高考专题复习第单元机械能物理山东科技版福建.pptVIP

,第四单元 知识框架,第四单元 考试说明,功和功率是物理学中两个重要的基本概念，是学习动能定理、机械能守恒定律、功能关系的基础，也是用能量观点分析物理问题的切入点能的概念、功和能的关系以及各种不同形式的能的相互转化和守恒的规律是自然界中最重要的基本规律，它贯穿于整个物理学中动能定理、机械能守恒定律是力学中的重点和难点，用能量观点解题是解决动力学问题的途径之一高考命题具有以下特点：,第四单元 复习策略,1能力要求高：平时要加强综合题的练习，学会将复杂的物理过程分解成若干个子过程，分析每一个过程的始末运动状态量及物理过程中力、加速度、速度、能量的变化，对于生活、生产中的实际问题要建立相关物理模型，灵活运用牛顿定律、动能定理及能量转化的方法提高解决实际问题的能力 2综合性强：考题的内容经常与牛顿运动定律、曲线运动、电磁学等方面知识综合，物理过程复杂，综合分析的能力要求较高,第四单元 复习策略,3常出压轴题：这部分知识能密切联系生产、生活实际，联系现代科学技术，因此每年高考的压轴题、高难度的综合题经常涉及本单元知识本单元的功和功率、动能和动能定理、重力的功和重力势能、弹性势能、机械能守恒定律是历年高考的必考内容，考查的知识点覆盖面全，频率高，题型全,第四单元 复习策略,本单元由于涉及知识多、方法多、模型多而成为难点，建议复习时重点突破以下重点或难点： 1理解概念：理解功、功率、动能、重力势能、弹性势能的概念、掌握功的计算方法，理解功率的含义，掌握动能、重力势能、弹性势能的物理意义 2注意规律的掌握：掌握动能定理，并能运用动能定理分析与解决相关的力学问题掌握机械能守恒定律、理解机械能守恒的条件，并能运用机械能守恒定律分析与解决相关的力学问题,第四单元 复习策略,3注重功能关系的总结：功能关系是本单元的重点，也是贯穿整个高中物理的内容之一，一定要总结全面、理解透彻 4强化物理解题规律的选择方法：随着学习的深入，综合题越来越多，是用牛顿定律和运动学公式，还是用能量的观点处理问题？解题的途径是什么？怎么选择？需要掌握,第四单元 复习策略,第16讲 功,第16讲 功,功 1.概念：一个物体受到_的作用，如果在力的方向上发生_，则这个力对物体做了功 2.做功的两个必要因素：_和物体在力的方向上发生的_ 3.公式：_ ，仅适用于_做功，其中是F和l的夹角,力,力,WFlcos,位移,位移,恒力,第16讲 考点整合,4.功是标量，但有正负之分：(指力与位移之间的夹角) (1)当090时，0cos1，则力对物体做_，即外界给物体_能量，该力是动力； (2)当90时，cos0，W0，则力对物体_，即外界和物体间无能量交换 (3)当90180时，1cos0，则力对物体做_，即物体向外界_能量，力是阻力 5.合力的功：各个力分别对物体所做功的_ _ _ _ _,正功,提供,不做功,负功,提供,代数和,第16讲 考点整合, 探究点一 功的正负的判定,第16讲 要点探究,第16讲 要点探究,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，因此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，因此a对b的支持力对b一定做了负功.,第16讲 要点探究,例1 如图162所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑水平地面上从地面上看，在小物块沿斜面下滑过程中，斜面对小物块的作用力( ) A.垂直于接触面，不做功 B垂直于接触面，做负功 C.不垂直于接触面，做负功 D不垂直于接触面，做正功,第16讲 要点探究,第16讲 要点探究,B 解析 根据功的定义WFlcos，为了求斜面对小物块的支持力所做的功，应找到小物块的位移由于地面光滑，物块与斜面构成的系统在水平方向不受外力初状态系统保持静止，当物块向左下滑动时，对斜面有斜向右下方向的压力，因此斜面体必向右滑动由于mM，则斜面体水平位移小于物块水平位移，如图所示根据图中的关系可以确定支持力与物块位移夹角大于90，斜面对物块做负功应选B项,点评 斜面对木块的作用力就是斜面对木块的支持力，始终与斜面垂直，但斜面的倾斜方向与位移的方向不在同一直线上，并且支持力与位移的夹角成钝角，支持力做负功,第16讲 要点探究,如图163所示，质量为m的木块放在倾角为的斜面上与斜面一起水平向左匀速运动，木块( ) A.对斜面的压力大小为mgsin B.所受的支持力对木块不做功 C.所受的摩擦力对木块做负功 D.所受的摩擦力方向可能沿斜面向下,变式题,第16讲 要点探究,C 解析 以木块为研究对象，对其进行受力分析，木块做匀速直线运动，处于平衡状态，木块对斜面的压力大小为mgcos，A错误；木块所受的支持力对木块做正功，B错误；木块所受的摩擦力沿斜面向上，对木块做负功，C正确、D错误,第16讲 要点探究,1.利用功的定义式WFlcos求功 (1)公式中F、l必须对应同一物体，l为物体相对地面的位移，为F、l的夹角 (2)此式一般情况下只适用于求恒力的功 2.根据动能定理计算合力的功 用动能定理WEk求功当F为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功这里求得的功是该过程中外力对物体做的总功(或者说是合力做的功), 探究点二 恒力做功的计算,第16讲 要点探究,3.