湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理 优质预习全案 功和能（A班）新人教版.doc

湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理 优质预习全案 功和能（a班）新人教版3.在功的概念的复习中还应注意：功是标量，其“正”、“负”不表示方向，仅表示力对物体做什么功还能从能量的角度看正功和负功正功和负功表示的是能量转化的方向或能量传递方向4.功率是本章的另一个重要概念，也是本章的难点问题，尤其是机车牵引力的功率问题，应掌握机车以额定功率起动和以恒定牵引力作用下起动两种过程中加速度、速度随时间变化的关系，并掌握应用两种情况下的v一t图分析物理过程，恰当地解题5. 在复习本讲内容时还要注意和其他部分知识相联系解综合性题目，高考有不少机械能的知识均和其他电磁学、圆周运动、天体运动等结合在新课标改革中，注意了知识的形成过程，估计在今后命题中可能出现定理、定律公式的证明或有类似倾向的命题，建议复习时搞清知识来龙去脉，精益求精6.功能关系，机械能守恒定律都应强化复习，能量观点是高中处理物理问题的重要方法，应通过适量的练习加深对物理规律及解题方法的理解，同时也应加强对高考试题的研究.7.由于新课程标准更注重联系生活、生产实际，更重视能源、环保、节能等问题，因此，能量的转化及其守恒很有可能在新课程的第一年高考中有所体现，引起足够的重视。二重点难点解析1、动能定理： （1）内容：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化；（2）研究对象：是单一物体或可视为单一物体的物体系统；（3）适用范围：适用于物体的直线运动和曲线运动；适用于恒力和变力做功；适用于各种性质的力，既可以分段作用，也可以同时作用（4）重点提示：动能定理wek2ek1中，w指的是合外力所做的功，解决时不要漏掉某个力做的功；要特别注意力f做的功wf=fs，其中的s是相对地而言的（或相对同一惯性参考系而言）；而q热=f滑s相对 ,是指滑动摩擦力产生的热量，s相对是相对另一接触面的相对位移。若物体运动过程中包含几个不同过程，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以把全过程作为一整体考虑；求各力做功时，要明确哪个力在哪一阶段上所做的功； 求合外力做功，可用w合=f合s；或用w合=w1+w2+w3+2、机械能守恒定律（1）内容：在只有重力或系统内的弹力做功的情况下，物体的动能和势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。（2）机械能守恒的条件：系统内只有重力（或弹力）做功，其它力不做功（或没有受到其它力作用）；从做功的角度看，只有重力或弹簧的弹力做功或系统内的弹力做功，机械能守恒；从能量的角度看，只有系统内动能和势能的相互转化，没有机械能与其他形式能量之间的转化，机械能守恒。（3）对机械能守恒定律的理解：机械能守恒定律指的是系统机械能守恒，因为重力势能是物体和地球所共有的，弹性势能是物体和弹簧所共有的，所以总的机械能守恒是物体、弹簧和地球所组成的系统所共有的；机械能守恒定律是对一个过程而言的，在做功方面只涉及跟重力势能有关的重力做功和跟弹性势能相关的弹力做功。在机械能方面只涉及初状态和末状态的动能和势能，而不涉及运动的各个过程的详细情况；因此，用来分析某些过程十分简便。系统内所有力（包括重力和弹力）都不做功是机械能守恒的特例。机械能中的势能是指重力势能和弹性势能，不包括电势能和分子势能，这一点要注意.（4）思维误区警示：对于一个系统，系统不受外力或所受外力之和为零，并不能保证重力以外其他力不做功，所以系统外力之和为零，机械能不一定守恒,而此时系统的动量却守恒（因为动量守恒的条件是系统的合外力为零）。同样，只有重力做功，并不意味系统不受外力或系统外力之和为零。