【得分宝典】高中物理 专题二 机械能及其守恒定律.doc

得分宝典之高中物理专题二 机械能及其守恒定律知识结构展示功和能动能：ek=mv2势能重力势能：ep=mgh弹性势能：e弹机械能动能定理：w合=mv-mv机械能守恒定律：ek1+ek1+et1= ek1+ek1+et1功是能量转化的量度：wg=-epwt=-et w合=ekw其=e机功：w=fscos平均功率：=fvcos瞬时功率：p=fvcos第一章 机械能及其守恒定律 概述1高考对本专题知识常以选择题和综合计算题两种题型考查，与基本概念有关的内容常以选择题的形式考查，与动能定理和机械能守恒定律有关的内容常以综合计算题的形式考查，难度中等偏上，且分值较高。2高考主要考查功、功率、动能定理和能量守恒定律，还经常结合牛顿运动定律、圆周运动、平抛运动以及磁场、电磁感应知识进行综合考查，并且存在多个物体相互作用及多过程的综合考查，题目综合性强，能力要求高。预测2013年高考对本章内容的考查，选择题重点考查功、功率、动能、势能等概念，对动能定理的综合应用，可能结合电场知识考查。对功能关系、机械能守恒定律的应用，可能综合牛顿运动定律、圆周运动知识、电磁学等内容综合进行考查，这类题综合性强，难度大。本部分的知识与生产、生活、科技相结合也是考查的热点。知识梳理机械能机械能功、功率功和能、守恒定律功功率机车启动方式动能重力势能弹性势能机械能动能定理功能关系机械能守恒能量转化与守恒定律做功的两个必要因素功的定义：平均功率瞬时功率恒定功率启动恒定加速度启动知识点一 追寻守恒量能量 功 功率 考纲解读考纲内容要求名师解读功、功率1 功和功率贯穿物理各个部分，是高中物理重要的知识点，是高考考查的重点。2 高考命题常以新情境、与图象结合来考查，而且经常与其他知识综合出题。单独考查的题型一般为选择题，综合其它知识考查的一般为计算题，难度中等或偏难。 基础巩固1做功的两个必要条件： 和物体在力的方向上发生的 。2公式：w 适用于 做功。其中为f、l方向间的夹角，l为物体对地的位移。3功是标量，没有方向，但有正负。（1）当090时，w0，力对物体做 功。（2）当90180时，w0，力对物体做 功，也称物体克服这个力做了功。（3）=90时时，w=0，力对物体 做功。4功率的定义：功与完成这些功所用时间的 。5物理意义：描述力对物体做功的 。6公式（1）p，p为时间t内的 功率。（2）pfvcos（为f与v的夹角）v为平均速度，则p为 功率；v为瞬时速度，则p为 功率。7额定功率：机械 时输出的最大功率。8实际功率：机械 时输出的功率，要求 额定功率。特别提示：发动机的功率是指发动机的牵引力的功率，而不是机车所受合力的功率。9机车启动问题（1）汽车以恒定功率起动，先做加速度越来越的加速运动，直到速度达到最大值，最后做 运动。（2）汽车匀加速起动，先做匀加速运动，直到 ，再做加速度越来 的加速运动，直到速度达到最大值，最后做 运动。自我校对：1力；位移2flcos ；恒力3正；负；不4比值5快慢6平均；平均；瞬时7正常工作8实际工作；小于或等于9（1）小；匀速直线 （2）功率达到额定功率；越小；匀速直线 实验探究 1 2 3拓展实验 跳绳中重力做功问题 准备一根跳绳、刻度尺、台秤、秒表， 测量一同学跳一次绳克服重力所做的功以及克服重力做功的平均功率。 （1）在跳绳前可以先用台秤测出该同学的质量m；（2）让跳绳的同学以跳绳的节奏直立起跳，用刻度尺测量他直立起跳后脚离地的平均高度h；（3）让跳绳的同学连续跳绳n次，用秒表记录跳绳n次所用的时间t，得到该同学跳绳一次所用的时间t；（4）计算该同学跳一次绳克服重力所做的功以及克服重力做功的平均功率。练一练： 1根据上面测出的物理量计算该同学跳一次绳克服重力做的功是多少？克服重力做功的平均功率有多大？ 2如果测得该同学跳绳过程中的心跳是n次/分钟，血压平均为p，心跳一次约输送体积为 的血液，则跳绳过程中心脏的平均功率为多大？参考答案： 重点突破一、直击考点 考点一 功 常考类型题：重点考查对功的概念、正负功、合力的功的理解、考查求合力的功及变力的功，常以选择题、计算题出现。（一）判断功正、负的方法1若物体做直线运动，依据力与位移的夹角来判断，此法常用于恒力做功的判断。 2若物体做曲线运动，依据f与v的方向夹角来判断。当90时，力对物体做正功；90h2 ，小球落到弹簧后向下运动压缩弹簧从开始释放小球到获得最大速度的过程中，小球重力势能的变化量ep1与ep2的关系是ep1 ep2 ，弹簧弹性势能的增加量ep1，与ep2，的关系是ep1， ep2， （填“”、“”或“=”） 6如图所示，在高1.5 m的光滑平台上有一个质量为2 kg的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧，当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为多少？（g10 m/s2） 610 j解析：小球抛出后做平抛运动，竖直方向做自由落体运动。