高三物理用能量观点解决力学问题课件.ppt

南县方谷学校朱付文 用能量观点解决力学问题 重力做功 弹力做功 弹性势能变化 合外力做功 动能的变化 除弹力和重力之外其他力做功 机械能的变化 滑动摩擦力与介质阻力做功 系统内能的变化 电场力做功 电势能变化 安培力做功 电能变化 做功 能量变化 功是能量转化的量度 重力势能变化 例一 2007北京 18分 环保汽车将为2008年奥运会场馆服务 某辆以蓄电池为驱动能源的环保汽车 总质量 3 103 当它在水平路面上以v 36 h的速度匀速行驶时 驱动电机的输入电流i 50a 电压u 300v 在此行驶状态下 1 求驱动电机的输入功率p电 2 若驱动电机能够将输入功率的90 转化为用于牵引汽车前进的机械功率p机 求汽车所受阻力与车重的比值 g取10m s2 3 略 1 驱动电机的输入功率 2 在匀速行驶中 汽车所受阻力与车重之比 这是一道sts问题 绿色奥运 太阳能及计算太阳辐射功率 解决这类问题应从最基本的概念 功率 规律 能量守恒定律 和方法出发分析 思考 2007年全国仅考这一题 所以奥运还将是今年的一大考点 重力加速度引起的破纪录问题 自行车比赛时的转弯问题 举重过程中的能量问题 田径跑步项目中功率和速度问题 蹦床项目中的 图象问题等 例题二 江苏 19 16分 如图所示 一轻绳吊着粗细均匀的棒 棒下端离地面高h 上端套着一个细环 棒和环的质量均为m 相互间最大静摩擦力等于滑动摩擦力kmg k 1 断开轻绳 棒和环自由下落 假设棒足够长 与地面发生碰撞时 触地时间极短 无动能损失 棒在整个运动过程中始终保持竖直 空气阻力不计 求 1 棒第一次与地面碰撞弹起上升过程中 环的加速度 2 从断开轻绳到棒与地面第二次碰撞的瞬间 棒运动的路程s 3 从断开轻绳到棒和环都静止 摩擦力对环及棒做的总功w 1 方向竖直向上 2 3 棒第一次弹起经过t1时间 与环达到相同速度v 环的速度 棒的速度 环的位移 棒的位移 解得 棒环一起下落至地 解得 同理 环第二次相对棒的位移 环相对棒的总位移 得 用能量观点如何解 总结与预测 1 一般来说 用动量和能量观点比力学观点解题简便 2 一般地 研究某一物体所受力的瞬时作用与物体运动状态的关系时用力的观点解 物体受到力的持续作用发生运动状态改变时 用动量和能量观点解 例题三 2007全国ii 假定地球 月球都静止不动 用火箭从地球沿地月连线向月球发射一探测器 假定探测器在地球表面附近脱离火箭 用w表示探测器从脱离火箭处飞到月球的过程中克服地球引力做的功 用ek表示探测器脱离火箭时的动能 若不计空气阻力 则a ek必须大于或等于w 探测器才能到达月球b ek小于w 探测器也可能到达月球c 探测器一定能到达月球d 探测器一定不能到达月球 动能定理解题的基本思路 1 选取研究对象 明确它的运动过程 2 分析研究对象的受力情况和各个力的做功情况 受哪些力 每个力是否做功 做正功还是负功 做多少功 然后求各个外力做功的代数和 3 明确物体在过程始末状态的动能和 4 列出动能定理的方程及其他必要的解题方程 进行求解 例题四 弹性小球从某一高度h下落到水平地面上 与水平地面碰撞后弹起 假设小球与地面的碰撞过程中没有能量损失 但由于受到大小不变的空气阻力的影响 使每次碰撞后弹起上升的高度是碰撞前下落高度的3 4 为使小球弹起后能上升到原来的高度h 则需在小球开始下落时 在极短时间内给它一个多大的初速度vo 才能弹回到原来的高度h 某同学对此解法是 由于只能上升h 所以机械能的损失为 只要补偿损失的机械能即可回到原来的高度 因此2mvo2 得vo 你同意上述解法吗 若不同意 请简述理由并求出你认为正确的结果 不同意 该学生只考虑小球回到h后要继续上升所需克服重力做功的动能 忽略了继续上升时还要有能量克服空气阻力做功 总结与预测 1 应用能量观点解题时 一定要认真分析过程 分析研究对象的受力情况 各力的做功情况 然后选择合适的规律 用动能定律解题还要弄清外力的功的正负及运动过程的首未状态的动能 同时还要注意位移必须是相对地面的 2 题中给出错解或不完全解 让考生改正或补充完整 这是的近年来出现的一种新题型 同学们要学会跳出出题者给出的思维陷阱 例题四 2005全国i 24 如图 质量为 1的物体a经一了轻质弹簧与下方地面上的质量为 2的物体b相连 弹簧的劲度系数为 一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮 一端连着物体a 另一端连一轻挂钩 开始时各段绳都处于伸直状态 a上方的一段绳沿竖直方向 现在挂钩上挂一质量为 3的物质c并从静止状态释放 已知它 若将c换成一个质量为 1 3 的物体d 仍从上述位置由静止状态释放 则这次大小是多少 已知重力加速度为 a b都处于静止状态 恰能使b离开地面但不继续上升 b刚地时d的速度 开始时 a b静止 设弹簧压缩量为x1 有 挂c并释放后 c向下运动 a向上运动 设b刚要离地时 弹簧伸长量为x2 有 b不再上升 表示此时a和c的速度为零 c已降到其最低点 由机械能守恒 与初始状态相比 弹簧弹性势能的增加量为 c换成d后 当b刚离地时弹簧势能的增量与前一次相同 由能量关系得 由 式得 由 式得 应用机械能守恒定律的解题思路 1 明确研究对象 即哪些物体参与了动能合势能的相互转化 选择合适的初态和末态 2 分析物体的受力并分析各个力的做功 看是否符合机械能守恒的条件 只有符合条件才能应用机械能守恒定律 3 正确选择机械能守恒定理的表达式列方程 可分过程列式 也可对全过程列式 4 求解结果并说明物理意义 总结与预测 1 弹性势能概念在考纲中为i级要求 公式e 1 2 x2不作要求 但高考中却以能力较高要求的题型出现 对此类问题要在充分理解题意的基础上 把握弹性势能的变化情况 运用机械能守恒