2019_2020学年高中物理第2章能的转化与守恒本章优化总结学案鲁科版必修2.docx

本章优化总结 学生用书P37动能定理及其应用学生用书P371对动能定理的理解(1)W总W1W2W3，是包含重力在内的所有力做功的代数和，若合外力为恒力，也可据W总F合scos 求总功(2)动能定理的计算式为标量式(3)动能定理是计算物体位移或速率的简捷公式，当题目中涉及位移时可优先考虑动能定理2动能定理的应用应用动能定理可以把物体经历的物理过程分为几个阶段处理，也可以把全过程看成整体来处理，在应用动能定理解题时，要注意以下几个问题(1)正确分析物体的受力情况，要考虑物体所受的所有外力，包括重力(2)要弄清各个外力做功的情况，计算时应把各已知功的正、负号代入动能定理的表达式(3)在计算功时，要注意有些力不是全过程都做功，必须根据不同情况区别对待，求出总功(4)动能定理的计算式为标量式，计算式中的速度必须是相对同一参考系的速度(5)动能是状态量，具有瞬时性，用平均速度计算动能是无意义的一小球从离地面高H处由静止自由落下，不考虑空气阻力，小球落至沙坑表面后又进入沙坑h距离后停止，如图所示求小球在沙坑中受到的平均阻力是其重力的多少倍？解析法一：选小球为研究对象，小球从开始下落至落到沙坑表面的过程中，只有重力做功，设小球质量为m，落到沙坑表面时速度为v，根据动能定理有mgHmv20小球在沙坑中运动的过程中，重力做正功，阻力Ff做负功，根据动能定理有mghFfh0mv2联立解得Ffmg所以物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的倍法二：研究小球运动的全过程，根据动能定理有mg(Hh)Ffh0，解得Ffmg所以物体在沙坑中受到的平均阻力是其重力的倍答案物体在运动过程中若包含几个不同的过程，应优先考虑对全过程运用动能定理，这样往往比分过程运用动能定理求解简单但对全过程列式时，要弄清整个过程中有哪些力做功，每个力做的功与哪段位移相对应，否则容易出错如例题中，重力在整个过程中都做功，而阻力只有小球在沙坑中做减速运动的过程中做功 1.如图所示，用一块长L11.0 m的木板在墙和桌面间架设斜面，桌子高H0.8 m，长L215 m斜面与水平桌面的倾角可在060间调节后固定将质量m0.2 kg的小物块从斜面顶端静止释放，物块与斜面间的动摩擦因数10.05，物块与桌面间的动摩擦因数为2，忽略物块在斜面与桌面交接处的能量损失(重力加速度取g10 m/s2；最大静摩擦力等于滑动摩擦力)(1)当角增大到多少时，物块能从斜面开始下滑；(用正切值表示)(2)当角增大到37时，物块恰能停在桌面边缘，求物块与桌面间的动摩擦因数2；(已知sin 370.6，cos 370.8)(3)继续增大角，求当53时物块运动到桌面边缘处时的速度解析：(1)为使小物块下滑，应有mgsin 1mgcos 满足的条件tan 0.05即当arctan 0.05时物块恰好从斜面开始下滑(2)克服摩擦力做功Wf1mgL1cos 2mg(L2L1cos )由动能定理得mgL1sin Wf0代入数据得20.8.(3)由动能定理得mgL1sin Wfmv2结合式并代入数据得v1 m/s.答案：(1)arctan 0.05(2)0.8(3)1 m/s机械能守恒定律的理解及应用学生用书P381机械能是否守恒的判断(1)分析物体的受力情况(如果是系统包括内力)，明确各力做功如果只有重力或弹力做功，其他力不做功或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒(2)若物体或系统只有动能和势能的相互转化，而无机械能与其他形式能的转化，则物体或系统的机械能守恒2机械能守恒定律可以有三种表达方式(1)Ek1Ep1Ek2Ep2，表示物体或系统初状态的机械能与末状态的机械能相等(2)EkEp，表示动能和势能发生了相互转化，系统减少(或增加)的势能等于增加(或减少)的动能(3)若系统中有A、B两个物体，则A物体机械能的增加(或减少)必等于B物体机械能的减少(或增加)，即EAEB.如图所示，质量为m1的物体A经一轻质弹簧与下方地面上的质量为m2的物体B相连，弹簧的劲度系数为k，A、B都处于静止状态一条不可伸长的轻绳绕过轻滑轮，一端连物体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m3的物体C并从静止状态释放，已知它恰好能使B离开地面但不继续上升若将C换成另一个质量为(m1m3)的物体D，仍从上述初始位置由静止状态释放，则这次B刚离地时D的速度大小是多少？已知重力加速度为g.解析开始时，A、B静止，设弹簧压缩量为x1，则有kx1m1g挂上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，则有kx2m2gB离开地面但不再上升，表示此时A和C的速度为零，C已经降到其最低点据机械能守恒定律可知，弹簧弹性势能的增加量等于系统内各物体重力势能的变化量的和即Em3g(x1x2)m1g(x1x2)将C换成D后，当B刚要离地时弹簧弹性势能的增加量等于前一过程中弹性势能的增加量，根据系统机械能守恒定律得(m1m3)v2m1v2(m1m3)g(x1x2)m1g(x1x2)E，即(2m1m3)v2m1g(x1x2)则有v .