优化方案高中物理 第七章 机械能守恒定律本章优化总结 新人教版必修2.doc

机械能守恒定律功和功率的计算1功的计算(1)定义法：wflcos ，适用于恒力做功问题(2)利用功率求功：wpt，适用于功率恒定不变的情况(3)利用动能定理或功能关系求功2功率的计算方法(1)p：此式是功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算，一般用于求平均功率(2)pfv：当v是瞬时速度时，此式计算的是f的瞬时功率；当v是平均速度时，此式计算的是f的平均功率物体在合外力作用下做直线运动的vt图象如图所示，下列表述正确的是()a在00.5 s内，合外力的瞬时功率逐渐增大b在02 s内，合外力总是做负功c在0.5 s2 s内，合外力的平均功率为零d在03 s内，合外力所做总功为零解析a项，在00.5 s内，做匀加速直线运动，加速度不变，合力不变，速度逐渐增大，可知合力的瞬时功率逐渐增大，故a正确b项，在02 s内，动能的变化量为正值，根据动能定理知，合力做正功，故b错误c项，在0.5 s2 s内，因为初、末速度相等，则动能的变化量为零，根据动能定理知，合力做功为零，则合力做功的平均功率为零，故c正确d项，在03 s内，初、末速度均为零，则动能的变化量为零，根据动能定理知，合力做功为零，故d正确答案acd1(2015金华高一检测)已知飞机的总质量为m，若飞机以恒定功率p由静止开始沿平直跑道加速，经时间t行驶距离为s时其速度达到该功率下最大速度vmax，已知飞机所受跑道和空气阻力之和始终为ff，则此过程中飞机发动机所做的功为()aptb.mvffscffvmaxt d.s解析：选abc.由于飞机以恒定功率p运行，所以时间t内发动机所做的功等于pt，a正确；对此过程应用动能定理有ptffsmv，b正确；达到最大速度时牵引力等于阻力，所以有pffvmax，c正确常见的几种功与能的关系1合外力对物体做的功对应物体动能的改变w合ek2ek1，即动能定理2重力做的功对应重力势能的改变wgepep1ep23弹簧弹力做的功与弹性势能的改变相对应w弹epep1ep24除重力或弹簧的弹力以外的其他力做的功与物体机械能的增量相对应，即w其他e.(2015合肥高一检测)水平传送带匀速运动，速度大小为v，现将一小工件放到传送带上设小工件初速度为零，当它在传送带上滑动一段距离后速度达到v而与传送带保持相对静止设小工件质量为m，它与传送带间的动摩擦因数为，则在小工件相对传送带滑动的过程中()a滑动摩擦力对小工件做的功为mv2b小工件的机械能增量为mv2c小工件相对于传送带滑动的路程大小为d传送带对小工件做功为零解析小工件相对传送带滑动的过程中，受到的合外力就是传送带对它施加的摩擦力，根据动能定理可知，摩擦力做的功等于小工件增加的动能，小工件的初速度为零，末速度为v，其动能增加为mv2，则小工件受到的滑动摩擦力对小工件做的功为mv2，选项a正确，而选项d错误；根据功能关系知，除了重力和弹力以外的其他力所做的功等于小工件机械能的改变量，选项b正确；由动能定理可得mgx1mv2，则x1，x1是小工件相对地面的位移，该过程中，传送带相对地面的位移为x2vtv2x1，则小工件相对于传送带的位移为xx2x1，选项c正确答案abc2节日燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中，然后点燃礼花弹的发射部分，通过火药剧烈燃烧产生的高压燃气，将礼花弹由炮筒底部射向空中，若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中，克服重力做功w1，克服炮筒阻力及空气阻力做功w2，高压燃气对礼花弹做功w3，则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹发射过程中质量不变)()a礼花弹的动能变化量为w3w2w1b礼花弹的动能变化量为w3w2w1c礼花弹的机械能变化量为w3w1d礼花弹的机械能变化量为w3w2w1解析：选b.a、b项，礼花弹在炮筒内运动的过程中，重力、炮筒阻力及空气阻力做负功，高压燃气对礼花弹做正功，三个力做的功的和为w3w2w1，故a错误，b正确；c、d项，除重力外其余力做的功是机械能变化的量度，故高压燃气做的功和空气阻力及炮筒阻力做的功之和等于机械能的变化量，即机械能的变化量为w3w2，故c、d错误解决力学问题的两条基本思路1两条基本思路(1)利用牛顿运动定律结合运动学公式求解利用牛顿第二定律可建立合力与加速度之间的关系，利用运动学公式可计算t、x、v、a等物理量(2)利用功能观点求解，即利用动能定理、机械能守恒定律、重力做功与重力势能关系等规律分析求解2解题思路的比较(1)用功能观点解题，只涉及物体的初、末状态，不需要关注过程的细节，解题简便(2)用牛顿第二定律及运动学公式解题，可分析运动过程中的加速度、力的瞬时值，也可分析位移、时间等物理量，即可分析运动过程的细节(2015扬州高一检测)如图所示，斜面轨道ab与水平面之间的夹角53，bd为半径r4 