三維設(shè)計2012高考物理二輪復(fù)習(xí)課件(廣東專版)：第一部分 專題4 功和能

備考方向要明了,(1)機(jī)車以恒定功率啟動過程中牽引力是變力，發(fā)動機(jī)做的功只能用WPt計算，而以恒定加速度啟動時，發(fā)動機(jī)的功率在不斷增大，所以發(fā)動機(jī)做的功只能用WFl計算。(2)PFv中的F僅是機(jī)動車的牽引力，而非機(jī)動車所受合力。同時還要注意勻加速過程的最大速度v1和全程的最大速度vm的區(qū)別及求解方法。,二、對動能定理的理解(1)動能定理中“外力”指作用在物體上包含重力在內(nèi)的所有外力。求功的代數(shù)和時要注意功的正、負(fù)。(2)不論物體做什么形式的運(yùn)動，其受力如何，動能定理總是適用的。(3)動能定理表達(dá)式中的“”表示一種因果聯(lián)系的數(shù)值上相等的符號，說明了功是引起物體動能變化的原因。(4)動能定理以單個物體為研究對象，表達(dá)式W合Ek是個標(biāo)量方程式。,三、對功能關(guān)系和能量守恒定律的理解1常見的功能關(guān)系,2對能量轉(zhuǎn)化和守恒定律的進(jìn)一步理解(1)某種形式能量的減少，一定存在另外形式能量的增加，且減少量與增加量相等。(2)某個物體能量的減少，一定存在別的物體能量的增加，且減少量與增加量相等。(3)機(jī)械能守恒定律是有條件的，能量守恒定律是無條件的。,1.恒力的功WFlcos。2變力的功(1)變力F的功率P恒定，WPt。(2)利用動能定理及功能關(guān)系等方法間接求解，即W合ek或WE。(3)轉(zhuǎn)換法也叫等效替代，即若某一變力做的功和某一恒力做的功相等，可以通過計算該恒力做的功來求變力做的功。,1一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時速度為1m/s。從此刻開始在滑塊運(yùn)動方向上再施加一水平作用力，力F和滑塊的速度v隨時間的變化規(guī)律分別如圖43甲和圖乙所示。設(shè)在第1s內(nèi)、第2s內(nèi)、第3s內(nèi)力F對滑塊做的功分別為W1、W2、W3。如何比較這三個功的大小關(guān)系？圖43,解析：在這三段時間內(nèi)，拉力F均為恒力，可先由vt圖像求出各段時間內(nèi)的位移，再用恒力做功的公式計算各功的大小，即可得出W1W2W3。,答案：見解析,(1)對涉及單個物體的受力、位移及過程始、末速度的問題的分析，尤其不涉及時間時，應(yīng)優(yōu)先考慮用動能定理求解。(2)若物體運(yùn)動包含幾個不同過程時，可分段運(yùn)用動能定理列式，也可以全程列式(當(dāng)所求解的問題不涉及中間速度時)。,(3)應(yīng)用動能定理解題的思路和一般步驟確定研究對象和物理過程，找出始末狀態(tài)的速度情況；分析研究對象的受力情況(包括重力)，求出各力做功的代數(shù)和，注意求功時，位移必須是相對地面的；確定過程始、末狀態(tài)的動能，以及動能的變化量；利用動能定理列方程求解。要注意方程的左邊是功，右邊是動能的變化量。,2如圖44，ABCD為一豎直平面的軌道，其中BC水平，A點(diǎn)比BC高出H10m，BC長l1m，AB和CD軌道光滑。一質(zhì)量為m1kg的圖44物體，從A點(diǎn)以v14m/s的速度開始運(yùn)動，經(jīng)過BC后滑到高出C點(diǎn)h10.3m的D點(diǎn)時速度為零。求：(g10m/s2)(1)物體與BC軌道的動摩擦因數(shù)。(2)物體第5次經(jīng)過B點(diǎn)時的速度。(3)物體最后停止的位置(距B點(diǎn))。,解析：本題明確給出物體在A、D兩點(diǎn)的速度和高度，從A點(diǎn)到D點(diǎn)過程的受力情況及其做功也容易分析，可以應(yīng)用動能定理研究，直接得到物體與BC軌道的動摩擦因數(shù)?；瑒幽Σ亮ψ龉εc實際路徑的長短有關(guān)，特別是研究多過程運(yùn)動時(如從開始運(yùn)動至物體第5次經(jīng)過B點(diǎn)或物體最后停止)，往往全程考慮應(yīng)用動能定理研究，克服摩擦力做功應(yīng)表示為摩擦力與總路程的乘積。