高一物理《机械能》全章复习（课件）.ppt

机械能守恒定律复习课 机械能 机械能 概念 规律 功率 功 平均功率 瞬时功率 机械能 动能 势能 重力势能 弹性势能 动能定理 机械能守恒定律 重力功与重力势能的关系 功能原理 w fscos 恒力功 p w t fvcos v平均速度 p fvcos v瞬时速度 ek mv2 2 v瞬时速度 ep mgh h相对参考面 ep kx2 2 x形变量 w合 ek 合外力的功或总功等于动能的增量 wg ep e1 e2 ek增 ep减 w其 e 除重力以外力的总功等于机械能的增量 一 功 1 物理意义 是描述里在空间上的积累效果 这种效果就是改变物体的能量 2 两个必要条件 力 物体在力的方向上发生的位移 3 定义式 w fscos 4 是标量 但有正负 功的正负是表示该力在物体运动过程中是动力还是阻力 5 做功与否的判断 1 做直线运动的物体 看f s的夹角 2 做曲线运动的物体 看f v的夹角 例1 如图所示 小物块a位于光滑斜面上 斜面位于光滑水平面上 从地面上看 在小物块沿斜面下滑的过程中 斜面对小物块a的作用力 a 垂直于接触面 做功为零b 垂直于接触面 做功不为零c 不垂直于接触面 做功为零d 不垂直于接触面 做功不为零 b 6 功的计算 1 恒力功 w fscos 2 恒功率的功 w pt 3 变力的功 动能定理或功能关系 等效替代 化变为恒 平均力法或图像法 c d 变式训练 a b两物体质量分别为m和2m a置于光滑水平面上 置于粗糙水平面上 用相同水平力分别推a和b 使它们前进相同位移s 下面说法正确的是 a 两次推力做功一样多b 第二次推力做功多一些c 两次推力做功的功率一样大d 第一次推力做功的功率小一些 a 小结 力对物体做的功只与力的大小 位移的大小 力和位移夹角三者有关 back a 例3 一质量为m的小球 用长为l的轻绳悬挂于o点 小球在水平拉力f作用下 从平衡位置p点很缓慢地移动到q点 如图 则力f所做的功为 a mglcos b mgl 1 cos c flcos d fl b 变式训练 运动员用100 的力把一质量为2kg的足球以5m s的速度出去20m远 运动员对足球所做的功是j 足球向前运动过程所受阻力为n 25 1 25 back 例4 如图所示 力f恒定不变 通过光滑且不计质量的滑轮和细绳使物体在水平面上移动了s 图中 1 2和h都是已知的 求细绳对物体所做的功 例5 大小不变的拉力f作用于半径为r的圆盘上 则在圆盘转动一周的过程中 f作功为 2 rf 小结 对大小不变的变力 可设法转变为恒力作功来求解 back 变式训练 某人从井中匀速提水 水面距井口h 10m 水和桶共重200n 提桶的绳子长10m 重20n 求提上一桶水人做多少功 例6 back 二 功率 1 几种功率 1 平均功率 2 瞬时功率 3 额定功率 p w t fvcos v平均速度 p fvcos v瞬时速度 机械正常工作时输出的最大功率 2 机车起动 机车以恒定功率p额起动的过程 起动时有 f fv f a a 0fmin fvm p额 f以后保持vm匀速运动 机车以恒定加速度a起动的过程 起动时有 f fv f恒定p p额f fv1 p额 f 接上 匀加速直线运动 例7 p p额 两种情形速度时间图象的比较 p pmaxf a没变v1 at1 例7 back 例8 质量为m的汽车在平直的公路上行驶 发动机的输出功率p和所受的阻力f都恒定不变 在时间t内 汽车的速度从v0增加到最大值vm 汽车前进的距离为s 则在这段时间内发动机作的功为 a fsb v0 vm ft 2c fvmtd m vm2 v02 2 fs cd 例9 一辆汽车质量为m 从静止开始起动 沿水平面前进了s后 就达到了最大行驶速度vm 设汽车的牵引力功率保持不变 所受阻力为车重的k倍 求 1 汽车的牵引力功率 2 汽车从静止到开始匀速运动所需的时间 小结 1 运用动能定理要注意格式 2 汽车作加速度减小的加速运动 非匀加速运动 提示 1 p fminvm fvm kmgvm 2 由动能定理 pt fs mvm2 2 0 例10 四川理综 23 16分 图示为修建高层建筑常用的塔式起重机 在起重机将质量m 5 103kg的重物竖直吊起的过程中 重物由静止开始向上作匀加速直线运动 加速度a 0 2m s2 