答案在用机械能守恒定律解连接体问题时，一定要注意下面几个问题(1)如何选取系统应用机械能守恒定律必须准确地选择系统系统选择得当，机械能守恒；系统选择不得当，机械能不守恒判断选定的研究系统是否机械能守恒，常用方法：做功的角度；能量转化的角度 (2)如何选取适当的物理过程选取物理过程必须遵循两个基本原则，一要符合求解要求，二要尽量使求解过程简化有时可选全过程，而有时则必须将全过程分解成几个阶段，然后再分别应用机械能守恒定律求解2.如图所示，倾角为的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A和B，两球之间用一根长为L的轻杆相连，下面的小球B离斜面底端的高度为h.两球从静止开始下滑，不计球与地面碰撞时的机械能损失，且地面光滑，求：(1)两球都进入光滑水平面时两小球运动的速度大小；(2)此过程中杆对B球所做的功解析：(1)由于不计摩擦力及碰撞时的机械能损失，因此两球组成的系统机械能守恒两球在光滑水平面上运动时的速度大小相等，设为v，根据机械能守恒定律有mghmg(hLsin )2mv2解得v.(2)根据动能定理，对B球有mghWmv2，WmgLsin .答案：(1)(2)mgLsin 传送带中的功能关系学生用书P39传送带模型是高中物理中比较成熟的模型，典型的有水平和倾斜两种情况一般设问的角度有两个1水平传送带(1)当传送带静止时，物体在传送带上运动与在水平地面上运动情况相似(2)当传送带以速度v匀速运动时：(设物体与皮带间的动摩擦因数为，物体的质量为m)若把物体轻轻地放在传送带上，则物体首先做加速度ag的匀加速直线运动，经过时间t达到皮带速度，此过程物体对地的位移st.若皮带的长度Ls，则剩余的Ls段物体做匀速直线运动在物体加速到速度v的过程中，摩擦力对皮带做负功W皮fvt，摩擦力对物体做正功W物fsfmv2，此过程物体与皮带间的相对位移svtsvts，摩擦产生的热量Qfsmgmgsmv2.若物体以某一初速度v滑上传送带，如果vv，则物体做匀速直线运动，物体与皮带间没有摩擦力；若vv，则物体首先做匀减速直线运动，减到速度v时，再以v做匀速直线运动；物体减速的过程中，受到摩擦力作用，摩擦力对物体做负功，对皮带做正功，此过程中产生的热量Qfs相；若vv，则物体先做匀加速直线运动，加速到速度v，然后做匀速运动，在加速的过程中，物体受到摩擦力作用，摩擦力对物体做正功，对皮带做负功，此过程中产生的热量等于系统损失的机械能Qfs相2倾斜传送带问题当传送带倾斜放置时，首先要根据物体相对于皮带的运动方向判断出滑动摩擦力的方向，然后对物体进行受力分析，根据牛顿第二定律求出加速度的大小和方向，再判断物体的运动情况，当物体与传送带达到相同速度时，要判断好下一步物体是做匀速直线运动还是做变速直线运动根据力与位移的关系求出各力做的功，根据功和能的关系判断能量的变化情况传送带与水平面夹角30，按图所示的方向以v4 m/s的速率做匀速运动，被传送的工件质量m0.2 kg，工件与传送带间的动摩擦因数，工件在A点放到传送带上，被传送到与A相距s6 m的B点，试分析计算：(g取10 m/s2)(1)工件由A到B的过程做什么运动？画出它的vt图象(2)工件由A到B的过程中，什么力做正功？做了多少正功？画出这个做正功的力随时间变化的图象(3)工件由A到B的过程什么力做负功？做了多少负功？(4)工件由A到B的过程中动能、重力势能分别增加了多少？解析(1)工件放到传送带上以后，沿“斜面”方向由静止开始先做匀加速直线运动，由mgcos mgsin ma得，加速度a2.5 m/s2速度由零增至v4 m/s，所用时间用t1表示，则t11.6 s在t11.6 s的时间内，工件的位移为s1at2.51.62 m3.2 m接着以v4 m/s匀速运动，s2ss12.8 m所用时间t2 s0.7 s在tt1t22.3 s内，工件的速度时间图象如图所示(2)工件由A到B的过程中摩擦力做正功在速度增加到v4 m/s之前，物体受滑动摩擦力作用，滑动摩擦力大小为f1mgcos 1.5 N滑动摩擦力做功为Wf1f1s11.53.2 J4.8 J工件速度增加到v4 m/s以后，物体受静摩擦力作用，静摩擦力大小为f2mgsin 1.0 N静摩擦力做功为Wf2f2s21.02.8 J2.8 J工件所受摩擦力随时间变化的图象如图所示(3)工件由A到B的过程中，所受重力做负功WGmgscos 120mgssin 306 J.(4)工件由A到B的过程中动能和重力势能的增加量分别为Ekmv21.6 J，Epmghmgssin 6 J.答案(1)见解析(2)见解析(3)重力6 J(4)1.6 J6 J(1)分析传送带问题的两个角度动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，对物体进行受力情况分析，然后利用运动学公式结合牛顿第