47-5-147-高考物理ppt.pdf

物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 考纲展示考纲展示 1 功和功率功和功率 2 动能和动能定理动能和动能定理 3 重力做功与重力势能重力做功与重力势能 4 功能关系 机械能守恒定律及其应用功能关系 机械能守恒定律及其应用 实验五 探究动能定理实验五 探究动能定理 实验六 验证机械能守恒定律实验六 验证机械能守恒定律 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 一一 理解能力理解能力 1 理解功的定义及公式理解功的定义及公式 2 理解功率的概念理解功率的概念 会区分平均功率和瞬时功率会区分平均功率和瞬时功率 3 理解动能定理的内容及表达式理解动能定理的内容及表达式 4 理解重力势能理解重力势能 弹性势能弹性势能 机械能的概念机械能的概念 5 理解机械能守恒定律及守恒条件理解机械能守恒定律及守恒条件 6 理解功是能量转化的量度理解功是能量转化的量度 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 二二 推理能力推理能力 1 会用牛顿运动定律推导动能定理会用牛顿运动定律推导动能定理 2 掌握做功和物体动能变化的关系掌握做功和物体动能变化的关系 3 掌握重力做功和重力势能改变的关系掌握重力做功和重力势能改变的关系 4 掌握摩擦力做功与产生内能的关系掌握摩擦力做功与产生内能的关系 5 掌握各种具体的功与相对应能量变化的关系掌握各种具体的功与相对应能量变化的关系 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 三三 分析综合能力分析综合能力 1 会分析机车的两种启动方式的运动过程会分析机车的两种启动方式的运动过程 2 掌握应用动能定理的步骤并能熟练地运用掌握应用动能定理的步骤并能熟练地运用 3 树立守恒观点树立守恒观点 掌握寻找守恒量解决问题的方掌握寻找守恒量解决问题的方 法法 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 本专题属于高考重点考查的内容本专题属于高考重点考查的内容 常以选择题的常以选择题的 形式对功形式对功 功率功率 动能动能 重力势能重力势能 弹性势能等概念进行弹性势能等概念进行 考查考查 2 高考对本专题的考查题型多样高考对本专题的考查题型多样 考查角度多变考查角度多变 大部分试题都与牛顿定律大部分试题都与牛顿定律 圆周运动等知识相互联系综合圆周运动等知识相互联系综合 出题出题 许多试题思路隐蔽许多试题思路隐蔽 过程复杂过程复杂 难度较大难度较大 且常与且常与 实际生活相联系实际生活相联系 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 3 复习功和功率时应从恒力做功复习功和功率时应从恒力做功 变力做功变力做功 平均平均 功率功率 瞬时功率瞬时功率 正功正功 负功多角度进行训练负功多角度进行训练 动能定理动能定理 的复习的复习 明确是物体受到的所有力做的功的总和才等于物明确是物体受到的所有力做的功的总和才等于物 体动能的变化体动能的变化 而不是某一力的功而不是某一力的功 4 机械能守恒定律要根据具体问题选取不同的形式机械能守恒定律要根据具体问题选取不同的形式 使问题的处理变得简捷使问题的处理变得简捷 选取选取 Ek Ep列方程列方程 具有省略具有省略 参考平面的好处参考平面的好处 用用Ek Ep 恒量列方程 恒量列方程 用在势能容易用在势能容易 表达的场合表达的场合 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 第一单元第一单元 功和功率功和功率 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 做功的两个必要条件 做功的两个必要条件 和物体在力的方向上和物体在力的方向上 发生的发生的 2 公式 公式 W 适用于适用于 做功做功 其中其中 为为 F l方向间夹角方向间夹角 l为物体对地的位移为物体对地的位移 力力 位移位移 Flcos 恒力恒力 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 3 功的正负判断功的正负判断 夹角夹角 功的正负功的正负 90 力对物体做力对物体做 或者说物体 或者说物体 这这 个力做了功个力做了功 90 力对物体力对物体 正功正功 负功负功 克服克服 不做功不做功 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 功率的物理意义 描述力对物体做功的功率的物理意义 描述力对物体做功的 2 公式公式 1 P P为时间为时间t内的内的 2 P 为为F与与v的夹角的夹角 若若v为平均速度为平均速度 则则P为为 若若v为瞬时速度为瞬时速度 则则P为为 快慢快慢 平均功率平均功率 Fvcos 平均功率平均功率 瞬时功率瞬时功率 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 