高一的第四章机械能复习建议.ppt

例12 某研究性学习小组用力的传感器探究物体被从静止拉动开始做直线运动的规律 得到了物体运动时拉力随位移变化的关系图线 如图所示 由图可以得出拉力在10m内做功为J 6 利用图像来计算变力做功 3 关于变力做功的几种方法 答案 6 8 2 滑动摩擦力对物体做功的特点跟物体运动的路程有关 跟物体的位移无关 耗散力做功的特点 1 重力对物体做功的特点 只跟物体的初末位置有关 与物体的运动路径无关 保守力做功的特点 4 对几种力做功的讨论 例题14 如图所示 斜面倾角为 滑块质量为m 滑块与斜面的动摩擦因数为 从距挡板为s0的位置以v0的速度沿斜面向上滑行 设重力沿斜面的分力大于滑动摩擦力 且每次与P碰撞前后的速度大小保持不变 斜面足够长 求滑块从开始运动到最后停止滑行的总路程s 答案 4 一对相互作用的滑动摩擦力对物体系做的总功一定不为零 净功为负值 机械能减少使内能增加 摩擦生热 一对相互作用的静摩擦力对物体系做的总功一定为零 净功为零 两个物体相对静止 位移相同 3 关于摩擦力做功正负的认识 不论是滑动摩擦力还是静摩擦力 它们既可以做正功 也可以做负功 做正功典型事例 传送带向高处传送物体 4 对几种力做功的讨论 例题15 如图1所示 动摩擦因数为 M和m向前移动距离距离分别为s1 s2 则 摩擦力对物体m做功为 摩擦力对平板M做功为 摩擦力对系统做功为 系统内能增加量为 A mgs1B mgs2C mg s1 s2 D mg s1 s2 B A D D 5 对一对相作用力做功的关系的讨论 4 对几种力做功的讨论 对应练习 关于作用力与反作用力做功的关系 下列说法中正确的是 A 当作用力做正功时 反作用力一定做负功B 当作用力不做功时 反作用力也不做功C 作用力做正功时 反作用力可以做正功D 作用力与反作用力所做的功一定大小相等 正负相反 答案 C 6 对物体间的支持力做功的讨论 例题17 1993年全国高考题 小物块位于光滑的斜面上 斜面位于光滑的水平地面上 如图1 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 做功为零D 不垂直于接触面 做功不为零 答案 B 6 对物体间的支持力做功的讨论 此题可以从两个方面来理解支持力对小物体做功不为零 1 力做功的条件 支持力的方向与小物体位移方向不再垂直 如图2 2 根据能量守恒思想 有意识训练学生的能量守恒思想 地面光滑斜面体必然向右运动 其动能增加必是小物体机械能减少 所以斜面对小物体一定做负功使物体机械能减少 平均功率与瞬时功率 1 平均功率 2 瞬时功率 问题2 重为G的小球从某点开始自由下落 不计空气的阻力 经过时间t 下落的高度为h时 速度大小为v 重力加速度为g 则在这一过程中 重力做功的功率为A Gh tB Ggt 2C Gv 2D Gv 平均功率P均 W t Fs t Fv均当 t 0时 P均 P 极限思想 ABC 巩固3质量为m 2 0kg的木块 从长为10m倾角为 300的光滑斜面的顶端静止开始下滑到斜面的底端 重力加速度g 10m s2 求 1 重力所做的功 2 重力所做的功的平均功率 3 到达斜面底端时重力做功瞬时功率 WG mglsin 100JP均 WG t 50WP mgvsin 100W 额定功率和实际功率 1 额定功率 机械或用电器正常工作状态下能输出的最大功率叫额定 2 实际功率 机器工作时实际输出的功率 实际功率一般小于或等于额定功率 2 汽车的质量m 2 103kg 额定功率为80 103W 汽车从静止开始以a 2m s2的加速度匀加速行驶 设汽车所受阻力恒为f 4 103N 求1 汽车匀加速行驶的最大速度 2 汽车匀加速行驶的时间 3 3s末汽车的功率 4 汽车行驶能达到的最大速度 v 10m s t 5s P3 4 8 104W vm 20m s a v同向 v F一定 F一定 P一定 P一定 比较vm P fv1m P f ma 一 动能1 定义 物体由于运动而具有的能叫动能 动能的大小 2 理解 1 动能是标量 只有正值 没有负值 2 动能是状态量 也是相对量 v为瞬时速度且与参照系的选择有关 通常取地面为参考系 第三节动能定理 第三节动能定理 二 动能定理1 动能定理的内容和表达式 1 内容 合外力所做的功等于物体动能的变化 2 W Ek2 Ek1或W 2 动能定理的理解及应用要点 动能定理的计算式为标量式 位移s 速度v为相对同一惯性参考系的 一般默认相对地面 