3、能量守恒定律（1）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互另一个物体，在转化和转移的过程中其总量保持不变。（2）对能量守恒定律的理解：某种形式的能量减少，一定存在其他形式的能的增加，且减少量和增加量一定相等；某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等。（3）能量转化和转移具有方向性 第二类永动机不可制成，它没有违反能量守恒定律，只是违背了能量转化和转移的不可逆性。4、各定理、定律对比（其中打着重号的是既可用机械能守恒定律，也可用动能定理求解）适用条件表达式研究对象备注动量守恒定律系统所受的合外力为零p总0=p总t一定是2个物体或2个以上组成的系统注意动量守恒和机械能守恒的条件的区别机械能守恒定律只有重力或弹簧的弹力做功时e1=e2（需设参考平面）ep减=ek增一个物体或多个物体组成的系统e为机械能动能定理均适用w合=ek=ek2-ek1w合为合外力做的功，重力也是外力。要注意会全程应用动能定理。能量守恒定律均适用e总1=e总2e减=e增一个物体或多个物体组成的系统e为总能量；自然界均遵从能量守恒。功能关系能量有变化的情况w=e=e2-e1一个物或多个物体组成的系统5、求各变化量（ek、 ep、e机）的常用方法：常用方法求ekek=ek2-ek1ek = w合 通过求合外力做功求动能的变化量（更常用）求epep=ep2-ep1ep= wg =mgh通过求重力做功求ep； 当wg 做正功时，ep减小；当wg 做负功时，ep增加( 常用）求e机e机=e2-e1e机=wg其它 通过求除重力以外的其它力做功求机械能的变化量（更常用）6、求力f做功几种方法：备 注1、w=fscos(f为恒力)只能求恒力f做功2、w=pt(功率p恒定)可求变力做功，也可求恒力做功3、w合=ek=ek2-ek1可求变力做功（最常用），可求恒力做功4、求变力做功的方法1、用动能定理2、转换研究对象7、重力做功的特点：wg=ep2-ep1=mgh;重力做正功，重力势能减少，重做负功，重力势能增加.注意：ep和重力做功与参考平面的选择无关（但重力势能与参考平面的选择有关）.8、功率：1、平均功率：2、瞬时功率：p=fvcos机车恒定功率起动问题三例题精讲【例1】汽车的质量为m，输出功率恒为p，沿平直公路前进距离s的过程中，其速度由v1增大到最大值v2，运动过程阻力恒定，求汽车通过距离s所用的时间。【例2】 如图所示质量为m的物体静止放在水平的平台上，物体与平台间的动摩擦因数为，系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮，由在地面上以速度v0向右匀速走动的人拉着，设人在地面上从平台的边缘开始向右行至绳和水平方向成300角处，开始时滑轮到手的高度为h，在此过程中人对物体所做的功是多少？lhcbah/2ha【例3】滑雪者从a点由静止沿斜面滑下，经一平台水平飞离b点，地面上紧靠着平台有一个水平台阶，空间几何尺度如图所示、斜面、平台与滑雪板之间的动摩擦因数为m，假设滑雪者由斜面底端进入平台后立即沿水平方向运动，且速度大小不变。求： (1) 滑雪者离开b点时的速度大小； (2) 滑雪者从b点开始做平抛运动的水平距离s。abv0图1cffmott0 3t0 5t0图2【例4】图1所示为一根竖直悬挂的不可伸长的轻绳，下端栓一小物块a，上端固定在c点且与一能测量绳的拉力的测力传感器相连。已知有一质量为m0的子弹b沿水平方向以速度v0射入a内（未穿透），接着两者一起绕c点在竖直面内做圆周运动。在各种阻力都可忽略的条件下测力传感器测得绳的拉力f随时间t的变化关系如图2所示。已知子弹射入的时间极短，且图2中t=0为a、b开始以相同速度运动的时刻。根据力学规律和题中（包括图）提供的信息，对反映悬挂系统本身性质的物理量（例如a的质量）及a、b一起运动过程中的守恒量，你能求得哪些定量的结果？