利用功能关系求功 功是能量转化的量度要注意分析参与转化的能量的形式：重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量，弹簧弹力对物体做的功等于弹簧弹性势能的减少量，电场力对带电体做的功等于带电体电势能的减少量，分子力做的功等于分子势能的减少量，合力对物体做的功等于物体动能的增加量，除重力、弹簧弹力以外的力对系统做的功等于系统机械能的增加量,第16讲 要点探究,第16讲 要点探究,第16讲 要点探究,第16讲 要点探究,变式题,第16讲 要点探究,第16讲 要点探究, 探究点三 变力做功的计算,第16讲 要点探究,第16讲 要点探究,第16讲 要点探究,第16讲 要点探究,变式题,第16讲 要点探究,第16讲 要点探究,第17讲 功率,第17讲 功率,快慢,第17讲 功率, 探究点一 平均功率与瞬时功率的求解,第17讲 要点探究,例1 2010黄冈模拟 如图171所示，质量相同的两物体处于同一高度，A沿固定在地面上的光滑斜面下滑，B自由下落，最后到达同一水平面，则( ) A.重力对两物体做的功相同 B.重力的平均功率相同 C.到达底端时重力的瞬时功率PAPB D.到达底端时两物体的动能相同，速度相同,第17讲 要点探究,A 解析 由于两个物体质量相同、下落高度相同，所以重力对两物体做的功相同，A选项正确由于下落的时间不同，所以重力的平均功率不相同，B选项错误根据机械能守恒可知，两物体到达底端时动能相同，即速度大小相同、方向不同，D选项错误由瞬时功率的计算式可得PAmgvcos，PBmgv，因此，到达底端时重力的瞬时功率PAPB，C选项错误,第17讲 要点探究,变式题,第17讲 要点探究,第17讲 要点探究, 探究点二 机动车起动问题,第17讲 要点探究,第17讲 要点探究,第17讲 要点探究,第17讲 要点探究,例2 汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车的质量为5 t，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10 m/s2. (1)汽车保持额定功率不变从静止启动，求：汽车所能达到的最大速度是多大？当汽车的加速度为2 m/s2时，速度是多大？当汽车的速度为6 m/s时，加速度是多大？ (2)若汽车从静止开始，保持以0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？,第17讲 要点探究,第17讲 要点探究,第17讲 要点探究,第17讲 要点探究,汽车在平直的公路上以恒定功率启动，设阻力恒定，则在图175中关于汽车运动过程中的加速度、速度随时间变化的关系，下列说法中正确的是( ) A.汽车的加速度时间图象可用图甲描述 B.汽车的速度时间图象可用图乙描述 C.汽车的加速度时间图象可用图丁描述 D.汽车的速度时间图象可用图丙描述,变式题1,第17讲 要点探究,第17讲 要点探究,2 2010厦门模拟 质量为m的汽车以恒定功率P沿倾角为的倾斜路面向上行驶，最终以速度v匀速运动若保持汽车的功率P不变，使汽车沿这个倾斜路面向下运动，最终匀速行驶由此可知(汽车所受空气和摩擦阻力大小不变)( ) A.汽车的最终速度一定等于v B.汽车的最终速度可能小于v C.汽车所受的空气和摩擦阻力之和一定大于mgsin D.汽车所受的空气和摩擦阻力之和可能小于mgsin,变式题,第17讲 要点探究,第17讲 要点探究,例 3 跳绳是一种健身运动设某运动员的质量为50 kg，他一分钟跳绳180次假定在每次跳跃时，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的，则该运动员跳绳时在上升阶段克服重力做功的平均功率是多少？(g取10 m/s2),第17讲 要点探究, 探究点三 生活情境中功率问题,第17讲 要点探究,第17讲 要点探究,第18讲 动能 动能定理,第18讲 动能 动能定理,第18讲 考点整合,变化量,Ek,4.说明 (1)确定研究对象和研究过程； (2)对研究对象进行受力分析，求出合外力做的功； (3)对研究过程进行分析，求出过程的初、末动能； (4)利用动能定理列式并解答 4.说明 (1)凡涉及功、位移、初末速度的力学过程，一般优先考虑使用动能定理求解； (2)求合外力的功既可以直接求合力的功，也可以先求各力的功再取代数和；,第18讲 考点整合,第18讲 考点整合,(3)动能定理只适用于单个物体的过程，对系统所发生的过程不适合建立动能定理的方程； (4)动能定理表达式是一个标量式，在某一个方向上应用动能定理是没有根据的； (5)对一个物体所发生的多过程问题，可对全过程应用动能定理求解, 探究点一 对动能定理的理解及使用的基本步骤,1.