动能定理的研究对象是单一物体 或者可以看成单一物体的物体系 内力不做功 第三节动能定理 2 动能定理的理解及应用要点 动能定理适用于物体的直线运动 也适用于曲线运动 适用于恒力做功 也适用于变力做功 力可以是各种性质的力 既可以同时作用 也可以分段作用 只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可 这些正是动能定理解题的优越性所在 一般比用牛顿第二定律和运动学求解简便得多 若物体运动的过程中包含几个不同阶段 应用动能定理时 可以分段考虑 也可以全过程为一整体来处理 过程的选取有技巧 答案 BC 例题27 在平直公路上 汽车由静止开始作匀加速运动 当速度达到某一值时 立即关闭发动机后滑行至停止 其v t图像如图5 22所示 汽车牵引力为F 运动过程中所受的摩擦阻力恒为f 全过程中牵引力所做的功为W1 克服摩擦阻力所做的功为W2 则下列关系中正确的是 A F f 1 3 B F f 4 1 C W1 W2 1 1 D W1 W2 1 3 对整个过程应用动能定理 第三节动能定理 3 形成应用动能定理的意识 物体经历一个过程速度从0到0 必用动能定理 涉及位移不涉及时间的物理过程 一般都应用动能定理 涉及初末状态 速度 的多过程或复杂运动过程 一般都用动能定理 涉及变力做功的问题一般都用动能定理 应用动能定理不用考虑具体的复杂作用过程 例题28 如图所示 光滑水平桌面上开了一个小孔 穿一根细绳 绳一端系一个小球 另一端用大小为F的力拉绳 维持小球在水平面上作半径为r的匀速圆周运动 现在缓慢地拉绳 使圆周半径逐渐减小 当拉力变为8F时 小球运动半径变为r 2在此过程中拉力对小球所做的功是 A 零B C D 答案 D 练习7 在水平的冰面上 以大小为F 20N的水平推力 推着质量m 60kg的冰车 由静止开始运动 冰车受到的摩擦力是它对冰面压力的0 01倍 当冰车前进了s1 30m后 撤去推力F 冰车又前进了一段距离后停止 取g 10m s2 求1 撤去推力F时的速度大小 2 冰车运动的总路程s 3 74m s 100m 动能定理的应用 2 多过程问题 1 用牛顿运动定律求解 2 分别从1 2 2 3两个过程用动能定理求解 3 从1 3整个过程用动能定理求解 练习10 质量为m的物体从高为h的斜面顶端自静止开始滑下 最后停在平面上的B点 若该物体从斜面的顶端以初速度v0沿斜面滑下 则停在平面上的C点 已知AB BC 求物体在斜面上克服摩擦力做的功 Wf mv02 2 mgh 再说说乒乓球和小球落泥塘等问题 第四节机械能守恒定律复习建议 一 机械能守恒定律 1 内容 在只有重力 或系统内弹力 做功的情形下 物体的重力势有 或弹性势能 和动能发生相互转化 但总的机械能保持不变 2 公式 三种表达式Ek Ep Ek Ep E初机 E末机 或 Ek Ep 动能增加 机械能减少 或 EA增 EB减 一个物体机械能的增加等于另一个物体的机械能的减少 第四节机械能守恒定律复习建议 一 机械能守恒定律 3 机械能是否守恒的判断 1 用做功来判断 分析物体或物体受力情况 包括内和外力 明确各力做功的情况 若对物体或系统只有重力或弹簧弹力做功 没有其它力做功或其它力做功的代数和为零 则机械能守恒 2 用能量转化来判定 若物体系中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其它形式的能的转化 则物体系机械有守恒 例1机械能守恒条件 1 判断下列过程中 机械能是否守恒 均不计空气阻力 A 被起重机吊起的货物正在匀速上升B 物体做平抛运动C 物体沿斜面匀速下滑D 一个轻质弹簧上端固定 下端系一重物 重物沿竖直方向做上下振动 BD 2 下列说法是否正确 说明理由 A 物体做匀速运动 机械能一定守恒 B 物体所受合力等于零 机械能一定守恒 C 物体所受合力的功等于零 机械能一定守恒 D 物体所受合力的功不等于零 机械能可能守恒 D 例题29 2000年上海 如图所示 长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架 在A处固定质量为2m的小球 B处固定质量为m的小球 支架悬挂在O点可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动 开始时OB与地面相垂直 放手后开始运动 在不计任何阻力的情况下 下列说法正确的是 A A球到达最低点时速度为零B A球机械能减少量等于B球机械能增加量C