四巩固训练 1关于机械能下列说法中正确的是 （ ）a做匀速运动的物体，其机械能一定守恒b做匀加速运动的物体，其机械能可能守恒c如果合外力对物体做功为零，物体的机械能可能增加d只要有摩擦力存在，机械能一定减少2测定运动员体能的一种装置如右图所示，运动员的质量为m1，绳栓在腰间沿水平方向跨过滑轮（不计滑轮摩擦与质量），悬挂重物m2。人用力蹬传送带而人的重心不动，使传送带以速率v向右运动，下面四种说法正确的是（ ）a人对传送带不做功b人对传送带做正功c传送带对人做负功d人对传送带做功的功率为m2gv3如右图所示，质量为m的物体在与水平方向成的恒力f作用下以加速度a做匀加速度直线运动，已知物体和地面间的动摩擦因数为，物体在地面上运动距离为x的过程中力f做功为 （ ）abcd4如右图所示，物体受到水平推力f的作用在粗糙水平面上做直线运动。监测到推力f、物体速度v随时间t变化的规律如图所示。取g=10m/s2，则 （ ）a第1s内推力做功为1jb第2s内物体克服摩擦力做的功w=2.0jc第1.5s时推力f的功率为2wd第2s内推力f做功的平均功率5把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。而动车组是几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖车）编成一组，如右图所示，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h，则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为 （ ）a120km/h b240km/h c360km/h d480km/h6质量为l.0kg的物体以某初速度在水平面上滑行，由于摩擦阻力的作用，其动能随位移变化的情况如下图所示，则下列判断正确的是（g取10m/s2） （ ）a物体与水平面间的动摩擦因数为0.20b物体与水平面间的动摩擦因数为0.25c物体滑行的总时间为5.0sd物体滑行的总时间为4.0s7在2011年5月15日进行的国际田联钻石联赛上海站中，首次尝试七步上栏的刘翔以13秒07创项目赛季最好成绩夺冠。他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，右脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心。如下图所示，假设刘翔的质量为m，在起跑时前进的距离s内，重心升高量为h，获得的速度为v，克服阻力做功为w阻，则在此过程中 （ ）a刘翔的机械能增加了b刘翔的重力做功为c刘翔自身做功为d刘翔自身做功为8如右图所示，2011年5月27日在国际泳联大奖赛罗斯托克站中，中国选手彭健烽在男子3米板预赛中以431.60分的总成绩排名第一，晋级半决赛。若彭健烽的质量为m，他入水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，在水中下降高度h的过程中，他的（g为当地重力加速度） （ ）a重力势能减少了mghb动能减少了fhc机械能减少了（f+mg）hd机械能减少了fh9如右图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m的圆环，圆环与一橡皮绳相连，橡皮绳的另一端固定在地面上的a点，橡皮绳竖直时处于原长h。让圆环沿杆滑下，滑到杆的底端时速度为零。则在圆环下滑过程中 （ ）a圆环机械能守恒b橡皮绳的弹性势能一直增大c橡皮绳的弹性势能增加了mghd橡皮绳再次到达原长时圆环动能最大10如右图所示，固定在竖直面内的光滑圆环半径为r，圆环上套有质量分别为m和2m的小球a、b（均可看作质点），且小球a、b用一长为2r的轻质细杆相连，在小球b从最高点由静止开始沿圆环下滑至最低点的过程中（已知重力加速度为g），下列说法正确的是 （ ）ab球减少的机械能等于a球增加的机械能bb球减少的重力势能等于a球增加的重力势能cb球的最大速度为db球克服细杆所做的功为11滑块以速率v1靠惯性沿固定斜面由底端向上运动，当它回到出发点时速率为v2，且v2 v1，若滑块向上运动的位移中点为a，取斜面底端重力势能为零，则（ ） a上升时机械能减小，下降时机械能增大b上升时机械能减小，下降时机械能也减小c上升过程中动能和势能相等的位置在a点上方d上升过程中动能和势能相等的位置在a点下方12. 