当起重机输出功率达到其允许的最大值时 保持该功率直到重物做vm 1 02m s的匀速运动 取g 10m s2 不计额外功 求 起重机允许输出的最大功率 重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率 三 动能和动能定理 1 动能 标量 状态量 相对量 物体由于运动而具有的能量叫动能 ek mv2 2 动能与动量 2 动能定理 合力所作的功等于物体动能的增量 表达式 适用对象 单个质点 w合 ek 思维程序 确定研究对象 受力分析 运动情况分析 确定哪些力作功 作了多少功 正功还是负功 利用动能定理列式 结合辅助方程求解 在涉及到的物理量主要是优先考虑 f s v ek p2 2m w合 w总 w1 w2 w3 例11 如图所示 一个质量m 2kg的物体静止放在光滑的水平面上 在水平拉力f作用下移动s 4m时撤去拉力 此时物体冲上倾角 37 的斜面 物体在斜面上滑行的最大高度h 2m 已知物体与斜面间的动摩擦因数 0 3 求拉力f的大小 g 10m s2 cos37 0 8 sin37 0 6 例12 地面上固定着一个倾角为37 的足够长的斜面 有一个物体从斜面底端以一定的初速度v0沿斜面向上运动 当它滑回斜面底端时 速率只有开始时的一半 求物体和斜面间的动摩擦因数 答案 0 45 答案 14n 例13 如图所示 一个质量为m的木块放置在倾角为 的斜面上 斜面固定于以加速度a加速上升的电梯中 在木块始终相对于斜面保持相对静止的条件下 当电梯上升相同高度h的过程中 斜面对木块所做的功为w 则下列的说法正确的有 a越大 w就越大 与 无关 当 一定时 无论a多大 w都一样大 当a一定时 越大 w就越大 当a一定时 无论 多大 w都一样大a b c d b 提示 斜面对木块作的功是支持力和静摩擦力的功的总和 或支持力和静摩擦力的合力的功 1 a b两个物体的动量大小相等 质量之比为1 2 在动摩擦因数相同的水平面上滑行一段距离后静止 求两物体滑行的距离之比 2 某物体放在一倾角为 的斜面上 沿斜面向下轻轻一推 它刚好能匀速下滑 若给它一个沿斜面向上的初速度v0 则它上滑的最大距离是多少 答案 4 1 答案 v02 4gsin 3 质量为5t的汽车在平直公路上行驶时 阻力的大小为车重的0 1倍 已知汽车发动机的额定功率为60kw 求 1 若保持额定功率 汽车的速度为8m s时的加速度为多大 2 若汽车以6m s的速度匀速运动 汽车的实际功率是多少 3 若汽车从静止开始作匀加速直线运动只能维持6s 则其加速度是多少 答案 0 5m s2 30kw 1m s2 4 质量为m 5 106kg的列车以恒定不变的功率由静止沿平直轨道加速行驶 当速度为2m s时 加速度为0 9m s2 当速度为10m s时 加速度为0 1m s2 如果列车所受的阻力大小不变 求 1 列车所受的阻力是多大 2 在额定功率下列车的最大速度 答案 5 105n 20m s 重庆理综 23 16分 2009年中国女子冰壶队首次获得了世界锦标赛冠军 这引起了人们对冰壶运动的关注 冰壶在水平冰面上的一次滑行可简化为如下过程 如题23图 运动员将静止于o点的冰壶 视为质点 沿直线推到a点放手 此后冰壶沿滑行 最后停于c点 已知冰面与各冰壶间的动摩擦因数为 冰壶质量为m ac l r 重力加速度为g 1 求冰壶在a点的速率 2 求冰壶从o点到a点的运动过程中受到的冲量大小 3 若将段冰面与冰壶间的动摩擦因数减小为 原只能滑到c点的冰壶能停于点 求a点与b点之间的距离 解析 1 对冰壶 从a点放手到停止于c点 设在a点时的速度为v1 应用动能定理有 mgl mv12 解得v1 2 对冰壶 从o到a 设冰壶受到的冲量为i 应用动量定理有i mv1 0 解得i m 3 设ab之间距离为s 对冰壶 从a到o 的过程 应用动能定理 mgs 0 8 mg l r s 0 mv12 解得s l 4r 四 重力势能和弹性势能 1 重力势能 1 重力作功的特点 2 重力势能表达式 3 重力势能的特点 标量 状态量 相对量 有正负 4 重力势能与重力功 2 弹性势能 1 特点 标量 状态量 大小与形变量有关 2 弹性势能与弹力功 与路径无关 只取决于始 末位置的高度差 ep mgh wg ep wf ep 1 功是能量转化的量度 五 功能关系 2 