2013年高中物理得分宝典系列 07专题二 第1章 机械能及其守恒定律

2013年高中物理得分宝典系列 07专题二 第1章 机械能及其守恒定律内容摘要：

1、概述1高考对本专题知识常以选择题和综合计算题两种题型考查，与基本概念有关的内容常以选择题的形式考查，与动能定理和机械能守恒定律有关的内容常以综合计算题的形式考查，难度中等偏上，且分值较高。 2高考主要考查功、功率、动能定理和能量守恒定律，还经常结合牛顿运动定律、圆周运动、平抛运动以及磁场、电磁感应知识进行综合考查，并且存在多个物体相互作用及多过程的综合考查，题目综合性强，能力要求高。 预测 2013 年高考对本章内容的考查，选择题重点考查功、功率、动能、势能等概念，对动能定理的综合应用，可能结合电场知识考查。 对功能关系、机械能守恒定律的应用，可能综合牛顿运动定律、圆周运动知识、电磁学等内容综合进行 2、考查，这类题综合性强，难度大。 本部分的知识与生产、生活、科技相结合也是考查的热点。 知识梳理功和能动能：E k= p= 弹机械能动能定理：W 合 = G= 合 = =E 机功：W= = =能量 功 功率考纲解读考纲内容 要求 名师解读功、功率 1功和功率贯穿物理各个部分，是高中物理重要的知识点，是高考考查的重点。 2高考命题常以新情境、与图象结合来考查，而且经常与其他知识综合出题。 单独考查的题型一般为选择题，综合其它知识考查的一般为计算题，难度中等或偏难。 基础巩固1做功的两个必要条件： 和物体在力的方向上发生的。 2公式：W 适用于 做功。 其中 为 F、l 方向间的夹角，功是标量，没有方向，但有正 3、负。 （1）当 090时，W0，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）=90 时时，W=0，力对物体 做功。 机械能 机械能功、功率功和能、守恒定律功功率机车启动方式动能 2力势能 (2仅 适 用 于 弹 簧能定理 12功能关系 机械能守恒 能量转化与守恒定律做功的两个必要因素功的定义： 均功率 时功率 功率的定义：功与完成这些功所用时间的。 5物理意义：描述力对物体做功的。 6公式（1）P ，P 为时间 t 内的 功率。 ）PFv 为 F 与 v 的夹角）v 为平均速度，则 P 为 功率；v 为瞬时速度，则 P 为 功率。 7额定功率：机械 4、 时输出的最大功率。 8实际功率：机械 时输出的功率，要求 额定功率。 特别提示：发动机的功率是指发动机的牵引力的功率，而不是机车所受合力的功率。 9机车启动问题（1）汽车以恒定功率起动，先做加速度越来越 的加速运动，直到速度达到最大值，最后做 运动。 （2）汽车匀加速起动，先做匀加速运动，直到 ，再做加速度越来 的加速运动，直到速度达到最大值，最后做 运动。 自我校对：1力；位移2Fl 恒力3正；负；不4比值5快慢6平均；平均；瞬时7正常工作8实际工作；小于或等于9（1）小；匀速直线 （2）功率达到额定功率；越小；匀速直线实验探究123拓展实验跳绳中重力做功问题 准备一根跳绳、刻度尺、台秤、秒表， 测 5、量一同学跳一次绳克服重力所做的功以及克服重力做功的平均功率。 （1）在跳绳前可以先用台秤测出该同学的质量 m；（2）让跳绳的同学以跳绳的节奏直立起跳，用刻度尺测量他直立起跳后脚离地的平均高度 h；（3）让跳绳的同学连续跳绳 N 次，用秒表记录跳绳 N 次所用的时间 t，得到该同学跳绳一次所用的时间 T；（4）计算该同学跳一次绳克服重力所做的功以及克服重力做功的平均功率。 练一练：1根据上面测出的物理量计算该同学跳一次绳克服重力做的功是多少。 克服重力做功的平均功率有多大。 2如果测得该同学跳绳过程中的心跳是 n 次/分钟，血压平均为 p，心跳一次约输送体积为 的血液，则跳绳过程中心脏的平均功率为多大。 6、v参考答案：重点突破一、直击考点考点一 功常考类型题：重点考查对功的概念、正负功、合力的功的理解、考查求合力的功及变力的功，常以选择题、计算题出现。 （一）判断功正、负的方法1若物体做直线运动，依据力与位移的夹角来判断，此法常用于恒力做功的判断。 2若物体做曲线运动，依据 F 与 v 的方向夹角来判断。 当 90时，力对物体做正功；90180时，力对物体做负功；=90时，力对物体不做功。 3依据能量变化来判断：此法既适用于恒力做功，也适用于变力做功，关键应分析清楚能量的转化情况。 根据功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功。 比如系统的机械能增加，说明力对系统做正功；如果系统的机械能减少，则 7、说明力对系统做负功。 此法常用于两个相互联系的物体之间的相互作用力做功的判断。 