高三物理第一轮复习机械能.doc

2015届最新高三物理第一轮复习机械能第一节功和功率一、本节主要知识：1.判断力是否对物体做功的方法。2.恒力的功的计算方法。3.力的瞬时功率和平均功率。4.功是标量运算法则为代数运算。5.理解特殊性质的力做功的特点（与路程有关）。6.掌握仅由重力引起的正压力作用下的直线运动过程的摩擦力做功计算。7.理解曲线运动过程中滑动摩擦力做功的比较和计算方法。8.初步掌握系统摩擦力做功的特点。1.功是力的空间积累效应。它和位移相对应（也和时间相对应）。计算功的方法有两种：按照定义求功。即：W=Fscos。 在高中阶段，这种方法只适用于恒力做功。当时F做正功，当时F不做功，当时F做负功。这种方法也可以说成是：功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积。用动能定理W=Ek或功能关系求功。当F为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功。 这种方法的依据是：做功的过程就是能量转化的过程，功是能的转化的量度。如果知道某一过程中能量转化的数值，那么也就知道了该过程中对应的功的数值。(3)会判断正功、负功或不做功。判断方法有：用力和位移的夹角判断;用力和速度的夹角判断定;用动能变化判断.(4)了解常见力做功的特点:重力做功和路径无关，只与物体始末位置的高度差h有关：W=mgh，当末位置低于初位置时，W0，即重力做正功；反之则重力做负功。滑动摩擦力做功与路径有关。当某物体在一固定平面上运动时，滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力与路程的乘积。在弹性范围内，弹簧做功与始末状态弹簧的形变量有关系。（5）一对作用力和反作用力做功的特点：一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零；一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力），但不可能为正。2.功率是描述做功快慢的物理量。（1）功率的定义式：，所求出的功率是时间t内的平均功率。（2）功率的计算式：P=Fvcos，其中是力与速度间的夹角。该公式有两种用法：求某一时刻的瞬时功率。这时F是该时刻的作用力大小，v取瞬时值，对应的P为F在该时刻的瞬时功率；当v为某段位移（时间）内的平均速度时，则要求这段位移（时间）内F必须为恒力，对应的P为F在该段时间内的平均功率。(3)重力的功率可表示为PG=mgVy，即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分速度之积。第一类型：判断力对物体是否做功F例题一：在斜面上放置一质量为m的物体，用力F推斜面在水平面内匀速运动，则m受到的各力对m做功分析？课堂练习1：下面列举的哪几种情况下所做的功是零（ ）A卫星做匀速圆周运动，地球引力对卫星做的功B平抛运动中，重力对物体做的功C举重运动员，扛着杠铃在头上的上方停留10s，运动员对杠铃做的功D木块在粗糙水平面上滑动，支持力对木块做的功课堂练习2：将质量为m的物体放在木板上，随木板绕其一端缓慢转动到水平位置，物体与木板保持相对静止。则物体所受的各力做功情况？BAO课堂练习3如图所示，木板可绕固定的水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中，物块的重力势能增加了2J。用FN表示物块受到的支持力，用Ff表示物块受到的静摩擦力。在这一过程中，以下判断正确的是（ ）AFN和Ff对物块都不做功BFN对物块做功为2J，Ff对物块不做功CFN对物块不做功，Ff对物块做功为2JDFN和Ff对物块所做的总功为4J例题二：小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，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，做功不为零；D不垂于接触面，做功不为零。第二类型：特殊力做功的计算F例题三：质量为M的均匀木板长为L在最低点施加力F，使木板由竖直方向转动时，F和板的重力所做的功为多少？基础练习1.质量为m 的跳高运动员先后用背越式和跨越式两种跳高方式跳过某一高度，该高度比他起跳时的重心高出h，则他从起跳后至跃过横杆的过程中克服重力所做的功（ ）A都必须大于mghB都不一定大于mghC用背越式不一定大于mgh，用跨越式必须大于mghD用背越式必须大于mgh，用跨越式不一定大于mgh图（a）图（b）基础练习2如图（a）所示，一根质量为M的链条一半放在光滑的水平桌面上，另一半挂在桌边，将链条由静止释放，链条刚离开桌面时的速度为v1。