动能定理的理解 (1)动能定理的计算式为标量式，v为相对同一参考系(一般以地面或相对地面静止的物体为参考系)的速度 (2)动能定理的研究对象是单一物体，或者是可以看成单一物体的物体系 (3)动能定理适用于物体的直线运动，也适用于曲线运动；适用于恒力做功，也适用于变力做功，力可以是各种性质的,第18讲 要点探究,第18讲 要点探究,力，既可以同时作用，也可以分段作用，只要求出作用过程中各力做功的多少和正负即可这些正是动能定理解题的优越性所在 (4)若物体运动的过程中包含几个不同过程，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以视全过程为一整体来处理 (5)动能定理公式中等号的意义 等号表明合力做功与物体动能的变化间的三个关系： 数量关系：即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系可以通过计算物体动能的变化，求合力的功，进而求得某一力的功,第18讲 要点探究,单位关系：国际单位都是焦耳 因果关系：合外力的功是物体动能变化的原因 (6)动能定理中涉及的物理量有力、位移、质量、速度、功、动能等，在处理含有上述物理量的力学问题时，可以考虑使用动能定理由于只需要从力在整个位移内做的功和这段位移始末两状态动能变化去考虑，无需注意其中运动状态变化的细节，同时动能和功都是标量，无方向性，所以无论是直线运动还是曲线运动，计算都会特别方便 2.应用动能定理解题的一般思路 (1)确定研究对象和研究过程注意动能定理可应用于单个物体，也可应用于系统，对系统应用动能定理时应考虑系统,第18讲 要点探究,内力做的功 (2)对研究对象进行受力分析(研究对象以外的物体施于研究对象的力都要分析，含重力) (3)写出该过程中合外力做功的表达式，或分别写出各个力做功(注意功的正负)的表达式如果研究过程中物体受力情况有变化，要分别写出该力在各个阶段做功的表达式 (4)写出物体的初、末动能的表达式 (5)按照动能定理列式求解.,第18讲 要点探究,例1 2010济南模拟 如图181所示，电梯质量为M，地板上放着一质量为m的物体钢索拉电梯由静止开始向上 加速运动，当上升高度为H时，速度达到v，则( ),第18讲 要点探究,点评 用动能定理解题时，关键是对研究对象进行准确地受力分析及运动过程分析，并画出物体运动过程的草图，以便更准确地理解物理过程和各量关系有些力在物体运动全过程中不是始终存在的，在计算外力做功时更应引起注意,第18讲 要点探究,2010全国卷 如图182所示，MNP为竖直面内一固定轨道，其圆弧段MN与水平段NP相切于N，P端固定一竖直挡板M相对于N的高度为h，NP长度为s.一物块自M端从静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞后停止在水平轨道上某处若在MN段的摩擦可忽略不计，物块与NP段轨道间的滑动摩擦因数为，求物块停止的地方与N点距离的可能值,变式题,第18讲 要点探究,式题,第18讲 要点探究,第18讲 要点探究, 探究点二 用动能定理求解变力做功问题,对于恒力作用下的匀变速直线运动，若不涉及加速度和时间，利用动能定理求解一般比用牛顿定律及运动学公式求解要简单得多用动能定理还能解决一些在中学应用牛顿定律难以解决的变力做功的问题、曲线运动等问题.,第18讲 要点探究,例2 如图183所示，质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物块重力的k倍，物块与转轴 OO相距R，物块随转台由静止开始转动 当转速增加到一定值时，物块即将在转台 上滑动，在物块由静止到滑动前的这一过 程中，转台对物块的静摩擦力对物块做的 功为( ) A.0 B2kmgR C.2kmgR D.kmgR,第18讲 要点探究,第18讲 要点探究,点评 物体受到力的大小、方向不断变化，力所做的功不能直接利用功的公式进行求解，但是力所做的功全部转化为物体的动能，这种情况下，就可以利用动能定理和外力做功的等量关系求出答案,第18讲 要点探究,变式题,2011莆田模拟 如图184所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，BC为水平的，其距离d0.50 m，盆边缘的高度为h0.30 m在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止出发下滑已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为0.10.小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B的距离为( ) A.0.50 m B0.25 m C.0.10 m D0,第18讲 要点探究,第18讲 要点探究, 探究点三 用动能定理求解多过程、多物体问题,1.应用动能定理处理多过程问题的理论依据 动能定理反映的是物体两个状态的动能变化与在这两个状态之间外力所做总功的量值关系，因此对由初始状态到终止状态这一过程中物体的运动性质、运动轨迹、做功的力是恒力还是变力等诸多问题不必追究，就是说应用动能定理不受这些问题的限制 2.用动能定理解决问题时，所选取的研究对象可以是单个物体，也可以是多个物体组成的系统当选取物体系统作为研究对象时，应注意以下几点： (1)当物体系统内的相互作用是杆、绳间的作用力，或是静摩擦力，或是刚性物体之间相互挤压而产生的力时，作用力与,第18讲 要点探究,反作用力的总功等于零，这时列动能定理方程时只要考虑 物体系统所受的合外力的功即可 (2)当物体系统内的相互作用力是弹簧、橡皮条的作用力，或是滑动摩擦力时，作用力与反作用力的总功不等于零，这时列动能定理方程时不但要考虑物体系统所受的合外力的功，还要考虑物体间的相互作用力的功 (3)物体系统内各个物体的速度不一定相同，列式时要分别表达不同物体的动能 3.