3 额定功率与实际功率额定功率与实际功率 1 额定功率 机械长时间额定功率 机械长时间 而不损坏机械的而不损坏机械的 输出功率输出功率 2 实际功率 机械实际功率 机械 时的输出功率时的输出功率 实际功率可以小于或等于实际功率可以小于或等于 特别提醒 特别提醒 功和功率都是标量功和功率都是标量 其中功的正负仅说明其中功的正负仅说明 能量的转化方向能量的转化方向 正常工作正常工作 实际工作实际工作 最大最大 额定功率额定功率 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 根据力和位移的方向的夹角判断根据力和位移的方向的夹角判断 此法常用于恒此法常用于恒 力功的判断力功的判断 2 根据力和瞬时速度方向的夹角判断根据力和瞬时速度方向的夹角判断 此法常用于此法常用于 判断质点做曲线运动时变力的功判断质点做曲线运动时变力的功 夹角是锐角力做正功夹角是锐角力做正功 钝角力做负功钝角力做负功 直角力不做功直角力不做功 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 3 从能量的转化角度来进行判断从能量的转化角度来进行判断 若有能量转化若有能量转化 则应有力做功则应有力做功 此法常用于判断两个相联系的物体此法常用于判断两个相联系的物体 图图1 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 举例 如图举例 如图1所示所示 弧面体弧面体a放在光滑水平面上放在光滑水平面上 弧面弧面 光滑光滑 使物体使物体b自弧面的顶端自由下滑自弧面的顶端自由下滑 试判定试判定a b间弹间弹 力做功的情况力做功的情况 从能量转化的角度看从能量转化的角度看 当当b沿弧面由静止沿弧面由静止 下滑时下滑时 a就由静止开始向右运动就由静止开始向右运动 即即a的动能增大了的动能增大了 因因 此此b对对a的弹力做了正功的弹力做了正功 由于由于a和和b组成的系统机械能守恒组成的系统机械能守恒 a的机械能增加的机械能增加 b的机械能一定减少的机械能一定减少 因此因此a对对b的支持力的支持力 对对b一定做了负功一定做了负功 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 判断力做功的正负问题判断力做功的正负问题 关键要明确判断哪个力做的关键要明确判断哪个力做的 功功 应根据具体问题选择合适的方法应根据具体问题选择合适的方法 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 利用功的定义式利用功的定义式W Flcos 求功求功 1 公式中公式中F l必须对应同一物体必须对应同一物体 l为物体相对地面为物体相对地面 的位移的位移 为为F l的夹角的夹角 2 此式一般情况下只适用于求恒力的功此式一般情况下只适用于求恒力的功 2 变力做功的计算方法参见章末变力做功的计算方法参见章末 方法规律探究方法规律探究 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 3 一对作用力与反作用力做功特点一对作用力与反作用力做功特点 一对作用力和反作用力作用效果是不相关的一对作用力和反作用力作用效果是不相关的 它们作它们作 用的对象不同用的对象不同 虽然等大虽然等大 反向反向 因此在同一段时间内做因此在同一段时间内做 的总功可能为正的总功可能为正 可能为负可能为负 也可能为零 作用力和反作也可能为零 作用力和反作 用力均可以做正功用力均可以做正功 负功或不做功 一对互为作用反作用负功或不做功 一对互为作用反作用 的摩擦力做的总功可能为零的摩擦力做的总功可能为零 静摩擦力静摩擦力 也可能为负也可能为负 滑动滑动 摩擦力摩擦力 但不可能为正但不可能为正 另外一对作用力另外一对作用力 反作用力的反作用力的 总功的数值与参考系的选择无关总功的数值与参考系的选择无关 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 计算功率的两个公式的比较计算功率的两个公式的比较 P 是一段时间内的功率的平均值是一段时间内的功率的平均值 是定义是定义 式式 但只能计算平均功率但只能计算平均功率 P Fv 是决定式是决定式 可以计算功率的平均值可以计算功率的平均值 此时此时v代代 入平均速度入平均速度 也可以计算瞬时值也可以计算瞬时值 此时此时v代入瞬时速度代入瞬时速度 可以用图表形象记忆可以用图表形象记忆 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 2 额定功率与实际功率额定功率与实际功率 额定功率反映了机械做功能力或机械所能承担的额定功率反映了机械做功能力或机械所能承担的 任任 务务 机械运行时的实际功率可以小于额定功率机械运行时的实际功率可以小于额定功率 也可以也可以 等于额定功率等于额定功率 称满负荷运行称满负荷运行 还可以在短时间内略大于还可以在短时间内略大于 额定功率额定功率 称超负荷运行称超负荷运行 但机械不能长时间处于超负荷但机械不能长时间处于超负荷 运转运转 那样会损坏机械那样会损坏机械 