B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动的高度D 当支架从左向右回摆时 A球一定能回到起始高度 解析 题给装置中A B两球以及地球所组成的系统机械能守恒 若以初始状态B球所在水平面为零势面 A球起始高度为h 则系统总的机械能为2mgh 当A球在最低点时B球势能为mgh 另外mgh的机械能为A球与B球共有的动能 因此 B球还要继续上升 但在整个过程中系统机械能守恒 则A球机械能减少量等于B球机械能增加量 因此正确答案为B C D 第四节机械能守恒定律复习建议 二 应用机械能守恒定律的基本思路 应用机械能守恒定律时 相互作用的物体间的力可以是变力 也可以是恒力 只要符合守恒条件 机械能就守恒 而且机械能守恒定律 只涉及物体系的初 末状态的物理量 而不须分析中间过程的复杂变化 使处理问题得到简化 应用的基本思路如下 1 选取研究对象 物体系或物体 2 根据研究对象所经历的物理过程 进行受力 做功分析 判断机械能是否守恒 3 恰当地选取参考平面 确定研究对象在过程的初末态时的机械能 或机械能的变化 4 根据机械能守恒定律列方程 守恒形式 进行求解 例题30 如图所示 通过定滑轮悬拌两个质量为m1 m2的物体 m1 m2 不计绳子质量 绳子与滑轮间的摩擦 在m1向下运动一段距离的过程中 下列说法中正确的是 A m1势能的减少量等于m2动能的增加量 B m1势能的减少量等于m2势能的增加量 C m1机械能的减少量等于m2机械能的增加量 D m1机械能的减少量大于m2机械能的增加量 答案 C 答案 B 例题31 长度为l的均匀链条放在光滑水平桌面上 使其长度的1 4垂在桌边 如图7 8 2所示 松手后链条从静止开始沿桌边下滑 则链条滑至刚离开桌边时的速度大小为 A B C D 例3 如图所示 质量M 5 0kg的物体通过绳跨过光滑定滑轮与质量m 3 0kg物体连接 M距地面高度h 1 0m 求 释放M后物体m能够上升的最大高度 运用机械能守恒定律于系统 例4 如图所示 用一条细绳跨过半径为R的光滑半球吊质量分别为M和m的小球A B 由于受到扰动 A B开始运动 若使B球在最高点对半球面恰好无压力 求 M m A B 第五节功能关系复习建议 一 功能关系 做功的过程就是能量的转化过程 做了多少功 就有多少能量发生了转化 功是能量转化的量度 在力学中 功能关主要形式有下列几种 1 合外力的功等于物体动能的增量 即W合 Ek即动能定理2 重力做功 重力势能减少 克服重力做功 重力势能增加 由于 增量 是终态量减去始态量 所以重力的功重力势能增量的负值 即WG Ep 3 弹簧的弹力做的功等于弹性势能增量的负值 即W弹 E弹 第五节功能关系复习建议 一 功能关系 4 除系统内的重力和弹簧的弹力外 其他力做的总功等于系统机械能的增量 即W他 E机 如有电场力 滑动摩擦力 拉力等其他外力做功5 一对滑动摩擦力对系统做功等于系统能能增加 摩擦生热 除重力和弹力外只有滑动摩擦力做功 则一对滑动摩擦力对系统做功又等于机械能的减少 常说的功能原理 即 第五节功能关系复习建议 三 能量观点 二 主动培养 强化能量观点 1 如图1 用力F缓慢向下拉自然下垂的绳索 绳索的重心升高还是降低 答案 升高 答案 不变 2 如图2 当摆动的小球在下降到最低位置时 细绳碰到悬点O的正下方C点钉子的瞬间 小球的速度大小如何变化 例题32 一物体静止在升降机的地板上 在升降机加速上升的过程中 地板对物体的支持力所做的功等于 1999年全国高考试题 A 物体势能的增加量 B 物体动能的增加量 C 物体动能的增加量加上物体势能的增加量 D 物体动能的增加量加上克服重力所做的功 四功能观点的应用 答案 CD 三 应用能量守恒和动能定理一定区分好 不能不假思索 模糊不清 善于应用动能定理 写好动能定理方程 例题33 如图所示 一轻质弹簧竖直放置 下端固定在水平面上 上端处于a位置 当一重球放在弹簧上端静止时 弹簧上端被压缩到b位置 现将重球 视为质点 从高于a位置的c位置沿弹簧中轴线自由下落 弹簧被重球压缩到最低位置d 以下关于重球运动过程的正确说法应是 忽略空气阻力 A 重球下落压缩弹簧由a至d的过程中 重球作减速运动 B 重球下落至b处获得最大速度 C 由a至d过程中重球克服弹簧弹力做的功等于小球由c下落至d处时重力势能减少量 D 重球在b位置处具有的动能等于小球由c下落到b处减少的重力势能 BC 四功能观点的应用 例题34 将物体以60J的初动能竖直