多过程问题的求解策略 (1)分析物体的运动，确定物体运动过程中不同阶段的受力情况，分析各个力的功 (2)分析物体各个过程中的初、末速度，在不同阶段运用动,第18讲 要点探究,能定理求解，此为分段法这种方法解题时需分清物体各阶段的运动情况，列式较多 (3)如果能够得到物体全过程初、末动能的变化及全过程中各力的功，对全过程列一个方程即可 4.运用动能定理应注意的问题 应用动能定理解题时，在分析过程的基础上无需深究物体运动过程中变化的细节，只考虑整个过程中的功及过程的始末的动能若过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可以分段考虑，也可以整个过程考虑但求功时，有些力不是全过程都作用的，必须根据不同的情况分别对待求出总功，计算时要把各力的功连同符号(正、负)一同代入公式.,第18讲 要点探究,例3 2009宁夏卷冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，比赛场地示意如图185所示比赛时，运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O.为使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小设冰壶与冰面间的动摩擦因数为10.008，用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至20.004.在某次比赛中，运动员使冰壶C在投掷线中点处以2 m/s的速度沿虚线滑出为使冰壶C能够沿虚线恰好到达圆心O点，运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少？(g取10 m/s2),第18讲 要点探究,第18讲 要点探究,点评 解决多过程问题的关键是根据物体运动过程中的受力情况准确分析出物体所经历的各个阶段的运动状态，根据每个运动状态的各个力的受力特点及做功特点利用动能定理就可以解决问题,第18讲 要点探究,变式题,1 质量为M的机车牵引质量为m 的车厢在水平轨道上匀速前进，某时刻车厢与机车脱节，机车前进了 L后，司机才发现，便立即关闭发动机让机车滑行假定机车与车厢所受阻力与其重力成正比且恒定试求车厢与机车都停止时两者的距离,第18讲 要点探究,点评 当题中涉及多个物体时，要注意灵活选取研究对象，找出各物体间位移或时间的关系，分别对各物体应用动能定理，必要时列方程组求解,第18讲 要点探究,2 2010青岛模拟 如图186甲所示，一质量为m1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点，从t0时刻开始，物块受到按如图乙所示规律变化的水平力F作用并向右运动，第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0，第5 s末物块刚好回到A点已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数0.2，g取10 m/s2，求： (1)A与B间的距离； (2)水平力F在5 s内对物块所做的功,变式题,第18讲 要点探究,第18讲 要点探究, 探究点四 用动能定理求解弹簧问题,例4 如图187甲所示，一条轻质弹簧左端固定在竖直墙面上，右端放一个可视为质点的小物块，小物块的质量为m1.0 kg，当弹簧处于原长时，小物块静止于O点现对小物块施加一个外力F，使它缓慢移动，将弹簧压缩至A点，压缩量为x0.1 m，在这一过程中，所用外力F与压缩量的关系如图乙所示然后撤去F释放小物块，让小物块沿桌面运动，已知O点至桌边B点距离为L2x，水平桌面的高为h5.0 m，计算时，可用滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力(g取10 m/s2)求：,第18讲 要点探究,(1)在压缩弹簧过程中，弹簧贮存的最大弹性势能 (2)小物块到达桌边B点时速度的大小 (3)小物块落地点与桌边B的水平距离,第18讲 要点探究,第18讲 要点探究,点评 本题以弹簧为载体，结合图象来综合考查动能、 动能定理的内容，这种综合度大但试题并不是太复杂、难度并不是太大的情况近来在高考试卷中常有出现这类题的综合信息强，对学生的能力要求也相对较高，使高考命题与新课标的要求靠得更紧密一些，是近年高考命题的基本趋势,解得vB2 m/s (3)物块从B点开始做平抛运动 下落时间t1 s 水平距离svBt2 m,第18讲 