缩短其寿命缩短其寿命 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 对机车等交通工具类问题对机车等交通工具类问题 应明确应明确P Fv中中 P为发为发 动机的实际功率动机的实际功率 机车正常行驶中实际功率小于等于其额机车正常行驶中实际功率小于等于其额 定功率 定功率 F为发动机为发动机 机车机车 的牵引力 的牵引力 v为机车的瞬时速为机车的瞬时速 度度 机车以恒定功率启动和匀加速启动的区别 机车以恒定功率启动和匀加速启动的区别 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 机车以恒定功率启动的运动过程机车以恒定功率启动的运动过程 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 所以机车达最大速度时所以机车达最大速度时a 0 F Ff P Fvmax Ffvmax 这一启动过程的这一启动过程的v t关系如图关系如图2 a 所示所示 图图2 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 2 机车以恒定加速度启动的运动过程的机车以恒定加速度启动的运动过程的v t关系图关系图 象如图象如图2 b 所示所示 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 解决机车启动问题解决机车启动问题 关键要弄清是恒定功率关键要弄清是恒定功率 启动还是恒定加速度启动启动还是恒定加速度启动 然后根据然后根据P Fv 结合结合 牛顿第二定律进行过程分析牛顿第二定律进行过程分析 得出结论得出结论 此时注意此时注意 F为机车的牵引力而不是合外力为机车的牵引力而不是合外力 2 解决机车以恒定加速度启动的问题的变加速解决机车以恒定加速度启动的问题的变加速 运动阶段时运动阶段时 功率不变功率不变 阻力不变阻力不变 一般按功能关一般按功能关 系处理问题系处理问题 如如Pt Ffx Ek 可求变加速直线运可求变加速直线运 动过程中机车的位移等动过程中机车的位移等 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 例例1 如图如图3所示所示 一质量为一质量为m 2 0 kg的物体从的物体从 半径为半径为R 5 0 m的圆弧的的圆弧的A端端 在拉力作用下沿圆弧缓慢在拉力作用下沿圆弧缓慢 运动到运动到B端端 圆弧圆弧AB在竖直平面内在竖直平面内 拉力拉力F大小不变始终大小不变始终 为为15 N 方向始终与物体在该点的切线成方向始终与物体在该点的切线成37 角角 圆弧所圆弧所 对应的圆心角为对应的圆心角为60 BO边为竖直方向边为竖直方向 求这一过程中 求这一过程中 g取取10 m s2 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 拉力拉力F做的功做的功 2 重力重力G做的功做的功 3 圆弧面对物体的支持力圆弧面对物体的支持力FN做的功做的功 4 圆弧面对物体的摩擦力圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功做的功 图图3 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 1 将圆弧将圆弧 分成很多小段分成很多小段 l1 l2 ln 拉力在每小段上做的功为 拉力在每小段上做的功为 W1 W2 Wn 因拉 因拉 力力 F 大小不变 方向始终与物体在该点的切线成大小不变 方向始终与物体在该点的切线成 37 角 角 所以 所以 W1 Fl1cos37 W2 Fl2cos37 Wn Flncos37 所以所以 WF W1 W2 Wn Fcos37 l1 l2 ln Fcos37 3R 20 J 62 8 J 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 2 重力重力G做的功做的功WG mgR 1 cos60 50 J 3 物体受的支持力物体受的支持力FN始终与物体的运动方向垂直始终与物体的运动方向垂直 所以所以WFN 0 4 因物体在拉力因物体在拉力F作用下缓慢移动作用下缓慢移动 动能不变动能不变 由动由动 能定理知 能定理知 WF WG Wf 0 所以所以Wf WF WG 62 8 50 J 12 8 J 答案 答案 1 62 8 J 2 50 J 3 0 4 12 8 J 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 高分通道高分通道 在遇到求功的问题时在遇到求功的问题时 一定要注意分析是求恒力做的一定要注意分析是求恒力做的 功还是变力做的功功还是变力做的功 如果是求变力做的功如果是求变力做的功 看能否转化为看能否转化为 求恒力做功的问题求恒力做功的问题 不能转化的不能转化的 还可以借助动能定理和还可以借助动能定理和 能量守恒定律来求解能量守恒定律来求解 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 