,答案：(1)0.5(2)13.3m/s(3)0.4m,1.應(yīng)注意的問題(1)研究對象的選取。有的問題選單個物體為研究對象，機(jī)械能不守恒，但選此物體與其他幾個物體組成的系統(tǒng)為研究對象，機(jī)械能卻是守恒的，如圖45所示，單選A機(jī)械能減少，但A、B二者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。圖45,(2)研究過程的選取。有些問題研究對象的運(yùn)動過程分幾個階段，有的階段機(jī)械能守恒，而有的階段機(jī)械能不守恒，因此在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時要注意過程的選取。,(3)表達(dá)式的選取。機(jī)械能守恒的表達(dá)式有三種不同的形式系統(tǒng)初、末態(tài)總機(jī)械能相等，即E1E2。系統(tǒng)減少的總重力勢能Ep減等于系統(tǒng)增加的總動能Ek增，即Ep減Ek增或Ep增Ek減。若系統(tǒng)只有A、B兩物體，則A減少的機(jī)械能EA減等于B增加的機(jī)械能EB增。第一種表達(dá)式是從“守恒”的角度反映機(jī)械能守恒，解題必須選取參考平面，而后兩種表達(dá)式都是從“轉(zhuǎn)化”的角度來反映機(jī)械能守恒，不必選取參考平面。,2機(jī)械能守恒的判定(1)利用機(jī)械能的定義判斷，分析動能和勢能的和是否變化。(2)用做功判斷，若物體或系統(tǒng)只有重力做功(或彈簧彈力做功，或有其他力做功但其他力做功的代數(shù)和為零)，則機(jī)械能守恒。(3)根據(jù)能量轉(zhuǎn)化來判斷，若系統(tǒng)中只有動能與勢能的相互轉(zhuǎn)化，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒。(4)對一些繩子突然繃緊，物體間非彈性碰撞等問題機(jī)械能一般不守恒，特別說明除外。,3一質(zhì)量為50kg的男孩在距離河流40m高的橋上作“蹦極跳”，未跳前長度AB為14m的彈性繩一端縛著他的雙腳，另一端則固定在橋上的A點(diǎn)，如圖46甲所示，然后男孩從橋面下墜直至貼近水面的最低點(diǎn)D。男孩的速率v跟下墜的距離s的變化關(guān)系如圖乙所示，假定繩在整個運(yùn)動過程中遵守胡克定律(不考慮空氣阻力、男孩的大小和繩的質(zhì)量)。求：,圖46(1)當(dāng)男孩在D點(diǎn)時，繩所儲存的彈性勢能；(2)彈性繩的勁度系數(shù)。(3)討論男孩在AB、BC和CD期間運(yùn)動時作用于男孩的力的情況。,解析：根據(jù)圖像可知，男孩的運(yùn)動可分為三個不同的階段，分別為自由落體運(yùn)動、加速度減小的加速運(yùn)動、加速度增大的減速運(yùn)動。(1)整個運(yùn)動過程中，只有重力和彈力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，故繩儲存的彈性勢能為：Epmgh501040J2104J。,答案：(1)2104J(2)62.5N/m(3)見解析,命題視角2雙選如圖47所示，物體受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直線運(yùn)動。通過力傳感器和速度傳感器監(jiān)測到推力F、物體速圖47度v隨時間t變化的規(guī)律如圖48所示。取g10m/s2。則()圖48,沖關(guān)錦囊(1)計算功時，要注意分析受力情況和能量轉(zhuǎn)化情況，分清是恒力的功還是變力的功，選用合適的方法進(jìn)行計算。(2)計算功率時，要明確是求瞬時功率還是平均功率，若求瞬時功率應(yīng)明確是哪一時刻或位置，若求平均功率則應(yīng)明確是哪段時間內(nèi)的平均功率。(3)對于圖像問題要首先看懂圖像的物理意義，根據(jù)圖像求出加速度、位移并明確求哪個力的功或功率是合力的功率還是某個力的功率。