m的圆弧形轨道，且b点与d点在同一水平面上，在b点，斜面轨道ab与圆弧形轨道bd相切，整个轨道处于竖直平面内且处处光滑，在a点处有一质量m1 kg的小球由静止滑下，经过b、c两点后从d点斜抛出去，最后落在地面上的s点时的速度大小vs8 m/s，已知a点距地面的高度h10 m，b点距地面的高度h5 m，设以mdn为分界线，其左边为一阻力场区域，右边为真空区域，g取10 m/s2，cos 530.6，求：(1)小球经过b点时的速度为多大？(2)小球经过圆弧轨道最低处c点时对轨道的压力为多大？(3)小球从d点抛出后，受到的阻力ff与其瞬时速度方向始终相反，求小球从d点到s点的过程中阻力ff所做的功解析(1)设小球经过b点时的速度大小为vb，由机械能守恒得：mg(hh)mv解得vb10 m/s.(2)设小球经过c点时的速度为vc，对轨道的压力为fn，则轨道对小球的支持力fnfn，根据牛顿第二定律可得fnmgm由机械能守恒得：mgr(1cos 53)mvmv由以上两式及fnfn解得fn43 n.(3)设小球到达s点的过程中阻力所做的功为w，由机械能守恒知vdvb，由动能定理可得mghwmvmv解得w68 j.答案(1)10 m/s(2)43 n(3)68 j名师点评解题思路的选择，首先考虑是否可用能量守恒定律处理；其次考虑是否可用动能定理处理；最后再考虑用牛顿运动定律和运动学公式处理3.(2014高考北京卷改编)如图所示，竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切，小滑块a和b分别静止在圆弧轨道的最高点和最低点现将a无初速度释放，a与b碰撞后结合为一个整体，速率减小为碰前a的速率的一半，并沿桌面滑动已知圆弧轨道光滑，半径r0.2 m；a和b的质量相等；a和b整体与桌面之间的动摩擦因数0.2.取重力加速度g10 m/s2.求：(1)碰撞前瞬间a的速率v；(2)a和b整体在桌面上滑动的距离l.解析：(1)滑块从圆弧最高点滑到最低点的过程中，根据机械能守恒定律，有magrmav，解得va2 m/s.(2)滑块a与b粘在一起滑行由题意得vva1 m/s，根据动能定理，有ffl0(mamb)v2其中fffn(mamb)g，解得l0.25 m.答案：(1)2 m/s(2)0.25 m(时间：60分钟，满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题6分，共36分在每小题给出的四个选项中，只有一个选项正确)1.如图所示，自动卸货车静止在水平地面上，车厢在液压机的作用下，角缓慢增大，在货物相对车厢仍然静止的过程中，下列说法正确的是()a货物受到的支持力变小b货物受到的摩擦力变小c货物受到的支持力对货物做负功d货物受到的摩擦力对货物做负功解析：选a.货物处于平衡状态，受到重力mg、支持力fn和摩擦力ff，则根据平衡条件有：mgsin ff，fnmgcos ，当增大时，ff增大，fn减小，故a正确，b错误货物受到的支持力的方向与瞬时速度方向相同，所以支持力对货物做正功，故c错误摩擦力的方向与位移方向垂直，不做功，故d错误2汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑，在这个过程中()a汽车的机械能守恒b汽车的动能和势能相互转化c机械能转化为内能，总能量守恒d机械能和内能之间没有转化解析：选c.汽车关闭发动机后，匀速下滑，重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡，摩擦力做功，汽车摩擦生热，温度升高，有部分机械能转化为内能，机械能减少，但总能量守恒因此，选项c正确，其他选项都错3.