【例 1】如右图所示，质量为 m 的物体，受水平力 F 的作用，在粗糙的水平面上运动，下列说法中不正确的是（）A如果物体做加速直线运动， F 一定对物体做正功B如果物体做减速直线运动，F 一定对物体做负功C如果物体做匀减速直线运动，F 也可能对物体做正功D如果物体做匀速直线运动， F 一定对物体做正功【解析】水平面粗糙，物体除受 F 外，还受摩擦力 用，F f 的方向总是与物体运动方向相反。 当 F 的方向与物体运动的方向相同，且 FF f 时，物体做匀加速直线运动，此m ，F 做正功，故选项 A 正确。 当 F 的方向与 8、物体运动的方向相同，且 F=，物体做匀速直线运动，此时物体的位移与 F 的方向一致，F 做正功，故选项 D 正确。 物体做减速运动的情况有两种：其一， F 和 v 方向相同，但 FF f，此种情况 F 对物体做正功；其二，F 和 v 方向相反，即与 向相同，此种情况 F 做负功。 故选项 B 错误，选项 C 正确。 （二）求力的功1恒力做功对恒力作用下物体的运动，力对物体做的功用 W=解。 该公式可写成W=F（ l （F l，即功等于力与力方向上位移的乘积或功等于位移与位移方向上力的乘积。 2变力做功（1）用动能定理 W=功能关系 W=E，即用能量的增量等效代换变力所做的功。 （也可计算恒力功）（2）当变 9、力的功率 P 一定时，可用 W=功，如：机车以恒定功率启动时。 （3）将变力做功转化为恒力做功。 当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功的大小等于力和路程（不是位移）的乘积。 如：滑动摩擦力做功、空气阻力做功等。 当力的方向不变，大小随位移作线性变化时，可先求出力对位移的平均值F=（ 2）/2，再由 W=算，如：弹簧弹力做功。 作出变力 F 随位移 l 变化的图象，图象与位移轴所围的“面积”即为变力做的功。 图中（a）图表示恒力 F 做的功 W，（b）图表示变力 F 做的功 W。 3总功的求法（1）总功等于合外力的功先求出物体所受各力的合力 F 合 ，再根据 W 总=F 合 算总功，但 10、应注意 应是合力与位移 l 的夹角。 （2）总功等于各力做功的代数和分别求出每一个力做的功： 2=3=再把各个外力的功求代数和即：W 总 =2+【例 2】质量 m=3物体，受到与斜面平行向下的拉力 F=10N，沿固定斜面下滑距离 l=2m。 斜面倾角 =30，物体与斜面间的动摩擦因数 =。 求各力对物体所做的3功，以及力对物体所做的总功。 （g 取 10m/解析】物体所受的各个力均为恒力，用可用功的公式进行计算。 如图所示，物体受、拉力、斜面的支持力和摩擦力的作用，做单向直线运动，其位移的大小与移动的距离【例 3】如图所示，半径为 R 的孔径均匀的圆形弯管水平放置，小球在管内以足够大的初速度 水平 11、面内做圆周运动，小球与管壁间的动摩擦因数为 ，设从开始运动的一周内小球从 A 到 B 和从 B 到 A 的过程中摩擦力对小球做的功分别为 这一周内摩擦力做的总功为 下列关系式正确的是（ ）AW 1W 2 BW 1W 2 C 0 D 1W 2【解析】小球在水平弯管内运动，滑动摩擦力始终与速度方向相反，做负功，而小球在水平面内的圆周运动的向心力是由外管壁对小球的弹力N 提供的，由于转动半径 R 始终不变，摩擦力对小球做负功，小球运动的速率逐渐减小，向心力减小即 N 减小，而 fN，滑动摩擦力 f 也减小，即由下列关系：N=Fn= m、R 不变，v 减小，则 N 减小；fN N 减小，则 f 减小； 12、W= f 减小，则 W 减小；所以 2； 2 都为负功，因此 1W 2。 考点二 功率常考类型题：有关瞬时功率、平均功率的选择题、求解瞬时功率、平均功率的计算题及机车启动问题的计算题。 （1）平均功率与瞬时功率平均功率：力对物体做的功与所用时间的比值，就是这一段时间内的平均功率，平均功率可以直接用公式 求解。 由于 ，所以 ，个公式要求力是恒力，且 为力与平均速度的夹角。 当力与平均速度同向时， =。 ，平均功率与某一段时间（或过程）相关。 计算时应明确是哪个力在哪段时间（或过程）内做功的功率。 瞬时功率：某一时刻（或某一状态）时力对物体做功的功率，称为瞬时功率。 可以理解为：在 中，当 t 很小时， 为瞬时速度，此时力 F 对物体做功的率为瞬时功率，即。 v【例 4】质量为 m 的物体静止在光滑水平面上，从 t=0时刻开始受到水平力的作用。 力的大小 F 与时间 t 的关系如图所示，力的方向保持不变，则（ ）A3t 0 时刻的瞬时功率为 52m）B3t 0 时刻的瞬时功率为 15m）C在 t=0 到 3段时间内，水平力的平均功率为234m）D在 t=0 到 3。