要点探究,变式题,2009福建卷如图188甲所示，在水平地面上固定一倾角为的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态一质量为m、带电荷量为q(q0)的滑块从距离弹簧上端为s0处由静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变，设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g. (1)求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1. (2)若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm，求滑块从静止释放到速度大小为vm的过程中弹簧的弹力所做的功W.,第18讲 要点探究,(3)从滑块静止释放瞬间开始计时，请在图乙中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系vt图象图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻，纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小，vm是题中所指的物理量(本小题不要求写出计算过程),第18讲 要点探究,第18讲 要点探究,第19讲 机械能守恒定律,第19讲 机械能守恒定律,第19讲 考点整合,一、 物体的机械能 1.构成：物体的机械能等于物体的动能与势能之和，EEkEp_. 2.守恒类型 (1)只受重力，仅动能和重力势能相互转化； (2)除重力和弹簧弹力做功外，其他力不做功； (3)除重力和弹力做功外，其他力做功的代数和为零. 3.变化量的计算 (1)E_；,EkEp,第19讲 考点整合,(2)EW其他 物体的机械能的变化量等于除重力(弹簧弹力)外的其他力对物体做的功 二、机械能守恒定律 1.定律内容：在只有_做功的情形下，物体的_和_发生相互转化，机械能的总量保持不变 2.表达形式,重力、弹簧弹力,动能,势能,第19讲 考点整合,第19讲 考点整合,在应用机械能守恒定律守恒形式时，必须选取零势能参考面，而且在同一问题中必须选取同一零势能参考面但应用转化形式EkEp和转移形式EAEB时不必选取零势 能参考面，只要弄清楚过程中物体重力势能的变化即可,第19讲 要点探究, 探究点一 对机械能是否守恒的判断,判断机械能是否守恒的方法一般有两种： 1.根据机械能守恒的条件判断分析物体系统所受的力，判断重力和弹力以外的力 (不管是系统内部物体间的力还是系统外部其他物体施加给系统内物体的力)是否对物体做功，如果重力和弹力以外的力对物体系统做了功，则物体系统的机械能不守恒，否则，机械能守恒,第19讲 要点探究,2.根据能量的转化判断对于一个物体系统，分析是否只存在动能和重力势能(或弹性势能)的相互转化如果只存在动能和重力势能(或弹性势能)的相互转化，而不存在机械能和其他形式的能量的转化，机械能守恒，否则，机械能不守恒.,第19讲 要点探究,例1 如图191所示四个图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示，图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是( ),第19讲 要点探究,例1 C 解析 机械能守恒的条件是只有重力做功，A、B图中木块受到三个力作用，即重力、支持力和推力F，有外力F做功，故不符合机械能守恒定律的适用条件；D中有摩擦力做功，故也不符合机械能守恒定律的适用条件只有C选项机械能守恒 点评 机械能守恒定律的适用条件绝不是合外力的功等于零，更不是合外力等于零，而是看是否只有重力或弹力做功,第19讲 要点探究,变式题,1 如图192所示，m1m2，滑轮光滑，且质量不计，在m1下降阶段(不计空气阻力)的过程中，下列说法正确的是( ) A.m1的机械能守恒 B.m2的机械能守恒 C.m1和m2的总机械能减少 D.m1和m2的总机械能守恒,第19讲 要点探究,D 解析 m1、m2除受重力外，分别还有绳的拉力，在m1下降时，拉力对m1做负功，在m2上升时，拉力对m2做正功，故m1、m2的机械能均不守恒，选项AB错误将m1和m2视为一个系统，绳的拉力对m1、m2做功之和为零，只有重力做功，故m1和m2的总机械能守恒，选项D正确,第19讲 要点探究,变式题,2 2011铭选中学如图193所示，长为2L的不可伸长的细绳一端系于O点，一端系一质量为m的物体，物体自与水平方向夹角30(绳拉直)由静止释放，问物体到达O点正下方处的速度是多少？,第19讲 要点探究,第19讲 要点探究, 探究点二 涉及流体、链条、杆、绳的机械能守恒问题,绳索、链条这类的物体常发生形变，其重心位置不是固定不变的，确定其重心的位置是解决这类问题的关键，顺便指出的是，质量均匀分布的规则物体常以重心的位置来确定物体的重力势能.,第19讲 要点探究,例2 如图194所示，总长为L的光滑匀质铁链跨过一个光滑的轻小滑轮，开始时下端A、B相平齐当略有扰动时，其一端下落，则当铁链刚脱离滑轮的瞬间，铁链的速度为多大？,第19讲 要点探究,第19讲 要点探究,点评 对于绳索、链条之类的物体，由于发生形变，其重心位置相对物体并不是固定不变的，能否确定重心的位置，常是解决该类问题的关键可以采用分段法求出每段的重力势能，然后求和即为整体的重力势能；也可采用等效法求出重力势能的改变量利用EkEp求解时，不需要选取参考平面，且便于分析计算,第19讲 要点探究,变式题,第19讲 要点探究,第19讲 要点探究, 探究点三 连接体的机械能守恒问题,在用机械能守恒定律解连接体问题时，一定要注意下面几个问题： 1.