高考物理 专题四 机械能和能源课件.ppt

专题四机械能和能源 考点1 功和功率 一 功 1 定义 功 一个物体受到力的作用 并使物体在力的方向上发生一段位移 就说这个力对物体做了 2 做功的两个因素 力 位移 1 作用在物体上的 2 物体在力的方向上发生 fs 焦 j 3 功的公式 w 4 单位 5 合力做功的计算方法 各个分力所做的功的代数和 二 正功和负功 正 负 不 功是标量 但有正负之分 根据w fscos 1 当0 90 时 w 0 力对物体做 功 2 当90 180 时 w 0 力对物体做 功 也称物体克服这个力做了功 3 当 90 时 w 0 力对物体 做功 三 功率 1 定义 时间 快慢 功跟完成这些功所用 的比值叫功率 功率是表示物体做功 的物理量 2 公式 3 力 速度和功率的关系 4 单位 p fv 瓦 w 功 例1 单选 如图4 1 1所示 在固定的光滑斜面上 物块受到重力g和支持力n的作用 在物块下滑的过程中 下 列说法正确的是 图4 1 1 a g n都做功b g做功 n不做功c g不做功 n做功d g n都不做功 解析 首先要理清做功的两个因素 1 作用在物体上的力 2 物体在力的方向上发生位移 显然支持力n的方向上 物体没有发生位移 而g方向上发生了位移 故b选项正确 答案 b 功率 例2 多选 2014年广东学业水平考试 起重机以0 5m s的速度将质量为300kg的重物匀速提升了2m 此过程中起重 机 g取10m s2 a 做功3000jc 功率是1500w b 做功6000jd 功率是6000w 解析 根据做功公式w fs 起重机克服重力做功 大小为w mgh 300 10 2j 6000j 功率为p fv mgv 300 10 0 5w 1500w 答案 bc 正功和负功 例3 单选 2013年广东学业水平考试 如图4 1 2所示 将滑块置于固定的粗糙斜面上 释放后沿斜面加速下滑 在下滑过程中 图4 1 2 a 重力对滑块做负功b 摩擦力对滑块做负功c 合外力对滑块不做功d 斜面对滑块的支持力做正功 解析 重力与位移方向的夹角小于90 重力做正功 摩擦力与位移方向的夹角大于90 摩擦力做负功 合外力与位移方向一致 合外力做正功 支持力与位移方向的夹角为90 支持力不做功 答案 b 1 单选 下列说法正确的是 d a 力对物体不做功 说明物体没有位移b 力对物体做功越多 说明物体所受的力越大c 把1kg的物体匀速举高1m 举力做功为1jd 把1n的物体匀速举高1m 克服重力做的功为1j n 2 单选 2013年广东学业水平考试 起重机将2 104的重物匀速提升10m 在此过程中 起重机对物体做功是 a 3 104j d b 3 105jc 2 104jd 2 105j 3 单选 2012年广东学业水平考试 如图4 1 3所示 髙速列车在平直轨道上匀速运行 对列车所受力的做功情况 下列判断正确的是 a 重力做正功c 牵引力做负功 图4 1 3b 牵引力做正功d 空气阻力做正功 b 4 单选 盘山公路环山而建 这样修建的目的是 a 减小汽车上山所需的牵引力 a b 增加汽车的功率c 减少汽车上山过程中所做的功d 提高汽车的机械效率5 单选 2014年广东学业水平考试 起重机把2 0 104n 的重物匀速提升10m 其输出功率是5 104w 起重机 a a 用时4sc 做功8 0 102j b 用时5sd 5 0 102j 6 单选 2014年广东学业水平考试 如图4 1 4所示 三角形滑块从左向右做匀速直线运动 滑块上的物体m与滑块保持相对静止 m受到重力g 摩擦力f和支持力n的作用 以地面为参考系 此过程中力对m做功的情况 下列说法正确 的是 c 图4 1 4 a g做正功c n做正功 b f做正功d g f n均不做功 7 多选 关于功和功率 下列说法正确的是 a 地面支持力对静止在地面上的物体不做功b 举重运动员举起杠铃的过程中对杠铃做了功c 在国际单位制中 功率的单位是瓦特d 在国际单位制中 功率的单位是牛顿 abc 8 多选 关于汽车在水平路面上运动 下列说法中正确的 是 a 汽车启动后以额定功率行驶 在速率达到最大以前 加速度是在不断增大的b 汽车启动后以额定功率行驶 在速度达到最大以前 牵引力应是不断减小的c 汽车以最大速度行驶后 若要减小速度 可减小牵引功率行驶d 汽车以最大速度行驶后 若再减小牵引力 速率一定减小 解析 根据p