用火箭将质量为m的卫星送入距离地球表面高度为h的轨道，并使卫星具有速度v，假设卫星的重力随高度的变化可以忽略，则关于外力对卫星做功的情况，以下判断正确的是 （ ）a卫星克服重力做功为 b卫星克服重力做功为c火箭的推力对卫星做功为 d合外力对卫星做功为图3-b-113. 一环状物体套在光滑水平直杆上，环状物能沿杆自由 滑动。用绳子一端连接在物体上，另一端绕过定滑轮，用大 小恒定的力f拉着，使物体沿杆自左向右滑动，如图3-b-1所示。物体在杆上通过 a、b、c三点时的动能分别为ea、eb、ec ，且ab=bc，滑轮质量和摩擦不计，则下列关系中正确的是( )a.eb-ea=ec-eb b.eb-eaec-eb d.eaebec 14.物体以60 j的初动能从a点出发做竖直上抛运动，在它上升到某一高度时， 动能减少了30 j，而机械能损失了10 j若物体在运动过程中所受空气阻力大小恒定，则该物体回到出发点a时的动能为（ ） a20j b. 60j c. 50j d.40j15运动员驾驶摩托车做腾跃特技表演是一种刺激性很强的运动项目。如下图所示，运动员驾驶摩托车的在ab段加速，到b点时速度为v020m/s，之后以恒定功率p1.8kw冲上曲面bcde，经t13s的时间到达e点时，关闭发动机后水平飞出。已知人和车的总质量m180 kg，坡顶高度h5m，落地点与e点的水平距离x16m，重力加速度g10m/s2。求摩托车在冲上坡顶的过程中克服阻力做的功。16液化石油燃气汽车简称lpg汽车，该燃气汽车的co排放量比汽油车减少90%以上，碳氢化合物排放减少70%以上，氮氧化合物排放减少35%以上，是目前较为实用的低排放汽车。如下图所示为一辆燃气车，为检验刹车功能，进行了如下实验：在路旁可以竖起一标志杆，车以v0=72km/h的速度匀速行驶，当车头距标志杆s=20m时，实验室工作人员向司机下达停车的指令，司机经时间t0=0.8s（即反应时间）后开始刹车，若车在标志杆前停止运动则符合安全要求，已知车与驾驶员总质量为m=1000kg，g=10m/s2。求：（1）刹车过程中的制动力至少多大？（2）现把该车改装为双动力系统，在平路行驶时，只采用燃气动力驱动，发动机的额定功率为15kw，能获得的最大速度为v1=15m/s。当车驶上路面情况相同倾角为37足够长的斜坡时，采用电力与燃气双动力系统发动机的总功率为34kw，保持该功率不变，经过20s达到最大速度，求t=45s时车沿斜面运动的路程。（sin37=0.6，cos37=0.8）17如下图所示，水平轨道ab与位于竖直面内半径为r=0.90 m的半圆形光滑轨道bcd相连，半圆形轨道的bd连线与ab垂直。质量为m=1.0kg可看作质点的小滑块在恒定外力f=17.5n作用下从水平轨道上的a点由静止开始向右运动，物体与水平地面间的动摩擦因数=0.5。到达水平轨道的末端b点时撤去外力，已知ab间的距离为x=1.8m，滑块进入圆形轨道后从d点抛出，求滑块经过圆形轨道的b点和d点时对轨道的压力是多大？（g取10m/s2）18如下图所示，设ab段是距水平传送带装置高为h=1.5m的粗糙斜面，水平段bc使用水平传送带装置，bc长l=5m，与货物间的摩擦因数为=0.4，皮带轮的半径为r=0.2m，转动的角速度为=15rad/s。设质量为m=1kg的小物块由静止开始从a点下滑，经过b点的拐角处无机械能损失，从b点运动到c点所用时间是1.5s，且知货物从b点开始做匀减速运动，到达c点前已相对传送带静止，试求货物在斜面上运动时克服摩擦力所做的功。（g取10m/s2）19如下图所示，让摆球从图中的c位置由静止开始摆下，摆