灵活地选取研究对象：应用机械能守恒定律必须准确地选择研究对象，研究对象选择得当则机械能守恒，研究对象选择不得当则机械能不守恒 2.正确判断机械能是否守恒：判断选定的研究对象的机械能是否守恒可从做功的角度或能量的转化的角度考虑 3.如何选取物理过程：选取物理过程必须遵循两个基本原则，一要符合求解要求，二要尽量使求解过程简化有时可选全过程，而有时则必须将全过程分解成几个阶段，然后再分别应用机械能守恒定律求解,第19讲 要点探究,例3 2010福州模拟如图196所示，光滑圆柱半径为R，被固定在水平平台上，用轻绳跨过圆柱体与两小球m1、m2相连(m1、m2分别为它们的质量)，开始时让m1放在平台上，两边绳绷直，两球从静止开始，m1上升，m2下降当m1上升到圆柱的最高点时，球m1对轨道的压力为0.2m1g，求： (1)小球m1上升到圆柱的最高点时，速度为多大？(用g、R表示) (2)两球从静止开始至m1上升到圆柱的最高点，系统减少的势能为多少？ (3)m2应为m1的多少倍？,第19讲 要点探究,第19讲 要点探究,第19讲 要点探究,2010山东卷 如图197所示，倾角30的粗糙斜面固定在地面上，长为l、质量为m、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平用细线将物块与软绳相连，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)在此过程中( ),变式题,第19讲 要点探究,第19讲 要点探究,第20讲 用能量观点分析综合问题,第20讲 用能量观点分析综合问题,一、功能关系 1.功能原理：功是能的_的量度 (1)做功的过程就是能量_的过程； (2)做功多少与能的转化量大小_，即|W|E|. 2.重要结论 (1)物体动能的增量由_做的功来量度：EkW外 (2)物体重力势能的增量由_做的功来量度： EpWG.,第20讲 考点整合,转化,转化,相等,相等,相等,合外力,克服重力,第20讲 考点整合,(3)物体机械能的增量由重力(弹簧弹力)以外的_做的功来量度：E机W其他当W其他0时，系统的机械能守恒 (4)互为作用力和反作用力的一对摩擦力做的总功用来量度该过程中系统由于摩擦产生的热量系统增加的内能Q_(s为这两个物体间相对移动的路程) 二、能量守恒定律的内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变,其他力,fs, 探究点一 功能关系的一般应用,做功的过程就是能量转化的过程，做多少功就有多少某种形式的能转化为其他形式的能功是能量转化的量度，这就是功能关系的普遍意义 功能关系的主要形式有以下几种： (1)重力做功过程中，重力势能和其他形式能相互转化重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加重力做的功等于重力势能的减少量，WGEpEp1Ep2.,第20讲 要点探究,(2)弹簧的弹力做功过程中，弹性势能和其他形式能相互转化弹簧的弹力对物体做正功，弹簧的弹性势能减少；弹簧的弹力做负功，弹簧的弹性势能增加弹力做的功等于弹性势能的减少量，WGEpEp1Ep2. (3)除重力、弹簧弹力的其他力做功过程中，机械能和其他形式的能相互转化除重力、弹簧弹力的其他力做的功等于机械能的减少量，W其他EE1E2. (4)电场力做功过程中，电势能和其他形式能相互转化电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加电场力做的功等于电势能的减少量，W电EpEp1Ep2.,第20讲 要点探究,(5)安培力做正功，电能转化为其他形式的能；克服安培力做功，其他形式的能转化为电能 (6)合外力做功过程中，物体的动能发生变化合外力对物体做的功等于物体动能的增加量(动能定理)，即W合Ek. 在应用功能关系时应注意搞清力对“谁”做功的问题，对“谁”做功就对应“谁”的位移，并引起“谁”的能量变化如子弹物块模型中，摩擦力对子弹做的功必须用子弹的位移去求解，功引起子弹动能的变化但不能说功就是能，也不能说“功变成能”功是能量转化的量度，可以说功在能量转化的过程中扮演着重要的角色.,第20讲 要点探究,第20讲 要点探究,例1 2011泰安模拟 如图201所示，卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移动，在移动过程中，下列说法正确的是( ) A.F对木箱做的功等于木箱增加的 动能与木箱克服摩擦力所做的功之和 B.F对木箱做的功等于木箱克服 摩擦力和克服重力所做的功之和 C.木箱克服重力做功等于木箱增 加的重力势能 D.F对木箱做的功等于木箱增加 的机械能,第20讲 要点探究,第20讲 要点探究,变式题,1 2010福州模拟在奥运比赛项目中，高台跳水是我国运动员的强项质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动，设水对他的阻力大小恒为F，那么在他减速下降高度为h的过程中，下列说法正确的是( )( ) A.