由hgt2和vygt得：vy m/s落地时，对速度分解有 tan60可得：v0 m/s弹力做功，将弹性势能转化为动能，即epmv02可求得：ep10 j 。 提高训练7在“探究弹性势能的表达式”的活动中，为计算弹簧弹力所做的功，把拉伸弹簧的过程分为很多小段，拉力在每小段可以认为是恒力，用各小段做功的代数和代表弹力在整个过程所做的功，物理学中把这种研究方法叫做“微元法”。下面几个实例中应用到这一思想方法的是（ ）a根据加速度的定义，当非常小时，就可以表示物体在t时刻的瞬时加速度b在探究加速度、力和质量三者之间的关系时，先保持质量不变研究加速度与力的关系， 再保持力不变研究加速度与质量的关系c在推导匀变速运动的位移公式时，把整个运动过程划分成很多小段，每一小段近似看作匀速直线运动，然后把各小段的位移相加d在不需要考虑物体本身的大小和形状时，用点来代替物体，即质点7c提示：选项a所用方法是极限法，选项b所用方法是控制变量法，选项c所用方法是微元法，选项d所用方法是理想化模型法。8中国男子篮球队在广州亚运会上夺得冠军，为国争了光，假设奥运篮球比赛中，某运动员投篮时出手高度为h1，篮球经过一个漂亮的弧线投进了篮筐，篮筐距地面高度为h2，球的质量为m。空气阻力不计，则下列说法正确的是（ ） a球从出手到进篮筐的过程中，篮球重力势能的最大改变量为mgh2-mgh1b人对球做的功等于mgh2-mgh1c如果以出手的位置为重力势能参考平面，则球刚进篮筐时的重力势能为mgh2-mgh1d如果以地面为重力势能的参考平面，篮球在空中的重力势能最大值大于mgh29为了探究能量转化问题，小明将小铁块绑在橡皮筋中部，并让橡皮筋穿入铁罐，两端分别固定在罐盖和罐底上，如图所示。让该装置从不太陡的斜面上a处滚下，到斜面上b处停下，发现橡皮筋被卷紧了，接着铁罐居然能从b处自动滚了上去。下列关于该装置能量转化的判断正确的是 （ ）a从a处滚到b处，主要是重力势能转化为动能b从a处滚到b处，主要是弹性势能转化为动能c从b处滚到最高处，主要是动能转化为重力势能d从b处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能9d提示：从不太陡的斜面上a处滚下时重力势能先转化为动能，到斜面上b处停下的过程，此时橡皮筋被卷紧了，进而转化为橡皮筋的弹性势能；接着铁罐中的橡皮筋会释放刚才过程所贮藏的弹性势能，从b处自动滚了上去。因此，从b处滚到最高处，主要是弹性势能转化为重力势能，选项d正确。10撑杆跳高是指运动员双手握住一根特制的轻杆，经过快速助跑后，借助轻杆撑地的反弹力量，使身体腾起，跃过横杆。这是一项技术性很强的体育运动，可以简化成如图所示三个阶段，助跑、起跳撑杆上升、越杆下降落地。若运动员体重75kg，使重心升高5m后越过横杆，从最高点到落地过程中水平位移为2m，（g=10ms2 ） 问：（1）运动员在最高点水平速度为v为多少？（2）该运动员起跳撑杆上升阶段克服重力做的功是多少？（3）已知质量为m的物体速度为v时具有的动能为，该运动员跳过横杆至少要消耗多少体内生物化学能？知识点三 实验：探究功与速度变化的关系 动能和动能定理 考纲解读考纲内容要求名师解读动能和动能定理1 动能定理是高中物理重要的知识点，是高考考查的重点，考纲要求能理解动能定理，明确外力对物体所做的总功与物体动能变化的关系；2 会用动能定理分析相关物理过程；3 熟悉动能定理的运用技巧。高考命题常以新情境、与其它知识综合考查，难度中等。 基础巩固1物体由于运动而具有的能叫 ，动能的大小ekmv2，动能是 量，与速度的方向 关。（且恒为正值）2动能是 量，也是相对量，公式中的v为瞬时速度的大小，且与参考系的选择 关。（中学物理中，一般选取地球为参考系）3动能定理的内容及表达式合外力对物体所做的功等于 。表达式： 4动能定理的物理意义：动能定理给出了力对物体所做的 与物体 之间的关系，即外力对物体做的总功，对应着物体动能的变化，变化的多少由做功的多少来量度。5用动能定理求变力所做的功在某些问题中，由于f的大小或方向变化，不能直接用 求解力的功，可用动能定理求解，求出物体 的变化和其他 所做的功，即可由ekw1w2wn求得其中变力所做的功。实验探究12 3拓展实验影响小球动能大小的因素有哪些？ 准备三个小球，其中两个质量相同，第三个质量大一些。 （1）把质量相同的两个小球用细线悬挂起来，使两球并排紧靠。拉开右边的小球，将它从不同高处释放，去撞击左边的小球，右球释放的位置越高，撞击左球时的速度就越大，左球被撞后摆得就越高。（2）再把一个质量较大的小球同样悬挂起来，将它与右球拉开到同一高度，先后释放，它们撞击左球时的速度相同，但被质量较大的小球撞击后，左球摆起的高度较大。 练一练：（1）由以上实验可以看出，动能的大小跟运动物体的哪些因素有关？（2）动能的大小跟运动物体的这些因素有什么具体关系？参考答案：（1）动能的大小跟运动物体的质量、运动速度有关。（2）物体的质量m越大，运动速度越大，动能就越大。 重点突破 一、直击考点考点一 动能常考类型题：考查有关动能及动能变化概念的选择题对动能的理解 （1）动能是一个状态量。 （2）动能是相对量。