变式变式1 人在人在A点拉着绳通过一定滑轮吊起质量点拉着绳通过一定滑轮吊起质量m 50 kg的物体的物体 如图如图4所示所示 开始绳与水平方向夹角为开始绳与水平方向夹角为60 当人匀速提起重物由当人匀速提起重物由A点沿水平方向运动点沿水平方向运动s 2 m到到B点点 此时绳与水平方向成此时绳与水平方向成30 角角 求人对绳的拉力做了多少功求人对绳的拉力做了多少功 g取取10 m s2 图图4 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 从人的角度考虑从人的角度考虑 力的大小和方向都在变化力的大小和方向都在变化 不易用功的定义式直接求解不易用功的定义式直接求解 但如果巧选物体为研究对象但如果巧选物体为研究对象 再结合平衡条件可顺利找到答案再结合平衡条件可顺利找到答案 由分析可知由分析可知 人对绳的拉力做的功与绳对物体的拉力人对绳的拉力做的功与绳对物体的拉力 做的功是相同的做的功是相同的 而由于匀速提升物体而由于匀速提升物体 故物体处于平衡故物体处于平衡 状态状态 可知绳上拉力可知绳上拉力F mg 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 而重物上升的高度而重物上升的高度h等于右侧绳子伸长量等于右侧绳子伸长量 l 由几何关系易求由几何关系易求 L 1 46 m 所以所以 人对绳子的拉力做的功人对绳子的拉力做的功 W F l mgh 500 1 46 J 730 J 答案 答案 730 J 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 例例2 如图如图5所示所示 重物的质重物的质 量为量为1 kg 动滑轮质量不计动滑轮质量不计 竖直向上竖直向上 拉动细绳拉动细绳 使重物从静止开始以使重物从静止开始以5 m s2 的加速度上升的加速度上升 则拉力则拉力F在在1 s内对物体内对物体 做的功为多大做的功为多大 拉力拉力F在在1 s末的瞬时功末的瞬时功 率是多大率是多大 g取取10 m s2 图图5 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 对物体和滑轮受力分析对物体和滑轮受力分析 由牛顿第二定律得 由牛顿第二定律得 2F mg ma 由运动学规律可得在由运动学规律可得在1 s内物体上升的高度和内物体上升的高度和1 s末的末的 速度分别为速度分别为h at2 v at 根据动滑轮的特点以及功的定义可得根据动滑轮的特点以及功的定义可得 在在1 s内力内力F做的功为做的功为W F 2h 1 s末力末力F对物体做功的瞬时功率为对物体做功的瞬时功率为P F 2v 联立上述方程联立上述方程 代入数据可得 代入数据可得 W 37 5 J P 75 W 答案 答案 37 5 J 75 W 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 高分通道高分通道 此题易出现直接套用公式此题易出现直接套用公式W Flcos P Fv来计算来计算 的错误的错误 主要原因是对公式主要原因是对公式W Flcos 中中 l 的意义理解的意义理解 不透造成的不透造成的 l 应是力应是力F作用点的对地位移作用点的对地位移 公式公式P Fv中中 v 应是力作用点的速度应是力作用点的速度 与物体的速度不一定相与物体的速度不一定相 同同 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 变式变式2 质量质量m 5 0 kg的物体的物体 以以10 m s的速度水平的速度水平 抛出抛出 求抛出后第求抛出后第1 s内重力做功的平均功率和抛出后第内重力做功的平均功率和抛出后第1 s末的瞬时功率末的瞬时功率 g取取10 m s2 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 小球抛出后做平抛运动 小球抛出后做平抛运动 1 s 内下落高度内下落高度 h 1 2gt 2 5 m 在竖直方向上的速度在竖直方向上的速度 vy gt 10 m s 重力做功重力做功 W mgh 5 0 10 5 J 250 J 1 s 内平均功率内平均功率 P W t 250 1 W 250 W 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 s末重力做功的瞬时功率为末重力做功的瞬时功率为 P瞬 瞬 mg vy 5 0 10 10 W 500 W 答案 答案 250 W 500 W 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 例例3 2010年济宁模拟年济宁模拟 汽车发动机的额定功率为汽车发动机的额定功率为 60 kW 汽车的质量为汽车的质量为5 103 kg 汽车在水平路面上行驶汽车在水平路面上行驶 时时 阻力是车重的阻力是车重的0 1倍倍 g取取10 m s2 试求 试求 1 若汽车保持额定功率不变从静止起动若汽车保持额定功率不变从静止起动 汽车所能达汽车所能达 到的最大速度是多大到的最大速度是多大 当汽车的加速度为当汽车的加速度为2 