fv 在速率达到最大以前 v增大 故牵引力减小 合外力减小 加速度减小 a错 b正确 达到最大速度后 功率已达到额定功率 此时若减小速度 可以减小功率 c正确 达到最大速度后 牵引力和摩擦力相等 此时减小牵引力 合外力必然与速度反向 车必将做减速运动 d正确 答案 bcd 考点2 动能 动能定理及其应用 一 动能 1 定义 运动 物体由于 而具有的能量叫做动能 2 表达式 3 单位 焦 j 4 对动能的理解 正 质量 速度 1 动能是状态量 是表征物体运动状态的物理量 2 动能是标量 恒为 值 3 动能的大小只与物体的 和 的大小有关 二 动能定理1 内容 合外力所做的功等于物体 的变化量 2 表达式 3 理解 使用动能定理的关键是正确求出合外力以及物体动能的变化量 动能 动能 例1 单选 某同学将质量为3kg的铅球 以8m s的 速度投出 铅球在出手时的动能是 a 12j b 24j c 96j d 192j 12出手时的动能为96j c选项正确 答案 c 解析 由动能的表达式ek mv2 代入题中数据可知铅球 动能定理 例2 单选 2012年广东学业水平模拟 如图4 2 1所示 在高为h的平台上以初速度v0抛出一质量为m的小球 不计空气阻力 当它到达离抛出点的竖直距离为h的b点时 小球的动能增量为 图4 2 1 直方向对小球做功 由动能定理可得 mv2 解析 在整个过程中小球只受到重力的作用 重力只在竖 12 gh mgh 故其动能增量为mgh 答案 d 1 单选 2012年广东学业水平模拟 两物体的质量之比 为1 4 速度之比为4 1 则两物体的动能之比是 a 1 1 b 1 4 c 2 1 d 4 1 d 2 单选 2014年广东学业水平模拟 某颗地球卫星 质12 能是 c a 3 06 103jc 3 06 109j b 3 06 106jd 3 06 1012j 解析 注意卫星的速度v 6000m s 量为170kg 轨道速度为6km s 则由e mv2 可求它的动 3 多选 2014年惠州学业水平模拟 质量不等 但有相同初动能的两个物体 在动摩擦因数相同的水平面上滑动至停止 则下列说法正确的是 a 质量大的滑行距离大b 质量小的滑行距离大c 质量小的滑行时间长d 它们克服摩擦力所做的功一样大 物体初动能 动摩擦因数相同而质量不同 则质量大的物体滑行距离小 质量小的物体滑行距离大 故a错 b正确 c 由12初速度v大 再根据匀变速直线运动公式0 v gt1得质量小的物体滑行时间长 故c正确 d 由动能定理得 w 0 ek 则w ek 由于物体初动能相同 它们克服摩擦力所做的功一样大 故d正确 故选bcd 答案 bcd 于两物体初动能相等 根据动能公式ek mv2知质量小的物体 4 单选 有两个物体甲 乙 它们在同一直线上运动 两物体的质量均为m 甲的速度为v 动能为ek 乙的速度为 b v 动能为ek 那么 a ek ekc ek ek b ek ekd ek ek 解析 动能是标量 没有方向 5 单选 在同一高度 把三个完全相同的小球以相同大小的速度同时抛出去 它们分别做竖直上抛 竖直下抛和平抛 运动 则下列说法正确的是 不计空气阻力 a 每一时刻三个小球的速度均相等 c b 落地时三个小球的速度相同c 落地时三个小球的动能相同d 三个小球在空中飞行的时间相同解析 速度是矢量 既有大小又有方向 动能只有大小没有方向 6 单选 以速度v飞行的子弹先后穿透两块由同种材料制成的平行放置的固定金属板 若子弹穿透两块金属板后的速 度分别变为0 8v和0 6v 则两块金属板的厚度之比为 b a 1 1c 8 6 b 9 7d 16 9 7 单选 一质量为1 0kg的滑块 以2m s的初速度在光滑水平面上滑行 从某一时刻起一水平力作用于滑块 经过一段时间 滑块的速度方向相反 大小变为10m s 则在这段 a 时间内水平力所做的功为 a 48jc 10j b 2jd 20j 8 单选 物体在两个同一直线但方向相反的作用力下运动 力f1对物体做功2j 物体克服力f2做功8j 则物体的动 能 d a 增加8jb 增加10jc 增加2jd 减少6j 9 多选 2013年广东学业水平考试 如图4 2 2所示 质量为m的冰壶 与水平冰面间动摩擦因素为 被运动员以初速度v推出后 沿直线走了距离s后停止 下列说法中正确的 有 bc a 摩擦力对冰壶做正功 mgs b 冰壶克服摩擦力做功 12 