,命題視角1如圖49所示，用輕質(zhì)細(xì)繩懸掛一質(zhì)量為m0.5kg的小圓球，圓球套在可沿水平方向移動的框架槽內(nèi)，框架槽豎直放置在水平面上。自細(xì)繩靜止在豎直位置開始，框架槽在水平力F20N的恒力作用圖49下移至圖中位置，此時細(xì)繩與豎直方向的夾角為30，繩長L0.2m，不計一切摩擦，g取10m/s2。,(1)求水平力F做的功；(2)若不計框架槽的質(zhì)量，求小球在此位置的速度的大小；(3)若框架槽的質(zhì)量為0.2kg，求小球在此位置的速度的大小。,答案(1)2J(2)2.73m/s(3)2.40m/s,命題視角2(2011宜昌模擬)如圖411所示是游樂場中過山車的實物圖片及過山車的模型圖。在模型圖中半徑分別為R12.0m和R28.0m的兩個光滑圓形軌道，固定在傾角為37斜軌道面上的Q、Z兩點(diǎn)，且兩圓形軌道的最高點(diǎn)A、B均與P點(diǎn)平齊，圓形軌道與斜軌道之間圓滑連接，現(xiàn)使小車(視做質(zhì)點(diǎn))從P點(diǎn)以一定的初速度沿斜面向下運(yùn)動。已知斜軌道面與小車間的動摩擦因數(shù)為1/24，g10m/s2，sin370.6，cos370.8。問：,圖411(1)若小車恰好能通過第一個圓形軌道的最高點(diǎn)A處，則其在P點(diǎn)的初速度應(yīng)為多大？(2)若小車在P點(diǎn)的初速度為10m/s，則小車能否安全通過兩個圓形軌道。,沖關(guān)錦囊運(yùn)用動能定理時應(yīng)注意(1)對于單個物體，若運(yùn)動過程為多階段應(yīng)用動能定理列式時，要注意運(yùn)動過程的選取以及運(yùn)動過程中各力的做功情況。(2)對于物體做往復(fù)運(yùn)動的問題，尤其要注意滑動摩擦力做功的情況，計算滑動摩擦力做的功，應(yīng)用路程計算而不是用位移。,命題視角1(2011北京高考)如圖412所示，長度為l的輕繩上端固定在O點(diǎn)，下端系一質(zhì)量為m的小球(小球的大小可以忽略)。(1)在水平拉力F的作用下，輕繩與豎直方向的夾角為，小球保持靜止。畫出此時小球的受力圖，并求力F的大??；圖412(2)由圖示位置無初速釋放小球，求當(dāng)小球通過最低點(diǎn)時的速度大小及輕繩對小球的拉力。不計空氣阻力。,規(guī)范解題(1)受力圖如圖413所示。根據(jù)平衡條件，應(yīng)滿足Tcosmg，TsinF拉力大小Fmgtan圖413,命題視角2如圖414所示，傾角為的光滑斜面上放有兩個質(zhì)量均為m的小球A和B，兩球之間用一根長為L的輕桿相連，下面的小球圖414B離斜面底端的高度為h。兩球從靜止開始下滑，不計球與地面碰撞時的機(jī)械能損失，且地面光滑，求：(1)兩球在光滑水平面上運(yùn)動時的速度大??；(2)整個運(yùn)動過程中桿對A球所做的功。,沖關(guān)錦囊機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)式及用法(1)守恒觀點(diǎn)：或E1E2，運(yùn)用此法求解只有一個物體(實際是單個物體與地球組成的系統(tǒng))的問題較方便，注意選好參考平面；(2)轉(zhuǎn)化觀點(diǎn)：EpEk，此法的優(yōu)點(diǎn)是不用選取參考平面；(3)轉(zhuǎn)移觀點(diǎn)：E增E減，此法適用于求解兩個或兩個以上物體(實際是兩個或兩個以上物體與地球組成的系統(tǒng))的問題。,命題視角1如圖415所示，一平直的傳送帶以速度v2m/s勻速運(yùn)動，傳送帶把A處的圖415工件不斷地運(yùn)送到同一水平面上的B處，A、B相距L30m。在A處把工件輕輕放到傳送帶上，經(jīng)過時間t20s能傳送到B處，假設(shè)在A處每隔相等時間放上一個工件，每小時能運(yùn)送工件7200個，每個工件的質(zhì)量均為m2kg，(g取10m/s2)求：(1)傳送帶上靠近B端的相鄰兩工件間的距離；(2)帶動傳送帶的電動機(jī)的平均輸出功率(不計輪軸處的摩擦力),答案(1)1m(2)16W,(1)小物塊剛到達(dá)C點(diǎn)