他的动能减少了Fh B.他的重力势能增加了mgh C.他的机械能减少了Fh D.他的机械能减少了(Fmg)h,第20讲 要点探究,解析 根据功能关系，动能减少量EkW合(Fmg)h, 重力势能减少量EpWGmgh，机械能减少量EW它Fh.,C,第20讲 要点探究,变式题,2 2010三明模拟 如图202所示，在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索，用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法错误的是( ) A.力F所做的功减去克服阻力所做的 功等于重力势能的增量 B.木箱克服重力所做的功等于重力势 能的增量 C.力F、重力、阻力三者合力所做的 功等于木箱动能的增量 D.力F和阻力的合力所做的功等于木 箱机械能的增量,第20讲 要点探究,解析 力F所做功等于系统克服阻力所做的功、重力势能的增量与动能增量之和，A错,A, 探究点二 功能关系在传送带问题中的应用,1.摩擦力做功的特点 (1)静摩擦做功的特点 静摩擦力对物体可以做正功，可以做负功，还可以不做功 一对静摩擦力所做的功的代数总和一般等于零(特殊：爬杆类例外) 在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另一个物体(静摩擦力做功起着传递机械能的作用)，而没有机械能转化为其他形式的能量，也不产生热,第20讲 要点探究,第20讲 要点探究,(2)滑动摩擦力做功的特点 滑动摩擦力对物体可以做正功，可以做负功，还可以不做功 在相互摩擦的物体系统中，一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做总功多少与路径有关，其值是负值，等于摩擦力与相对路程的乘积，即Wffs相对，负号表示系统克服摩擦力做功，系统损失的机械能转变成内能，即E损fs相对Q热(摩擦生热) 在一对滑对摩擦力做功的过程中，能量的转化和转移的情况是：一是相互摩擦的物体通过摩擦力做功，将部分机械能从一个物体转移到另一个物体；二是部分机械能转化为内能,第20讲 要点探究,2.物体在传送带上运动 求解物体在传送带上运动的问题，首先对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律求解物体运动的加速度，以地面为参考系，运用运动公式正确分析物体的运动过程应特别关注物体与传送带是否达到共同速度这一转折点，这是摩擦力突变的临界条件要区分物体的位移和物体相对传送带的位移，再利用Qfs相对求滑动摩擦产生的热量，利用功能关系求解有关问题,第20讲 要点探究,例2 如图203所示为测定运动员体能的装置，轻绳拴在腰间沿水平线跨过定滑轮(不计滑轮的质量与摩擦)，下悬重为G的物体设人的重心相对地面不动，人用力向后蹬传送带，使水平传送带以速率v逆时针转动，则( ) A人对重物做功，功率为Gv B.人对传送带的摩擦力大小等 于G，方向水平向右 C.在时间t内，人对传送带做功 消耗的能量为Gvt D.若增大传送带的速度，人对 传送带做功的功率不变,第20讲 要点探究,例2 C 解析 人用力向后蹬传送带的过程中，重物不动，人对重物不做功，选项A错误；对人进行受力分析可知，传送带对人的摩擦力水平向右，大小等于G，根据牛顿第三定律知，人对传送带的摩擦力大小等于G，方向水平向左，选项B错误；在时间t内，人对传送带做功消耗的能量为WPtGvt，选项C正确；若增大传送带的速度，人对传送带做功的功率将增大，选项D错误,第20讲 要点探究,点评 本题是传送带上物体的运动问题，通过受力分析，明确物体的受力情况，结合牛顿运动定律和功能关系求解有关问题下面的变式题是倾斜传送带上物体的运动问题,第20讲 要点探究,变式题,1 如图204所示，倾斜的传送带保持静止，一木块从顶端以一定的初速度匀加速下滑到底端如果让传送带沿图中箭头所示的方向匀速运动，同样的木块从顶端以同样的初速度下滑到底端的过程中，与传送带保持静止时相比( ) A.木块从顶端滑到底端的过程 中，所用的时间变长 B.木块从顶端滑到底端的过程 中，所用的时间变短 C.木块在滑到底端的过程中， 克服摩擦力所做的功变大 D.木块在滑到底端的过程中， 系统产生的内能将变大,第20讲 要点探究,解析 传送带运动时，木块所受摩擦力仍然是沿传送带向上，木块向下一直加速，加速度不变，因而滑到底端所用时间不变，故可判断选项A、B错；但由于传送带运动时，木块对地位移不变，木块和传送带间的相对路程变大，故木块克服摩擦力所做的功不变，摩擦力产生的内能增多，选项C错、D对,D,第20讲 要点探究,变式题,2 如图205所示，绷紧的传送带与水平面的夹角30，皮带在电动机的带动下，始终保持v02 m/s的速率运行现把一质量为m10 kg的工件(可看为质点)轻轻放在皮带的底端，经时间1.9 s，工件被传送到h1.5 m的高处，取g10 m/s2.求： (1)工件与皮带间的动摩擦因数； (2)电动机由于传送此工件多消 耗的电能,第20讲 要点探究,第20讲 要点探究, 探究点三 能的转化与守恒定律的应用,1.对定律的理解 (1)某种形式的能量减少，一定存在另外形式的能量增加，且减少量和增加量相等 (2)某个物体的能量减少，一定存在别的物体的能量增加，且减少量和增加量相等 2.