高考物理一轮复习 第五章 功能关系和机械能章末知识整合.doc

【金版学案】2016届高考物理一轮复习 第五章 功能关系和机械能章末知识整合1求功的四种方法(1)恒力做功可用wfscos .(2)由恒定功率求功可用wpt.(3)用动能定理求功wek，即合外力做的功等于物体动能的变化量(4)用功能关系求功w非e，即非重力(也非弹力)的外力做的功是物体机械能变化的量度2掌握动能定理和机械能守恒定律的解题思路和方法(1)动能定理适用于单个物体，解题时要正确选取研究对象，明确它的运动过程，正确进行受力分析，求出各力做的总功，再按wek2ek1列出方程求解(2)机械能守恒定律的主要研究对象是系统，解题时要明确研究对象及运动过程，分析受力情况，弄清各力做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件，再选好参考平面，确定初、末状态的机械能，根据守恒定律列方程求解凡是涉及动能变化或机械能变化的物理过程，都能用动能定理求解，只有涉及系统机械能总量不变的物理过程才能用机械能守恒定律求解 【例】如图，游乐场中，从高处a到水面b处有两条长度相同的光滑轨道甲、乙两小孩沿不同轨道同时从a处自由滑向b处，下列说法正确的有()a甲的切向加速度始终比乙的大b甲、乙在同一高度的速度大小相等c甲、乙在同一时刻总能到达同一高度d甲比乙先到达b处审题突破：本题考查了力的分解、牛顿运动定律、机械能守恒定律等知识解析：由题图可知，甲的切向加速度先比乙大，之后甲的切向加速度减小，乙的切向加速度增大，最后甲的切向加速度比乙小，选项a错误；根据机械能守恒定律有mghmv2，故在同一高度时，甲、乙两小孩的速度大小相同，选项b正确；画出甲、乙的速度大小与时间的关系图象，图线下的面积表示甲、乙的位移，由图象可知，到达同一高度甲用的时间短，甲比乙先到达b处，选项c错误，选项d正确答案：bd方法点窍本题过程较为复杂，但是根据题意画出图象来帮助解题，则较为简单有些题目虽然没有图象，也没有要求考生画出图象，但是画出图象并借助图象来帮助解题，可能更为简单【例】(2014湖北八市联考)图为某工厂生产流水线上水平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成物品(质量m1 kg)从a处无初速放到传送带上，运动到b处后进入匀速转动的转盘，设物品进入转盘时速度大小不发生变化，并随转盘一起运动(无相对滑动)，到c处被取走装箱已知a、b两处的距离l9 m，传送带的传输速度v2.0 m/s，物品在转盘上与轴o的距离r5 m，物品与传送带间的动摩擦因数10.2.取g10 m/s2.(1)物品从a处运动到b处的时间t；(2)物品从a处运动到c处的过程中外力对物品总共做了多少功；(3)若物品在转盘上的最大静摩擦力可视为与滑动摩擦力大小相等，则物品与转盘间的动摩擦因数2至少为多大？解析：(1)由题意知，物品先在传送带上做初速度为零的匀加速直线运动，其位移大小为s1.由1mgma，v22as1，得s11 ml.之后，物品和传送带一起以速度v做匀速运动，匀加速运动的时间：t11 s，匀速运动的时间：t24 s，所以物品从a处运动到b处的时间：tt1t25 s.(2)由动能定理可知，物品从a处运动到c处的过程中外力对物品总共做功：w02 j.(3)物品在转盘上所受的静摩擦力提供向心力，当物品在转盘上恰好无相对滑动时，有2mg，得：20.08.答案：见解析【例】(2014北京海淀区模拟)某同学用如图甲所示的装置通过研究重锤的落体运动来验证机械能守恒定律已知重力加速度为g.在实验所需的物理量中，需要直接测量的是_，通过计算得到的是_(填写代号)a重锤的质量b重锤下落的高度c重锤底部距水平地面的高度d与下落高度对应的重锤的瞬时速度在实验得到的纸带中，我们选用如图乙所示的起点o与相邻点之间距离约为2 mm的纸带来验证机械能守恒定律图中a、b、c、d、e、f、g为七个相邻的原始点，f点是第n个点设相邻点间的时间间隔为t，下列表达式可以用在本实验中计算f点速度vf的是_avfg(nt) bvfcvf