几种具体情形 动能的变化 重力势能的变化 弹性势能的变化 机械能的变化 等于合力的功 ek w合 等于重力功的负值 ep wg 等于弹力功的负值 ep wf 等于除重力 弹力以外的力的功 e w其 摩擦生热 等于一对滑动摩擦力所做的功 q热 fs相 s相 两物体间的相对路程 c 例3 一质量为m的物体被人用手由静止竖直向上以加速度a匀加速提升h 关于此过程下列说法中不正确的是 a 提升过程中手对物体做功m a g hb 提升过程中合外力对物体做功mahc 提升过程中物体的动能增加m a g hd 提升过程中物体克服重力做功mgh c 例4 一人在高出地面h处抛出一个质量为m的小球 不计空气阻力 小球落地时的速率为v 则人抛球时对小球作的功为 a mv2 2b mv2 2 mghc mghd mv2 2 mgh b 例5 水平传送带匀速运动 速度大小为v 现将一小工件无初速地放到传送带上 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 设工件质量为m 它与传送带间的滑动摩擦系数为 则在工件相对传送带滑动的过程中 下列说法不正确的是 a 滑动摩擦力对工件做的功为mv2 2b 工件的机械能增量为mv2 2c 工件相对于传送带滑动的路程大小为d 传送带对工件做功为零e 系统发热为mv2 2f 因小工件放上去 电动机多作功mv2 d 六 机械能守恒定律 1 内容 2 条件 在只有重力和系统内弹簧弹力作功时 系统的总机械能保持不变 在只有重力和系统内弹簧弹力作功 只受重力 和系统内弹簧弹力 作用 只有重力 和系统内弹簧弹力 作功 其它力不作功 其它力作功的总和为零 系统没有机械能的损失 3 表达式 e1 e2 初态的机械能等于末态的机械能 先选参考面 ek增 ep减 动能的增加量等于势能的减小量 ea增 eb减 a物体机械能的增加量等于b物体机械能的减小量 思维程序 确定研究对象 受力分析 运动情况分析 确定是否只有重力作功 选择一个表达式列式 结合辅助方程求解 在涉及到的物理量主要是优先考虑 s h v 适用对象 系统 例1 关于机械能守恒 下列说法正确的是 a 只要物体所受合外力为零 物体机械能就守恒b 只有在只受重力情况下 物体机械能才守恒c 匀速运动的物体机械能一定守恒d 当物体只受重力作用时 其机械能一定守恒 d 例2 把质量为m的石头从高为h处以一定初速度抛出 影响石头落地时速度的大小的物理量是 a 石头的质量b 初速度的方向c 抛出点的高度d 以上各量都有关 c 例3 下列说法正确的是 a 摩擦力对物体一定做负功b 作匀速运动的物体机械能一定守恒c 做变速运动的物体可能没有力对它做功d 物体速度增加时 其机械能可能减少 cd 例5 两个物体的质量分别为m1 m2 且m1 m2 m1离地面高h 由静止开始运动 则m1落地后m2还能上升多高 滑轮的绳子的质量和摩擦不计 例4 总长为l链条放在光滑水平桌面上 下垂部分长为a 求整条链条全部离开桌面的瞬间的速度大小 解 选取桌面为参考面 由e1 e2 am l g a 2 m g l 2 mv2 2 v gl 1 a2 l2 解 ek增 ep减 m1gh m2gh m1 m2 v2 2 m2v2 2 m2gh h m1 m2 h m1 m2 例6 如图所示 一长为l的铁链挂在高为h的光滑的小滑轮上 开始下端平齐 处于静止状态 由于微小的一个挠动 从右边滑下 当其下端刚好触地时 速度为多少 解 铁链下滑时机械能守恒 取地面为参考平面 有 小结 1 用 e1 e2 式的表达式 一定要选参考面 2 物体若不是质点 高度取重心的高度 例7 一根细绳长为l 上端固定在o点 下端拴一个质量为m的小球 如图所示 在o点的正下方o 处有一个细长的钉子 拉起小球 使细绳呈水平 从静止释放 让小球向下摆动 当细绳碰到钉子后 要使小球能在竖直平面里绕钉子作圆周运动 求o 到o点的距离h应满足什么条件 a 答案 3l 5 h l 变式 若细绳能承受的最大拉力为9mg 则结果又怎样 答案 3l 5 h 3l 4 例8 a b两个摆球的质量相等 摆线长la lb 悬点等高 把两个小球拉至水平后 都从静止开始释放 不计阻力 当球到最低点时a a的动能大于b的动能 b a的重力势能大于b的重力势能c 两球的机械能相等d a球摆线的拉力大于b球摆线的拉力 ac 重庆理综 24