mv2 c 冰壶加速度大小为 g d 合外力对冰壶做正功为 12 mv2 图4 2 2 考点3一 重力势能1 定义 重力做功与重力势能 由物体所处位置的 决定的能量称为重力势能 2 表达式 ep mgh 高度 3 对重力势能的理解 减少 负 增加 改变 1 重力势能是物体和地球组成的系统共同具有的能量 2 重力势能具有相对性 其参考平面的选取是任意的 3 重力势能具有相对性 但重力势能的变化量却是绝对的 二 重力做功与重力势能的关系 始末位置 高度差 1 物体的高度下降时 重力做 功 重力势能 2 物体的高度增加时 重力做 功 重力势能 3 重力做功 重力势能一定 重力做功与路径无关 只与物体的 有关 即只与 有关 正 重力势能 例1 单选 2012年广东学业水平模拟 如图4 3 1所示 质量为m的小球 从离桌面h高处自由下落 已知桌面离地面高度为h 若以桌面为参考平面 则小球落到地面时的重 图4 3 1 力势能为 g为重力加速度 a mghb mg h h c mghd mg h h 解析 重力势能的大小由始末位置的高度差决定 而正负则决定于参考平面的选取 当小球在桌面上方时 重力势能为正 即mgh 而落到地面时 重力势能则为 mgh 答案 a 重力做功与重力势能 例2 单选 2012年广东学业水平模拟 物体克服重 力做5j的功 则它的重力势能增加了 a 5jc 0 b 5jd 不能确定 解析 物体克服重力做功 说明重力做了负功 重力势能增加 a正确 答案 a 1 单选 2012年广东学业水平考试 滑雪运动员从山上 d 加速滑下的过程中 下列表述正确的是 a 重力做负功 动能增加b 重力做正功 动能减少c 重力势能增加 动能增加d 重力势能减少 动能增加 2 单选 2012年广东学业水平模拟 关于重力做功 下 列说法不正确的是 d a 重力做正功 物体的重力势能一定减少b 重力做负功 物体的重力势能一定增加c 重力做负功 可以说成物体克服重力做功d 重力做正功 物体的动能一定增加 3 单选 关于重力势能 下列说法中正确的是 a 重力势能的大小只由重物本身决定 d b 重力势能恒大于零c 在地面上的物体具有的重力势能一定等于零d 重力势能实际上是物体和地球所共有的解析 重力势能属于物体和地球组成的系统 重力势能的大小与参考面的选择有关 4 单选 关于重力势能的说法正确的是 a 重力势能由重物本身因素决定 d b 重力势能有负值 因此说重力势能是矢量c 重力做功才有重力势能 重力不做功 物体就不具有重力势能d 重力做功引起重力势能变化 5 单选 关于重力势能与重力做功 下列说法中正确的 是 a a 物体克服重力做的功等于重力势能的增加b 在同一高度 将物体以初速度v0向不同的方向抛出 从抛出到落地过程中 重力做的功相等 物体所减少的重力势能不一定相等c 重力势能等于零的物体 不可能对别的物体做功d 用手托住一个物体匀速上举时 手的支持力做的功等于克服重力的功与物体所增加的重力势能之和 6 汽车从山脚行驶至山顶的过程中 下列说法正确的是 b a 重力对汽车做正功c 支持力对汽车做正功 b 牵引力对汽车做正功d 汽车重力势能减少 7 多选 2014年广东学业水平考试 平抛运动中 关于重 力做功 下列说法正确的是 bc a 重力不做功b 重力做功与路径无关c 重力做正功 机械能守恒d 重力做正功 机械能减少 考点4 机械能守恒定律及其应用 一 机械能守恒定律1 机械能 和 包括重力势能和弹性势能 统称为机械能 动能 势能 2 机械能守恒定律的内容 动能 势能 1 当只有重力做功时 物体的 和 相互转化 2 当只有弹力做功时 物体的动能和弹性势能相互转化 3 当重力和弹力同时做功时 物体的 与 发生相互转化 即只有重力和系统内弹力做功的情况下 物体 势能 的机械能总保持不变 这就是机械能守恒定律 3 表达式 4 注意 系统所受合外力为零时机械能不一定守恒 动能 二 机械能守恒定律的应用 相等 机械能守恒定律反映的是物体初 末状态的机械能 应用机械能守恒定律解题时 应注意以下问题 1 注意研究对象和研究过程的选取 2 在讨论系统的机械能时要灵活选取参考平面 3 公式中涉及的系统在不同时刻的速度必须是相对于同一参考系而言 4 公式中涉及的不同时刻的势能必须是相对于同一参考平面的 机械能守恒定律 例1 单选 下列现象中 机械能守恒的是 a 沿斜面匀速下滑的物体b 抛出的钢球做平抛运动 不计空气阻力 