高中物理动能定理和机械能守恒专题复习

1、专题七动能定理和机械能守恒【考纲要求】内容要求说明功和功率n重力势能n弹性势能i弹性势能的表达式不作要求恒力做功与物体动能变化的关系(实验探究)n动能动能定理n机械能守恒及其应用n验证机械能守恒定律(实验探究)n能源和能量耗散i【重点知识梳理】1.功和功率(1)功的概念 (2)功的定义式(3)合力的功计算方法 (4)变力的功计算方法 (5)功率的定义式 (6)平均功率的计算方法 (7)瞬时功率的计算方法 (8)牵引力功率的计算 (9)汽车启动的两种方式 2 .机械能(1)动能的表达式 (2)动能与动量的关系式 (3)重力势能的表达式 (4)弹性势能的概念 3 .功和能的关系(1)功能关系 (2

2、)重力做功与重力势能变化的关系 (3)弹力做功与弹性势能变化的关系 (4)合外力做功与动能变化的关系(动能定理)(5)除重力弹力外其他力做功与机械能变化的关系 (6)滑动摩擦力做功与摩擦生热的关系 4 .守恒定律(1) 机械能守恒定律条件 内容表达式(2) 能的转化和守恒定律内容 表达式【分类典型例题】题型一：应用动能定理时的过程选取问题图4-1解决这类问题需要注意：对多过程问题可采用分段法和整段法处理，解题时可灵活处理，通常用整段法解题往往比较简洁.例1如图4-1所示，一质量m=2Kg的铅球从离地面 H=2mW处自由下落 陷入沙坑h=2cm深处，求沙子对铅球的平均阻力 .（g取10m/s2）

3、变式训练1一个物体从斜面上高 h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止，测得停止处对开始运动处的水平距离为S,如图4-2 ,不考虑物体滑至斜面底端的|1 .图4-2,变力做功可借助动能定理碰撞作用，并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同.求动摩擦因数题型二：运用动能定理求解变力做功问题解决这类问题需要注意：恒力做功可用功的定义式直接求解 并利用其它的恒力做功进行间接求解例2如图4-3所示，AB为1/4圆弧轨道，BC为水平轨道，A 口圆弧的半径为R, BC的长度也是R. 一质量为m的物体，与两个轨道V图4-3间的动摩擦因数都为科，当它由轨道顶端 A从静止开始下落时，恰 好运动到C处停止

4、，那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为、（）BCA. it mgR/2 B. mgR/2 C. mgR D.（1-科）mgR变式训练2质量为m的小球用长为L的轻绳悬于 O点, 右图4-4所示，小球在水平力 F作用下由最低点 P缓慢地移到 点，在此过程中 F做的功为（）A. FLsin 9B.mglcos 9C.mgL （1 cos 8 ）D.FLtan 0题型三：动能定理与图象的结合问题解决这类问题需要注意：挖掘图象信息，重点分析图象的坐 标、切线斜率、包围面积的物理意义.例3静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，拉力 F随物块所在 位置坐标x的变化关系如图

5、4-5所示，图线为半圆.则小 物块运动到X0处时的动能为（）A. 0B. 1FmX0 C , FmX0 D 一 X2244变式训练3在平直公路上，汽车由静止开始作匀加速运动，当速度达到Vm后立即关闭发动机直到停止，v-t图像如图4-6所示。设汽车的牵引力为F,摩擦力为f,全过程中牵引力做功 W,克服摩擦力做功 W,则（） A. F: f=1 : 3 B . F: f=4 : 1C. W: W=1 : 1 D. W: W=l : 3大 图 4-6题型四：机械能守恒定律的灵活运用解决这类问题需要注意：灵活运用机械能守恒定律的三种表 达方式：1.初态机械能等于末态机械能，2.动能增加量等于势能 减少

6、量,3. 一个物体机械能增加量等于另一个物体机械能减少 量.后两种方法不需要选取零势能面 .例4如图4-7所示，粗细均匀的 U形管内装有总长为 4L 的水。开始时阀门K闭合，左右支管内水面高度差为L。打开阀门KB,左右水面刚好相平时左管液面的速度是多大？（管的 内部横截面很小，摩擦阻力忽略不计）【能力训练】1.如图4-9所示，水平面上的轻弹簧一端与物体相连，另一端固定在墙上P点，已知物体的质量为n=2.0kg ,物体与水平面间的动摩擦因数w=0.4 ,弹簧的劲度系数k=200N/m.现用力F拉物体，使弹簧从处于自然状态的热由静止开始向左移动10cm,这时弹簧具有弹性势能Ep=1.0J ,物体处

7、于静止状态.若取g=10m/s：则撤去匕外力F后（） O P,a.物体向右滑动的距离可以达到12.5cm_ _ 1 mJyyyyY7/ /B.物体向右滑动的距离一定小于12.5cmC.物体回到O点时速度最大用图4-9D.物体到达最右端时动能为 0,系统机械能不为02.一辆汽车在水平路面上原来做匀速运动，从某时刻开始，牵引力F和阻力f随时间t的变化规律如图4-10a所示。则从图中的t1到t2时间内，汽车牵引力的功率P随时间t变化I关系图线应为图4-10b中的（）3 / 73.如图4-11所示，粗细均匀、全长为 h的铁链，对称地挂在轻小光滑的定 滑轮上.受到微小扰动后，铁链从静止开始运动，当铁链脱