然后在链条两端各系一个质量为m的小球，把链条一半和一个小球放在光滑的水平桌面上，另一半和另一个小球挂在桌边，如图（b）所示。又将系有小球的链条由静止释放，当链条和小球刚离开桌面时的速度为v2（设链条滑动过程中始终不离开桌面）。求：（1）图（a）中链条从开始时刻到离开桌子边缘时的过程中重力的功（2）图（b）中链条从开始时刻到离开桌子边缘时的过程中系统重力的功（3）比较V1和V2的大小（利用动能定理和连接体的速度关系求解）基础练习3一质量不计的直角形支架两端分别连接质量为m和2m的小球A和 B支架的两直角边长度分别为2L和L，支架可绕固定轴O在竖直平面内转动，如图所示开始时OA边处于水平位置，由静止释放，不计任何阻力转动中系统绕O点的合力距为零时，AB系统的重力做功 。例题四：如图所示，A B和C D为半径为R=l m的1/4圆弧形光滑轨道，B C为一段长2m的水平轨道质量为2 kg的物体从轨道A端由静止释放，若物体与水平轨道B C间的动摩擦因数为0.1，求：（l）物体第1次沿C D弧形轨道可上升的最大高度（2）物体最终停下来的位置与B点的距离。RRABCD课堂练习1.一个质量m2.5kg的物体，由于受到一个水平力F=8N的作用，在水平面上沿着x轴做直线运动，其位移与时间的关系是x16t2t2，式中以米为单位，以秒为单位从开始运动到5s末物体所经过的路程为_，水平力F所做的功为_ _J。克服摩擦力的功 J例题五：如图所示, 质量相同的物体分别自斜面AC和BC的顶端由静止开始下滑, 物体与两斜面间的动摩擦因数相同, 物体滑至斜面底部C点时的动能分别为EA和EB 下滑过程中克服摩擦力所作的功分别为WA和WB则（ ）AEAEB， WA=WB BEA=EB， WAWBCEAEB， WAWB DEAEB， WAWB 课堂练习1.当前，高楼遇险逃生措施及训练引起高度关注。有人设想在消防云梯上再伸出轻便的滑竿解救受困人员，解决云梯高度不够高的问题。如图所示，在一次消防演习中模拟解救被困人员，为了安全，被困人员使用安全带上挂钩挂在滑竿上从高楼A点沿滑杆下滑逃生。滑杆由AO、OB两段直杆通过光滑转轴在O处连接，将被困人员和挂钩理想化为质点，且通过O点的瞬间没有机械能的损失。AO长为=5m，OB长为=10m。竖直墙与云梯上端点B的间距=11m。滑杆A端用挂钩钩在高楼的固定物上，可自由转动。B端用铰链固定在云梯上端。挂钩与两段滑杆间动摩擦因数均为=0.8，若测得OB与竖直方向夹角为53。(=10m/s2)（1）求被困人员在滑杆AO上下滑时加速度的大小及方向。（sin37=0.6，cos37=0.8）（2）物体从A到B的过程中重力的功和克服摩擦力的功。例题六：如图所示，一物块以6m/s的初速度从曲面A点，运动到B点速度仍为6m/s，若物块以5m/s的初速度仍由A点下滑，则它运动到B点时的速度（ ）A大于5m/sB等于5m/sC小于5m/sD条件不足，无法计算ABv例题七：如图所示，传送带保持V= 4m/s的速度水平匀速运动，将质量为1kg的物块无初速度地放在A端，若物块与皮带间动摩擦因数为0.2，A、B两端相距6m，则物块从A到B的过程中，则:(1)皮带摩擦力对物块所作的功为多少？(2)产生的摩擦热又是多少？(3)传送带的电动机做的功是多少？第三类型：功率的计算例题八：如图所示，质量为20g的小球从1/4圆周长的圆弧形轨道上自由滑下，离开圆弧轨道后做平抛运动，如果圆弧轨道的半径R=20cm，水平射程L=60cm，不计空气阻力，试求小球运动过程中重力的功以及即将落地时重力的功率？课堂练习1.质量相同的两个物体，分别在地球和月球表面以相同的初速度竖直上抛，已知月球表面的重力加速度比地球表面重力加速度小，若不计空气阻力，下列说法中正确的是（ ）A.物体在地球表面时的惯性比在月球表面时的惯性大B.物体在地球表面上升到最高点的时间比在月球表面上升到最高点的时间长C.落回抛出点时，重力做功的瞬时功率相等D.在上升到最高点的过程中，它们的重力势能变化量相等课堂练习2两个完全相同的小球A、B，在同一高度处以相同大小的初速度分别水平抛出和竖直向上抛出，下列说法中正确的是（ ）A两小球落地时的速度相同B两小球落地时，重力的瞬时功率相同C从开始运动至落地，重力对两小球做功相同D从开始运动至落地，重力对两小球做功的平均功率相同123课堂练习3如图所示，有三个斜面1、2、3，斜面1与2底边相同，斜面2和3高度相同，同一物体与三个斜面的动摩擦因数相同，若物体分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端时，三种情况下物体（ ）A.损失的机械能E1E2E3B.到达斜面底端时的速度v1v2v3C.到达斜面底端时重力的瞬时功率P1P2P3D.