应用定律解题应注意的问题 (1)分清共有多少种形式的能(如动能、势能、电能、内能)在变化； (2)明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少； (3)减少的总能量一定等于增加的总能量，据此列出方程：E减E增.,第20讲 要点探究,第20讲 要点探究,例3 如图206所示，某人乘雪橇从雪坡经A点滑至B点，接着沿水平路面滑至C点停止人与雪橇的总质量为70 kg.下表中记录了沿坡滑下过程中的有关数据，请根据图表中的数据解决下列问题：(g10 m/s2) (1)人与雪橇从A到B的过程中，损失的机械能为多少？ (2)设人与雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力大小,第20讲 要点探究,第20讲 要点探究,点评 从能量的角度来看，功是度量能量转化的物理量，功的正、负表示了能量的传输方向：外力对物体做正功，则外界向物体传输能量；外力对物体做负功，物体将一部分能量向外界传输 如本例中求人与雪橇从A到B的过程中损失的机械能为多少，由能量关系可知，就是求这一过程中克服阻力做了多少功因此，许多问题都可以应用能量守恒定律来解决,第20讲 要点探究,变式题,1 2010莆田模拟 如图207所示，跳水运动员最后踏板的过程可以简化为下述模型：运动员从高处落到处于自然状态的跳板(A位置)上，随跳板一同向下做变速运动到达最低点(B位置)对于运动员从开始与跳板接触到运动至最低点的过程，下列说法中正确的是( ) A.运动员到达最低点时，其所受外力的合力为零 B.在这个过程中，运动员的动能一直在减小 C.在这个过程中，运动员的机械能先增加后减少 D.在这个过程中，运动员所受重力对他做的功小 于跳板的作用力对他做的功,第20讲 要点探究,D 解析 本题的过程类似于小球自由下落压缩弹簧的问题，运动员往下压板时，先向下做加速度减小的加速运动，弹力等于重力即加速度为0时速度最大，而后往下做加速度增加的减速运动，最低点时速度为0但加速度最大(大于g)显然，AB错由于弹力方向始终向上，弹力做负功，运动员的机械能一直减少，C错最终运动员静止，速度为0，动能减小，根据动能定理，运动员所受重力对他做的功小于跳板的作用力对他做的功，D对,第20讲 要点探究,变式题,2,第20讲 要点探究, 探究点四 图象在能量问题中的应用,例4 2010南通模拟 如图209甲所示，一物块在t0时刻以初速度v0从足够长的粗糙斜面底端向上滑行，物块速度随时间变化的图象如图209乙所示，t0时刻物块到达最高点，3t0时刻物块又返回底端由此可以确定( ) A.物块返回底端时的动能 B.物块所受摩擦力大小 C.斜面倾角 D.3t0时间内物块克服摩擦力所做的功 ,第20讲 要点探究,第20讲 要点探究,第20讲 要点探究,变式题,2010海淀模拟 如图2010所示为竖直平面内的直角坐标系一个质量为m的质点在恒力F和重力的作用下，从坐标原点O由静止开始沿直线OA斜向下运动，直线OA与y轴负方向成角(90)不计空气阻力，重力加速度为g，则以下说法正确的是( ) A.当Fmgtan时，质点的机械能守恒 B.当Fmgsin时，质点的机械能守恒 C.当Fmgtan时，质点的机械能增大 D.当Fmgsin时，质点的机械能可能 减小也可能增大,第20讲 要点探究,B 解析 质点做直线运动，所以恒力F和重力的合力沿OA方向，即恒力大小的范围为Fmgsin，当Fmgsin时，恒力的方向与位移方向垂直，恒力不做功，选项B正确，D错误；当mgsinFmg时，恒力有两解，恒力的方向可能与位移的夹角大于90，也可能小于90，即恒力可能做正功，也可能做负功，选项A、C错误,第21讲 本单元实验,第21讲 本单元实验,实验一 探究动能定理 1.实验目的：探究外力对物体做功与物体_的关系 2.实验器材与实验装置 小车(前面带小钩)、100 g200 g砝码、长木板(两侧适当的对称位置钉两个铁钉)、_及纸带、学生电源及导线(使用电火花计时器不用学生电源)、56条等长的_、刻度尺 实验装置如图211所示,第21讲 考点整合,弹性势能,弹簧,纸带,第21讲 考点整合,实验二 验证机械能守恒定律 1.实验目的：验证机械能守恒定律 2.实验器材与实验装置 铁架台(含铁夹)、_学生电源、纸带、 复写纸、导线、毫米刻度尺、重物(带纸带夹) 实验装置如图212所示 3.注意事项 (1)应尽可能控制实验条件，即应满足机械 能守恒的条件，这就要求尽量减小各种阻力的 影响 (2)验证机械能守恒时，可以_物体 质量，只要比较v和ghn是否相等即可验证机械 能是否守恒,打点计时器,不测出, 探究点一 实验原理与实验操作,一、探究动能定理 1.实验原理 探究功与物体动能变化的关系，可通过改变力对物体做的功，测出力对物体做不同功时物体的速度为简化实验，可将物体的初速度设置为零，用如图213所示的装置进行实验，通过增加橡皮筋的条数使橡皮筋对小车做的功成倍增加再通过打点计时器和纸带来测量每次实验后小车的末速度v.,第21讲 要点探究,第21讲 要点探究,2.实验步骤 (1)按图213将实验仪器安装好，同时平衡摩擦力 (2)先用一条橡皮筋做实验，用打点计时器