高中物理 第四章 机械能和能源本章总结课件 教科版必修2.ppt

本章总结 专题整合 网络建构 高考前线 网络建构单元回眸 构建体系 专题整合归类解析 提炼方法 专题一摩擦力做功问题 1 静摩擦力做功的特点与能量转化 1 静摩擦力可以不做功 如用手推桌子 推而不动 地面对桌子的静摩擦力不做功 2 静摩擦力可以做正功 如皮带传输机往高处运送货物时 皮带对货物的静摩擦力对货物做正功 3 静摩擦力可以做负功 如 2 中货物对皮带的静摩擦力对皮带做负功 4 在静摩擦力做功的过程中 只有机械能的互相转移 静摩擦力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 5 一对静摩擦力做功的代数和总是为零 2 滑动摩擦力做功的特点与能量转化 1 滑动摩擦力可以不做功 如物体在水平桌面上运动时 滑动摩擦力对桌面不做功 2 滑动摩擦力可以做正功 如货车车厢内放一木箱 货车突然加速 木箱相对货车向后滑动 则货车对木箱的滑动摩擦力做正功 3 滑动摩擦力可以做负功 如 2 中木箱对货车的滑动摩擦力做负功 4 相互摩擦的系统内 一对滑动摩擦力所做功的代数和总是负值 其绝对值等于滑动摩擦力与相对滑行路程的乘积 等于系统损失的机械能 即由于摩擦产生的内能 e损 f x相对 q 典例1 如图所示 水平的传送带以速度v顺时针运转 两传动轮m n之间的距离为l 10m 若在m轮的正上方 将一质量为m 3kg的物体轻放在传送带上 已知物体与传送带之间的动摩擦因数 0 3 在以下两种情况下物体由m处传送到n处的过程中 传送带对物体的摩擦力做了多少功 g取10m s2 1 传送带速度v 6m s 2 传送带速度v 9m s 思路点拨 1 物体轻放在传送带上 物体的初速度为零 开始做匀加速直线运动 2 传送带速度较小时 物体先做匀加速直线运动 速度增加到传送带速度大小之后物体随传送带一起匀速运动 直至到达传送带的另一端 3 传送带速度较大时 物体一直做匀加速直线运动 到达传送带的另一端时 物体的速度小于传送带的速度 答案 1 54j 2 90j 规律方法 传送带类问题分析 1 类型分析传送带类分水平 倾斜两种 按转向分顺时针转 逆时针转两种 2 注意三方面的分析 受力分析根据v物 v带的大小和方向关系判断物体所受摩擦力的大小和方向 注意摩擦力的大小和方向在v物 v带时易发生突变 运动分析根据v物 v带的大小和方向关系及物体所受摩擦力情况判断物体的运动规律 功能关系分析对系统 w带 ek ep qq f x相对对物体 wf wg ek 拓展变式1 1 质量为m的长木板放在光滑的水平面上 如图所示 一个质量为m的滑块以某一速度沿木板表面从a点滑至b点 在木板上前进了l 而木板前进了s 若滑块与木板间的动摩擦因数为 求 1 摩擦力对滑块所做的功 解析 1 滑块受力情况如图 甲 所示 摩擦力对滑块所做的功为wm f s l cos180 mg s l 答案 1 mg s l 2 摩擦力对木板所做的功 3 这一对摩擦力做功的代数和为多大 解析 2 木板受力情况如图 乙 所示 摩擦力对木板所做的功大小为wm f s mgs 3 w wm wm mgl 答案 2 mgs 3 mgl 专题二多过程中动能定理的应用 1 若物体的运动过程包含几个运动性质不同的若干阶段 可以选择分段法或全程法应用动能定理 在题目不涉及中间量时 选择全程法应用动能定理更简单 方便 2 应用全程法求功时 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 典例2 质量为m的物体静止在水平桌面上 它与桌面之间的动摩擦因数为 物体在水平力f作用下开始运动 发生位移x1时撤去力f 问物体还能运动多远 思路点拨 1 研究对象质量为m的物体 2 研究过程 从静止开始 先加速 后减速至零 3 受力分析 运动过程草图如图所示 其中物体受重力 mg 水平外力 f 弹力 n 滑动摩擦力 f 加速位移为x1 减速位移为x2 规律方法 多过程问题分析方法 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受力特点及做功特点利用动能定理就可以解决问题 要特别注意重力做功与实际路径无关 只与始末位置高度差有关 滑动摩擦力做功与路程有关 教师备用 例2 1 如图所示 ab与cd为两个对称斜面 其上部足够长 下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切 