沿斜面运动的时间t1t2t3例题九：额定功率为80KW的汽车，在平直公路上行驶的最大速度是20m/s，汽车的质量为2t，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小是2m/s2，运动过程中阻力不变。求：（1）汽车受到的阻力多大？ （2）3s末汽车的瞬时功率是多大？（3）汽车维持匀加速运动的时间是多少？FL课堂练习1.如图所示，木箱高为L，其底部有一个小物体Q（可视为质点），现用力竖直向上拉木箱，使木箱由静止开始向上运动。若保持拉力的功率不变，经过时间t，木箱达到最大速度，这时让木箱突然停止，小物体会继续向上运动，且恰能到达木箱顶端。已知重力加速度为g，不计空气阻力，则木箱的最大速度为 ，时间t内木箱上升的高度为 。课堂练习2.某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v-t图像，（除2s-10s时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线）已知在小车的运动过程中，214s时间内小车牵引力的功率保持不变，14s末停止遥控让小车自由滑行，小车的质量m1.0kg，可以认为小车在整个过程中受到的阻力大小不变。求： v/ms-1t/sO362101814（1）小车所受阻力的大小；（2）小车匀速行驶阶段的功率P；（3）小车在加速运动过程中的位移大小。2014届高三物理最新试题分类汇编功和功率1.如图，在匀加速向左运动的车厢中，一人用力向前推车厢，若人与车厢始终保持相对静止，则下列结论正确的是（ ）aA.人对车厢做正功 B.人对车厢做负功 C.人对车厢做不做功 D.无法确定 2.关于力对物体做功，如下说法正确的是（ ）A.滑动摩擦力对物体一定做负功。B.静摩擦力对物体可能做正功。C.作用力的功与反作用力的功其代数和一定为零。D.合外力对物体不做功，物体一定处于平衡状态。3.质量为10kg的物体在F200 N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角37O力F作用2秒钟后撤去，物体在斜面上继续上滑了1.25秒钟后，速度减为零物体与斜面间的动摩擦因数=0.25，求：推力F和摩擦力做的功？。 （已知 sin37o06，cos37O08，g10 m/s2）4.如下图，绳的一端固定于墙的处，另一端通过滑轮沿与水平方向成角施一恒力F，使木块水平向右移动了S距离，则在此过程中，此恒力对木块所做的功为（ ）A.FScos B.FS(1+cos) C.2FS D.2FScos5.长木板B放在光滑水平面上，小物体A以水平初速度v0滑上B的上表面,它们的速度随时间变化的情况如图所示，则A与B的质量之比为_；B的长度至少为_；A克服摩擦力做的功与摩擦力对B做的功之比为_。F6.如图所示，某力F=10N作用于半径R=1m的转盘的边缘上，力F的大小保持不变，但方向始终保持与作用点的切线方向一致，则转动一周这个力F做的总功应为( )A. 0J B.20J C.10J D.20J. 7.电动机通过一绳子吊起质量为8 kg的物体，绳的拉力不能超过120 N，电动机的功率不能超过1200 W，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90 m（已知此物体在被吊高接近90 m时，已开始以最大速度匀速上升）所需时间为多少？8.在光滑水平面上有一静止的物体，现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向恒力乙推这一物体。当恒力乙作用与恒力甲作用时间相同时，物体恰恰相反好回到原处，此时物体的动能为32 J。则在整个过程中恒力甲做功_J；恒力乙做功_J。9.从离地面高H处一个小球由静止开始下落，已知空气阻力是球重的K倍，小球与水平地面相碰时没有机械能损失。求:(1)小球第一次与地面相碰后能跳起多高？(2)小球从开始释放到停止运动通过的总路程。ABCDO10.如图所示，DO是水平面，AB是斜面，初速为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零 ，如果斜面改为AC，让该物体从D点出沿DCA滑到A点且速度刚好为零，（已知物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零，不计转角处的能量损失）则物体具有的初速度（ ）A.大于v0 B.等于v0C.小于v0 D.取决于斜面的倾角12311如图所示有三个斜面1、2、3，斜面1与2底边相同，斜面2和3高度相同，同一物体与三个斜面的动摩擦因数相同，当他们分别沿三个斜面从顶端由静止下滑到底端时，下列说法正确的是（ ）A三种情况下摩擦产生的热量Q