(2015郑州高一检测)在空中某一位置，以大小v0的速度水平抛出一质量为m的物体，经时间t物体下落一段距离后，其速度大小仍为v0，但方向与初速度方向相反，如图所示，则下列说法中正确的是()a风力对物体做功为零b风力对物体做负功c物体的机械能减少d物体的动能变化为mv解析：选b.由题意知物体的动能不变，选项d错误；由于物体在竖直方向上初、末速度为0，即物体不做自由落体运动，物体在竖直方向下落的高度hhgt2，物体减少的机械能emgh，所以e，故选项c错误；由动能定理知物体克服风力做的功与重力做的功相同，故选项a错误，b正确4.如图所示，在竖直平面内有一半径为r的圆弧轨道，半径oa水平、ob竖直，一个质量为m的小球自a的正上方p点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点b时恰好对轨道没有压力已知ap2r，重力加速度为g，则小球从p到b的运动过程中()a重力做功2mgrb机械能减少mgrc合外力做功mgr d克服摩擦力做功mgr解析：选d.小球在a点正上方由静止释放，通过b点时恰好对轨道没有压力，只有重力提供向心力，即：mgmv2/r，得v2gr，对全过程运用动能定理可得d正确5(2015温州高一检测)有报道说：我国一家厂商制作了一种特殊的手机，在电池电能耗尽时，摇晃手机，即可产生电能维持通话，摇晃过程是将机械能转化为电能；如果将该手机摇晃一次，相当于将100 g的重物缓慢举高20 cm所需的能量，若每秒摇两次，则摇晃手机的平均功率为(g取10 m/s2)()a0.04 w b0.4 wc4 w d40 w解析：选b.摇晃手机的平均功率p w0.4 w，故b对6.如图所示，质量为m的滑块从斜面底端以平行于斜面的初速度v0冲上固定斜面，沿斜面上升的最大高度为h.已知斜面倾角为，斜面与滑块间的动摩擦因数为，且vb，选项d正确三、非选择题(本题共3小题，共40分解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)11(10分)在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，使质量为m1.00 kg的重物自由下落，打点计时器在纸带上打出一系列的点，选取一条符合实验要求的纸带如图所示o为第一个点，a、b、c为从合适位置开始选取连续点中的三个点已知打点计时器每隔0.02 s打一个点，当地的重力加速度g取9.80 m/s2，那么：(1)根据图上所得的数据，应取图中o点到_点来验证机械能守恒定律(2)从o点到(1)问中所取的点，重物重力势能的减少量ep_j，动能增加量ek_ j(结果取三位有效数字)(3)若测出纸带上所有各点到o点之间的距离，根据纸带算出各点的速度v及物体下落的高度h，则以为纵轴、以h为横轴画出的图象是下图中的_解析：(1)根据题中所给数据可以看出，a、b、c为选取的连续点中的三个点，显然只有b点的速度由vb可以求出，其余两点的速度不能直接求出，而且ob之间的距离已知，所以应选o点到b点来验证机械能守恒定律(2)epmghb1.009.819.20102 j1.88 jvb m/s1.92 m/sekmv1.001.922 j1.84 j.(3)由mghmv2得，gh，故a正确答案：(1)b(2)1.881.84(3)a12(14分)如图所示，光滑水平面ab与竖直面内的半圆形粗糙导轨在b点衔接，导轨半径为r.一个质量为m的物块将弹簧压缩后静止在a处，释放后在弹力的作用下获得向右的速度，当它经过b点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍，之后向上运动恰能到达最高点c.求：(1)弹簧对物块的弹力做的功；(2)物块从b至c克服阻力做的功；(3)物块离开c点后落回水平面时其动能的大小解析：(1)设物块经过b点时的速度为v1，则由动能定理得wmv根据牛顿第二定律得fnmgm两式联立得w(fnmg)r3mgr.(2)设物块经c点时的速度为v2，由题意知mgm则由动能定理得(wff2mgr)mvmv所以从b至c克服阻力做的功wffmvmv2mgrmgr.(3)根据机械能守恒定律2mgrekmv，故物块落回水平面时的动能ekmv2mgrmgr.答案：(1)3mgr(2)mgr(3)mgr13.(16分)如图所示，质量均为m的小球a、b、c用两条长为l的细线相连，置于高为h的光滑水平台面上，lh，则c球刚好跨过水平台面边缘时的速度是多大？解析：对于a、b、c三个小球组成的系统，在a球下落的过程中，只有重力势