8、离滑轮的瞬 间，其速度大小为（）A. gh1.B. 2 gh1 C. ； 2ghD.河4.如图4-12所示，两个底面积都是S的圆桶，放在同一水平面h/2图 4-11上,桶内装水，水面高度分别为h1和h2,如图所示.已知水的密度为p,现把连接两桶阀门打开，最后两桶水面高度相等，则在这过程中重力做的功等于A. P gS(hi - h2)B.gS(hi h2)_2P gS(h1 h2) C.D.2_2gS(h1 h2)45.如图4-13所示，小球自2a点由静止自由下落， 到b点时与弹簧接图 4-217 / 7O'-abc图 4-13触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小

9、球 由a-trc的运动过程中（）A.小球和弹簧总机械能守恒B.小球的重力势能随时间均匀减少C.小球在b点时动能最大D.到c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量6 .如图4-14所示，一轻弹簧一端固定于 O点，另一端系一重物，将重物 从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放，让它自由摆下.不计空气阻力，则在重物由 A点摆向最低点B的过程中 （）A.弹簧与重物的总机械能守恒B .弹簧的弹性势能增加C.重物的机械能不变D .重物的机械能增加7 .如图4-15所示，质量为 m的物体置于光滑水平面上，一根绳子跨过定滑轮一端固定在物体上，另一端在力 止开始运动到绳与水平方向夹角做

10、的功为（）F作用下，以恒定速率 V0竖直向下运动，物体由静二45o过程中，绳中拉力对物体A. 1 mv2 B . mv2 C . 1 mv2 D 422 2mv2voF . f8.如图4-16所示，一物体以一定的速度沿水平面由体从A'沿两斜面滑到 B',摩擦力做的总功为图 4-15A点滑到B点，摩擦力做功W;若该物 W,已知物体与各接触面的动摩擦因数均相同，贝U (A.W=WC.Wv W）B.VW> W夕AD.不能确定W、W大小关系9 .有一斜轨道AB与同材料的1/4圆周轨道BC圆滑相接，数据如图4-17所示，D点在C点的正上方，距地面高度为 3R,现让一个小滑块从D点自

11、由下落，沿轨道刚好能滑动到 A点，则它再从A点沿轨道自由滑下，能上升到的距地面最大高度是（不计空气阻力）（）图 4-17A. RB . 2RC.在0与R之间 D .在R与2R之间10 . 一根木棒沿水平桌面从A运动到B,如图4-18所示，若棒与桌面间的摩擦力大小为f ,则棒对桌面的摩擦力和桌面对棒的摩擦力做/孔的功各为（）二二1"产A. fs , fs B . fs , fsC. 0, -fs D . - fs , 0图 4-1811.将一物体从地面竖直上抛，物体上抛运动过程中所受的空气阻力大小恒定.设物体在地面时的重力势能为零，则物体从抛出到落回原地的过程中，物体的图 4-1912

12、 .如图4-20所示，质量分别为 2 m和3m的两个小球固定在一根 直角尺的两端 A、B,直角尺的顶点 。处有光滑的固定转动轴。AO、BO的长分别为2L和L。开始时直角尺的 AO部分处于水平位置而B在。的正下方。让该系统由静止开始自由转动，求：当A到达最低点时，A小球的速度大小为 ;B球能上升的最大高度为 开始转动后B球可能达到的最大速度为 13 .如图4-21所示，面积很大的水池，水深为H,水面上浮着一正方体木块，木块边长为a,密度为水的1/2,质量为m.开始时，木块静止，有一半没 入水中，现用力F将木块缓慢地压到池底，不计摩擦，求:（1）从木块刚好 完全没入水中到停在池底的过程中，池水势能

13、的改变量机械能E与物体距地面高度 h的关系正确的是图 4-19中的（）为.(2)从开始到木块刚好完全没入水的过程中，力F所做的功为.14.在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在水平固定长木板上，如图4-22a所示，用力沿水平方向拉木块，拉力从 0开始 逐渐增大.分别用力传感器采集 拉力和木块所受到的摩擦力，并 用计算机绘制出摩擦力 Ff随拉力 F的变化图像，如图 4-22 b所示. 已知木块质量为0.78kg .取重力加速度 g=10m/s2, sin37=0.60 ,cos37 ° =0.80 . (1)求木块与长木 板间的动摩擦因数.(2)若木块在与水平方向成37°角斜向

14、右上方 的恒定拉力F作用下，以a=2.0m/s力传感器Ff/N3.12图 4-22 (a)21图 4-22(c)j448图 4-22( b)12F/N的加速度从静止开始做匀变速直线运动，如图4-22 c所示.拉力大小应为多大？(3)在(2)中力作用2s后撤去拉力F,求运动过程中摩擦力对木块做的功.15 .图示4-23装置中，质量为 m的小球的直径与玻璃管内径接近，封闭玻璃管内装满了液体，液体的密度是小球的 2倍，玻璃管两端在同一水平线上，顶端弯成一小段圆弧。玻璃管的高度为H,球与玻璃管的动摩擦因素为科 c 3(科V t g37°=，小球由左管底端由静止释放,4(2)小球经历多长路程才能处于平衡状态?试求：(1)小球第一次到达右管多高处速度为图 4-239 / 7'FB77T77777777图 4-24图 4-2516 .如图4-24所示，一劲度系数为 k=800N/m的轻弹簧两端各焊接着 两个质量均为n=12kg的物体A、R开始日物体 A B和轻弹簧竖 立静止在水平地面上，现要在上面物体A上加一竖直向上的力 F,使物体A开始向上做匀