dvf若代入图乙中所测的数据，求得v在误差允许的范围内等于_(用已知量和图乙中测出的物理量表示)，即可验证重锤下落过程中机械能守恒即使在操作及测量无误的前提下，所求v也一定会略_(填“大于”或“小于”)后者的计算值，这是实验存在系统误差的必然结果另一名同学利用图乙所示的纸带，分别测量出各点到起始点的距离h，并分别计算出各点的速度v，绘出v2h图线，如图丙所示从v2h图线求得重锤下落的加速度g_m/s2(保留三位有效数字)则由上述方法可知，这名同学是通过观察v2h图线是否过原点，以及判断_与_(用相关物理量的字母符号表示)在实验误差允许的范围内是否相等，来验证机械能是否守恒的解析：需要直接测量的是重锤下落的高度，需要计算的是与下落高度对应的重锤的瞬时速度，选项b、d正确；计算f点的速度利用c选项中的公式符合运动规律，故选项c正确；若机械能守恒，则mvmghn，所以在误差允许的范围内vghn；因为存在空气阻力和摩擦阻力，重力势能不能全部转化为动能，因此一定是v2略小于gh；因为v2gh，所以v2h图象的斜率k2g，经计算g9.75 m/s2；我们可以根据g和g在误差允许的范围内是否相等来判断机械能是否守恒，如近似相等说明阻力很小，机械能是守恒的答案：见解析一、选择题1如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图图中和为楔块，和为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中(b)a缓冲器的机械能守恒b摩擦力做功消耗机械能c垫板的动能全部转化为内能d弹簧的弹性势能全部转化为动能解析：在弹簧压缩的过程中由于楔块克服摩擦力做功和克服弹簧弹力做功，因此缓冲器机械能不守恒，选项a错误；摩擦力做负功使机械能转化为内能，选项b正确；垫板的动能转化为弹簧的弹性势能和内能，选项c、d错误2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，倾角缓慢增大，在货物m相对车厢仍然静止的过程中，下列说法中正确的是(a)a货物受到的支持力变小b货物受到的摩擦力变小c摩擦力对货物做了负功d地面对车的摩擦力增大解析：货物处于平衡状态，则有mgsin f，fnmgcos ，增大时，f增大，fn减小，a正确，b错误；摩擦力的方向与位移方向垂直，不做功，c错误；对汽车受力分析可知汽车只受重力与支持力，地面对车无摩擦力的作用，d错误3如图所示，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(位置a)上，随跳板一起向下运动到达最低点(位置b)运动员从开始与跳板接触到运动至最低点过程中，下列说法正确的是(bc)a运动员到达最低点时所受合力为零b在这过程中，跳板的弹性势能一直在增加c在这过程中，运动员的重力的功率先增大后减小d在这过程中，运动员所受重力对他做的功等于跳板的作用力对他做的功解析：运动员在最低点时，弹力大于重力，因此所受合力向上，a错误；跳板的形变量逐渐增大，因此弹性势能在增加，b正确；运动员运动的速度先增加后减小，故重力的功率先增加后减小；c正确；根据功能关系wgwfep，解得wfwgep，d错误4如图所示，一滑块从底端冲上固定的足够长粗糙斜面，到达某一高度后返回下列各图分别表示滑块在斜面上运动的位移s、速度v、加速度a、机械能e随时间变化的图象，可能正确的是(bc)解析：滑块沿斜面匀减速上升和匀加速下降过程中，位移s随时间t的变化图象为抛物线，选项a错误；受力分析，上升和下降过程中，其加速度都沿斜面向下，由牛顿第二定律可知a上a下，选项c正确；在vt图象中，图线的斜率大小等于其加速度，选项b正确；物体在上升和下降过程，其机械能始终都是在减小，选项d错误5刘翔在2004年雅典奥运会上夺得110米跨栏冠军他采用蹲踞式起跑，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心如图所示，设他的质量为m，在起跑时前进的距离s内，重心升高为h，获得的速度为v，克服阻力做功为w1，则在此过程中(bd)a刘翔的机械能增加了mv2b刘翔的机械能增加了mv2mghc刘翔的重力做功为wgmghd刘翔自身做功wmv2mghw1解析：刘翔的机械能增加量等于动能增加量加上势能的增加量，为mv2mgh，b正确，a错误；重心升高，重力做负功，故wgmgh，c错误；根据动能定理wmghw1mv2，解得wmv2mghw1，d正确二、非选择题6如图为某种鱼饵自动投放器中的投饵管装置示意图，其下半部ab是一长为2r的竖直细管，上半部bc是半径为r的四分之一圆弧弯管，管口沿水平方向，ab管内有一原长为r、下端固定的轻质弹簧投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5r后锁定，在弹簧上端放置一粒鱼饵，解除锁定，弹簧可将鱼饵弹射出去设质量为m的鱼饵到达管口c时，对管壁的作用力恰好为零不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，且锁定和解