圆弧圆心角为120 半径r为2 0m 一个物体在离弧底e高度为h 3 0m处 以初速度4 0m s沿斜面运动 若物体与两斜面的动摩擦因数均为0 02 则物体在两斜面上 不包括圆弧部分 一共能走多长路程 g取10m s2 解析 由于圆弧面是光滑的 由能量守恒定律知 物体最终在b c之间摆动 且在b c两点时速度为零 设物体在斜面上运动的总路程为s 物体在斜面上所受摩擦力为f mgcos60 由动能定理知mg h r 1 cos60 mgscos60 m解得物体在斜面上通过的总路程为s 280m 答案 280m 拓展变式2 1 如图所示 abcd是一个盆式容器 盆的内侧与盆底bc的连接处都是一段与bc相切的圆弧 bc水平 其距离为d 0 50m 盆边缘的高度为h 0 30m 在a处放一个质量为m的小物块并让其自由下滑 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 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 50mb 0 25mc 0 10md 0m d 专题三机械能守恒定律在绳或链条等问题中的应用 对绳索 链条之类的物体 其重心位置对物体来说 不是固定不变的 为此可分段处理 分别求出各段的重力势能和动能 然后利用机械能守恒定律求解 典例2 如图所示 长为l的均匀铁链对称挂在一轻质光滑小滑轮 直径大小不计 上 某一微小的扰动使铁链向一侧滑动 则铁链完全离开滑轮时速度大小为 c 思维总结 对于链条类问题 重心位置的确定 是解决此类问题的关键 否则不能正确表示出重力势能 教师备用 例3 1 如图所示 粗细均匀的u形管内装有总长为4l的水 开始时阀门k闭合 左右支管内水面高度差为l 打开阀门k后 左右水面刚好相平时左管液面的速度是多大 管的内部横截面很小 摩擦阻力忽略不计 拓展变式3 1 长为l的均匀链条 放在光滑的水平桌面上 且使其l垂在桌边 如图所示 松手后链条从静止开始沿桌边下滑 则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多少 高考前线真题体验 小试身手 a 2 2016 全国 卷 20 多选 如图 一固定容器的内壁是半径为r的半球面 在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点p 它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中 克服摩擦力做的功为w 重力加速度大小为g 设质点p在最低点时 向心加速度的大小为a 容器对它的支持力大小为n 则 ac 3 2016 全国 卷 21 多选 如图 小球套在光滑的竖直杆上 轻弹簧一端固定于o点 另一端与小球相连 现将小球从m点由静止释放 它在下降的过程中经过了n点 已知在m n两点处 弹簧对小球的弹力大小相等 且 onm omn 在小球从m点运动到n点的过程中 a 弹力对小球先做正功后做负功b 有两个时刻小球的加速度等于重力加速度c 弹簧长度最短时 弹力对小球做功的功率为零d 小球到达n点时的动能等于其在m n两点的重力势能差 bcd 解析 因为在m n两点处弹簧弹力大小相等 且om on 所以m处弹簧处于压缩状态 n处弹簧处于伸长状态 如图所示的a b两处分别为弹簧最短与原长的位置 可知小球从m运动到a处的过程 弹力对小球做负功 小球从a运动到b处的过程中 弹力对小球做正功 小球从b运动到n处的过程 弹力对小球做负功 选项a错误 小球受到竖直向下的重力 水平方向的杆的支持力 弹簧弹力三个力作用 由牛顿第二定律知 当弹簧对小球的弹力在竖直方向的分力为零时 小球的加速度等于重力加速度 可知小球在a b两处时加速度等于重力加速度 选项b正确 弹簧最短即小球在a处时 弹力方向与小球速度方向垂直 故弹力对小球做功的功率为零 选项c正确 在m n两点处 弹簧弹力大小相等 则弹簧的形变量相等 所以弹簧弹性势能的大小相等 小球从m运动到n的过程中 小球和弹簧组成的系统机械能守恒 则有epm epn ekn 0 选项d正确 4 2017 全国 卷 24 一质量为8 00 104kg的太空飞船从其飞行轨道返回地面 飞船在离地面高度1 60 105m处以7 50 103m s的速度进入大气层 逐渐减慢至速度为100m s时下落到地面 取地面为重力