m s2时速度是时速度是 多大多大 2 若汽车从静止开始若汽车从静止开始 保持以保持以0 5 m s2的加速度做匀的加速度做匀 加速直线运动加速直线运动 这一过程能维持多长时间这一过程能维持多长时间 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 汽车运动中所受阻力大小为 汽车运动中所受阻力大小为 Ff 0 1mg 1 当当 a 0 时速度最大 牵引力最小等于时速度最大 牵引力最小等于 Ff的大的大 小 小 则最大速度则最大速度 vm P Ff 联立联立 解得 解得 vm 12 m s 设汽车加速度为设汽车加速度为 2 m s2时牵引力为时牵引力为 F1 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 由牛顿第二定律 由牛顿第二定律 F1 Ff ma 此时汽车速度此时汽车速度 v1 P F1 联立联立 并代入数据得并代入数据得 v1 4 m s 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 2 当汽车以当汽车以 a 0 5 m s2匀加速时 设牵引力为匀加速时 设牵引力为 F2 由牛顿第二定律 由牛顿第二定律 F2 Ff ma 汽车匀加速过程所能达到的最大速度汽车匀加速过程所能达到的最大速度 vt P F2 联立联立 并代入数据解得 并代入数据解得 t vt a 16 s 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 答案 答案 1 12 m s 4 m s 2 16 s 高分通道高分通道 机车起动问题一定要注意是恒定功率起动还是恒加速机车起动问题一定要注意是恒定功率起动还是恒加速 度起动度起动 但不管是哪一种起动方式但不管是哪一种起动方式 对发动机而言对发动机而言P F v对任何一个时刻总是成立的对任何一个时刻总是成立的 其中其中F为牵引力为牵引力 而不而不 是车辆所受的合外力是车辆所受的合外力 牛顿第二定律牛顿第二定律F Ff ma也总是成也总是成 立的立的 利用以上两个关系式与运动学公式等即可解决此类利用以上两个关系式与运动学公式等即可解决此类 问题问题 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 变式变式3 如图如图6所示为牵引力所示为牵引力F和车速倒数和车速倒数1 v的关系的关系 图象图象 若一汽车质量为若一汽车质量为2 103 kg 它由静止开始沿平直公它由静止开始沿平直公 路行驶路行驶 且行驶中阻力恒定且行驶中阻力恒定 设其中最大车速为设其中最大车速为30 m s 则则 图图6 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 A 汽车所受阻力为汽车所受阻力为2 103 N B 汽车在车速为汽车在车速为15 m s时时 功率为功率为6 104 W C 汽车匀加速运动的加速度为汽车匀加速运动的加速度为3 m s2 D 汽车匀加速所需时间为汽车匀加速所需时间为5 s 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 由由 F 1 v图象分析出 在 图象分析出 在 v 10 m s 的过程中 的过程中 汽车做匀加速运动 而速度在汽车做匀加速运动 而速度在 10 30 m s 的过程中 的过程中 F k1 v 可见 可见 P Fv k 功率恒定 速度功率恒定 速度 v 30 m s 时时 的牵引力与阻力相等 的牵引力与阻力相等 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 由图可知 汽车达到最大速度由图可知 汽车达到最大速度 v 30 m s 对应的牵对应的牵 引力等于阻力为引力等于阻力为 2 103 N A 正确 在正确 在 vW2 B W1 W2 C W1 W2 D 无法比较无法比较 图图8 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 设轨道水平部分的长度为设轨道水平部分的长度为 x 对于倾角为 对于倾角为 的轨道 斜面长的轨道 斜面长 L x cos 物体所受摩擦力的大小 物体所受摩擦力的大小 Ff mgcos 物体克服摩擦力所做的功 物体克服摩擦力所做的功 W Ff L mgcos x cos mgx 由于两轨道的水平部分相等 所由于两轨道的水平部分相等 所 以以 W1 W2 B 正确 正确 答案 答案 B 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 5 2009年宁夏卷年宁夏卷 质量为质量为m的物体静止在光滑水平面的物体静止在光滑水平面 上上 从从t 0时刻开始受到水平力的作用时刻开始受到水平力的作用 力的大小力的大小F与时与时 间间t的关系如图的关系如图9所示所示 力的方向保持不变力的方向保持不变 则则 图图9 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 A 3t0时刻的瞬时功率为时刻的瞬时功率