考物理主题二机械能及其守恒定律阶段总结学案教科版.docx

第四章 机械能及其守恒定律阶段总结一、功和功率的计算1.常见力做功的特点做功的力做功特点重力与路径无关，与物体的重力和初、末位置的高度差有关，WGmgh静摩擦力可以做正功、做负功、不做功滑动摩擦力可以做正功、做负功、不做功一对静摩擦力总功为零一对滑动摩擦力总功为负功，W总Ffx相对机车牵引力P不变时，WPt；F不变时，WFx2.功和功率的求解方法(1)功的计算方法利用WFxcos 求功，此时F是恒力。利用动能定理或功能关系求功。利用WPt求功。(2)功率的计算方法P：此式是功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，但常用于求解某段时间内的平均功率。PFvcos ，此式一般计算瞬时功率，但当速度为平均速度时，功率为平均功率。例1 某物体在变力F作用下沿水平方向做直线运动，物体的质量m10 kg，F随物体的坐标x的变化情况如图1所示。若物体从坐标原点由静止出发，不计一切摩擦。借鉴教科书中学习直线运动时由vt 图像求位移的方法，结合其他所学知识，根据图示的Fx图像可求出物体运动到x16 m 处时的速度大小为()图1A.3 m/s B.4 m/sC.2 m/s D. m/s解析力F在运动过程中所做的总功WF104 J40 J，由动能定理得：WFmv20，解得物块运动到x16 m处的速度大小为v2 m/s，C正确。答案C例2 质量为m20 kg的物体，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直线运动。02 s 内F与运动方向相反，24 s 内F与运动方向相同，物体的vt图像如图2所示，g取10 m/s2，则()图2A.拉力F的大小为100 NB.物体在4 s时拉力的瞬时功率为120 WC.4 s内拉力所做的功为480 JD.4 s内物体克服摩擦力做的功为320 J解析由图像可得：02 s内物体做匀减速直线运动，加速度大小为a1 m/s25 m/s2，匀减速过程有Ffma1。24 s内：物体做匀加速运动，匀加速过程加速度大小为a2 m/s21 m/s2，有Ffma2，由联立解得f40 N，F60 N，故A错误；物体在4 s时拉力的瞬时功率为PFv602 W120 W，故B正确；4 s内物体通过的位移为x210 m22 m8 m，拉力做功为WFx480 J，故C错误；4 s内物体通过的路程为s210 m22 m12 m，摩擦力做功为Wff s4012 J480 J，故D错误。答案B二、几种常见功能关系的理解及应用功能关系表达式物理意义正功、负功含义能量变化重力做功与重力势能WEp重力做功是重力势能变化的原因W0势能减少W0势能增加W0势能不变弹簧弹力做功与弹性势能WEp弹力做功是弹性势能变化的原因W0势能减少W0势能增加W0势能不变合外力做功与动能WEk合外力做功是物体动能变化的原因W0动能增加W0动能减少W0动能不变除重力或系统内弹力外其他力做功与机械能WE除重力或系统内弹力外其他力做功是机械能变化的原因W0机械能增加W0机械能减少W0机械能守恒例3 (多选)竖直向上的恒力F作用在质量为m的物体A上，使A从静止开始运动，升高h，速度达到v，在这个过程中，设阻力恒为f。则下列表述正确的是()A.恒力F对物体做的功等于物体机械能的增量，即Fhmv2mghB.恒力F与阻力f对物体做的功等于物体机械能的增量，即(Ff)hmv2mghC.物体所受合力的功，等于物体机械能的增量，即(Ffmg)hmv2mghD.物体所受合力的功，等于物体动能的增量，即(Ffmg)hmv2解析本题中，施恒力F的物体是所述过程能量的总来源。加速运动过程终结时，物体的动能、重力势能均得到增加。除此之外，在所述过程中，因阻力的存在，还将有内能产生，其量值为fh，可见Fhmv2，同时，Fhmv2mgh。选项B的含意为：物体所受除重力、弹簧弹力以外的力对物体做的功等于物体机械能的增量，这个结果，通常又称之为功能原理。选项D为动能定理的具体表述。虽说表述各有不同，但都是能量守恒的具体反映。答案BD例4 我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一。如图3所示，质量m60 kg(包括雪具在内)的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度vB24 m/s，A与B的竖直高度差H48 m，为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道平滑衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧。助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W1 530 J，取g10 m/s2。图3(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力f的大小；(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大。解析(1)运动员在AB上做初速度为零的匀加速直线运动，设AB的长度为x，则有v2ax 由牛顿第二定律有mgfma联立式，代入数据解得f144 N(2)设运动员到达C点时的速度为vC，在由B到达C的过程中，由动能定理得mghWmvmv设运动员在C点所受的支持力为N，由牛顿第二定律有Nmgm由题意和牛顿第三定律知N6mg联立式，代入数据解得R12.5 m。答案(1)144 N(2)12.5 m例5 电动机带动水平传送带以速度v匀速传动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，如图4所示。传送带足够长，当小木块与传送带相对静止时，求：图4(1)小木块的位移；(2)传送带转过的路程；(3)小木块获得的动能；(4)摩擦过程中产生的内能；(5)因传送小木块电动机多消耗的电能。解析(1)由牛顿第二定律：mgma，得ag由公式vat得t，小木块的位移x1t(2)传送带始终匀速运动，路程x2vt(3)小木