c 跳伞运动员在空中匀速下降d 气球在平衡力作用下匀速竖直上升 解析 沿斜面匀速下滑的物体受到摩擦力作用 机械能不守恒 跳伞运动员在空中受到的空气阻力不能忽略 机械能不守恒 气球匀速上升 受空气浮力作用 机械能同样不守恒 只有b选项符合题意 答案 b 例2 单选 关于物体的机械能是否守恒的叙述 下列 说法中正确的是 a 做匀速直线运动的物体 机械能一定守恒b 做匀变速直线运动的物体 机械能一定守恒c 外力对系统所做的功等于零时 机械能一定守恒d 物体若只有重力做功 机械能一定守恒 解析 机械能守恒的条件是只有重力或系统内弹力做功 a b c中都可能有重力之外的其他力做功 因此机械能不一定守恒 d中只有重力做功 机械能一定守恒 答案 d 1 单选 下述说法正确的是 d a 系统所受的合力为零 机械能一定守恒b 物体所受的合力不为零 机械能一定不守恒c 物体受到重力 弹力以外的力作用时 机械能一定不守恒d 物体只有重力 弹力做功时 机械能一定守恒解析 物体的机械能是否守恒与合外力是否为零无关 a b都错 物体受到重力 弹力以外的力作用时 只要这些力不做功 机械能是可以守恒的 c错 显然d正确 2 单选 2012年广东学业水平模拟 下列运动过程满足 机械能守恒的是 a 电梯匀速下降的过程 c b 起重机吊起重物的过程c 物体做自由落体运动的过程d 考虑阻力条件下滑雪者沿斜面下滑的过程 3 单选 2012年广东学业水平考试 如图4 4 1所示 撑竿跳运动包括三个阶段 助跑 撑竿起跳 越横竿 其中发 c 生了弹性势能转化为重力势能的阶段是 图4 4 1 a 助跑阶段c 撑竿起跳阶段 b 越横竿阶段d 越横竿阶段和助跑阶段 4 单选 2014年广东学业水平考试 篮球从一定高度下 落至地面 经多次反弹后静止在地面上 此过程中 d a 动能时刻在减少b 重力始终做正功c 重力势能时刻在减少d 机械能不守恒 5 单选 质量为1kg的物体从倾角30 长2m的光滑斜面顶端静止滑下 设初始点为零势能点 当它滑到斜面中点 时具有的机械能与动能分别为 c a 10j 5jc 0j 5j b 10j 15jd 20j 10j 解析 物体初速度为0 初始点势能为0 物体全过程只有重力做功 则物体机械能守恒且为0 即可判断c正确 这时重力势能的减少量等于动能的增加量 故在中点时 物体动能为5j 6 单选 2013年广东学业水平考试 如图4 4 2所示 小明分别沿甲 乙两个光滑滑梯从同一高度由静止下滑到底端 在此过程中 图4 4 2 a 重力做功不同c 动能的增加量不同 b 机械能不守恒d 重力势能减少量相同 d 7 多选 2014年广东学业水平考试 如图4 4 3所示 轻质弹簧上端固定在o点 下端系一小球 将小球拉至n处 此时弹簧水平且无形变 然后释放小球 不计空气阻力 小球运 动到最低点p处的过程中 bd a 小球的动能不变b 弹簧的弹性势能增大c 小球的重力势能增大d 系统的机械能守恒图4 4 3 考点5 能量守恒与能量转化和转移 一 能量守恒定律 1 内容 产生 消失 一种形式 能量既不会凭空 也不会凭空 它只能从 转化为 或者从 转移到 在转化或转移的过程中其总量不变 这就 是能量守恒定律 另一种形式 一个物体 另一个物体 2 表达式 增加 相等 相等 1 e1减 e2增 意义 在能量的转化或转移过程中 一种形式的能量减少 另一种形式的能量一定 且增加量和减少量一定 2 ea减 eb增 意义 在能量的转化或转移过程中 有的物体能量减少 有的物体能量增加 且增加量与减少量一定 二 能量转化和转移能量守恒定律指明各种形式的能量可以互相转化 且在转化或转移过程中总量保持不变 在现实中 能量的转化和转移并不是任意的 涉及内能的转化和转移都具有 性 1 机械能可以全部转化为内能 而内能不可能全部转化为 机械能而不引起其他变化 方向 2 内能总是自发地从高温物体向低温物体转移 而不能自发地由低温物体向高温物体转移而不引起其他变化 能量守恒定律 例1 多选 在光滑水平面上停放一木块 一子弹水平射 穿木块 对此过程 下列说法中正确的是 a 摩擦力 子弹与木块间 对木块做的功等于木块动能的增加量b 摩擦力对木块做的功完全转化为木块的内能c 子弹损失的机械能等于子弹与木块增加的内能d 子弹损失的机械能等于木块动能与系统内能的增加量 解析 子弹和木块组成的系统满足能量守恒 子弹的初动能等于木块获得的动能加上子弹的末动能和系统产生