(山东专用)2020版高考物理一轮复习第6章机械能课件.pptx
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1、第6章 机械能,考点16 动能定理,考点17 机械能守恒定律,考点15 功和功率,专题7 功能关系和能量守恒,考点15 功和功率,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法1 恒力做功的求解方法2 一对作用力和反作用力做功的特点方法3 机车启动问题 考法例析 成就能力考法1 功的分析与计算考法2 功率的求解,必备知识 全面把握,1功 (1)功的意义:功是力的空间积累效应,是反映能量转化量度的物理量 (2)功的大小:功的两个必要因素: 和 力对物体所做的功,公式表示为 .其中F是恒力,是F与s方向间的夹角 (3)正功和负功 当00,W0,力对物体做正功正功的意义是: ,即受力物体获得了能量此时力
2、对物体的运动 有 作用 当90时,cos 0,W0,力对物体不做功 当90180时,cos 0,力对物体做负功负功的意义是: ,即负功表示物体失去了能量此时力对物体的运动起 作用 功(W)虽然有正、负,但功是标量这里的正、负不表示方向,只表示力对物体做功还是物体克服力做功,2功率 (1)物理意义:反映力对物体做功 的物理量(2)定义式: ,这是力在时间t内对物体做功的平均功率 由WFscos 有PW/t ,其中是 若v是瞬时速度,则PFvcos 求得的是瞬时功率; 若v是平均速度,则PFvcos 求得的是平均功率,快慢,3机车启动的两种方式,核心方法 重点突破,方法1 恒力做功的求解课标全国2
3、01416,6分一物体静止在粗糙水平地面上,现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程,用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功,Wf 1、Wf 2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则( ),例1,【解析】【答案】C,例1,方法2 摩擦力做功的特点江苏淮安2018模拟(多选)有一半径r 3 10 m的圆柱体绕竖直轴OO以角速度8rad/s匀速转动今用水平力F把质量m1.2 kg的物体A压在圆柱体的侧面,由于受挡板上竖直光滑槽的作用,物体A在水平方向上不能随圆柱体转动,而以v01
4、.8 m/s的速率匀速下滑,如图所示已知物体A与圆柱体间的动摩擦因数0.25,g取10 m/s2.下列说法中正确的有( ) A圆柱体对A的摩擦力大小为20 N B水平力F大小为48 N C圆柱体转动一周过程中克服摩擦力做功为9.6 J D圆柱体转动一周过程中,物体A克服摩擦力做功为5.4 J,例2,【答案】 ACD,例2,方法3 与牛顿运动定律相关的功率计算,例3,【解析】【答案】C,例3,方法4 机车启动问题课标全国201517,6分一汽车在平直公路上行驶从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示假定汽车所受阻力的大小f恒定不变下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确
5、的是( ),例4,【解析】【答案】A【答案】A,例3,考法例析 成就能力,考法1 正功与负功的判断江苏南京2018调研(多选)如图所示,小球m用一条不可伸长的轻质细线拴住后悬于O点,小球置于一个斜面不光滑的斜劈M上用水平力F向左推动斜劈M,使其在光滑水平桌面上由位置甲匀速向左移动到位置乙,在此过程中,下列说法正确的是( ) A小球与斜劈间的摩擦力对小球不做功 B小球与斜劈间的摩擦力对小球做负功 CF对斜劈所做的功与小球对斜劈所做的功的绝对值相等 D小球与斜劈间的弹力对小球做正功,例1,【解析】 小球向左摆动过程中,斜劈对小球的摩擦力方向与小球的位移方向之间夹角小于90,故小球与斜劈间的摩擦力对
6、小球做正功,A、B错误;因斜劈匀速向左运动,桌面对斜劈的支持力和斜劈的重力不做功,一定有F对斜劈所做的功与小球对斜劈所做的总功为零,C正确;斜劈对小球的弹力方向与小球的位移方向之间夹角小于90,故弹力对小球做正功,D正确【答案】CD,例1,考法2 功的分析与计算 1分析法(分清F的性质,确定求解方法)如图所示,质量为m的小球用长为L的细线悬挂而静止在竖直位置在下列三种情况下,分别用水平拉力F将小球拉到细线与竖直方向成角的位置: (1)用F缓慢地拉; (2)F为恒力; (3)F为恒力,而且拉到该位置时小球的速度刚好为零 在上述过程中,拉力F做的功各是多少?,例1,【解析】 (1)若用F缓慢地拉,
7、则F为变力,用动能定理求解F做的功等于该过程克服重力做的功(2)若F为恒力,则可以直接根据定义求功(3)若F为恒力,而且拉到该位置时小球的速度刚好为零,则根据定义直接求功和根据动能定理求功都是正确的 在第一种情况下,F为变力,根据动能定理得 W1mgL(1cos ); 在第二种情况下,根据功的定义可得 W2FLsin ; 在第三种情况下,有W3FLsin mgL(1cos )【答案】见解析,例1,2利用功与能量的关系分析湖南长沙一中2019届月考(多选)如图所示,斜劈劈尖顶着竖直墙壁静止于水平面上,现将一小球从图示位置静止释放,不计一切摩擦,则在小球从释放到落至地面的过程中,下列说法正确的是(
8、 ) A斜劈对小球的弹力不做功 B墙壁对小球做了功 C小球对斜劈做了功 D小球对斜劈做的功等于小球的机械能减少量,例2,【解析】 墙壁对小球的弹力没有位移,不做功,B错误;小球和斜劈组成的系统机械能守恒,斜劈的速度增大,机械能增加,则小球的机械能减小,斜劈对小球的弹力做负功,小球对斜劈的弹力做正功,做功的数值等于小球机械能的减少量,A错误,C、D正确【答案】CD,例2,3变力做功问题(微元法)如图所示,一质量m2.0 kg的物体从半径为R5.0 m的圆弧的A端在拉力作用下沿圆弧运动到B端拉力F大小不变,始终为15 N,方向始终与物体在该点的圆弧切线成37角物体与圆弧面间的动摩擦因数为0.2.圆
9、弧所对应的圆心角为60,BO边沿竖直方向求这一过程中(g取10 m/s2):(1)拉力F做的功; (2)重力mg做的功; (3)圆弧面对物体的支持力FN做的功; (4)圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功,例3,【解析】【答案】见解析,例3,3变力做功问题(平均力法)如图所示,用铁锤将一铁钉钉入木块,设木块对铁钉的阻力与铁钉钉入木块内的深度成正比在铁锤第一次击打铁钉时,能把铁钉钉入木块内1 cm,问铁锤第二次击打铁钉时,能把铁钉钉入多深?(设铁锤每次做功都相等),例4,【解析】【答案】0.41 cm,例4,考法3 功率的求解 1瞬时功率的求解一质量为m的物体从倾角为的固定光滑斜面顶端由静止开始下滑,
10、斜面高为h,当物体滑至斜面底端时,重力做功的瞬时功率为( ),例5,【解析】【答案】C【答案】C,例5,2平均功率的求解山东枣庄八中2019届月考如图所示,表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮,小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)初始时刻,A、B处于同一高度并恰好处于静止状态剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑,则从剪断轻绳到物块着地,两物块( ) A速率的变化量不同 B机械能的变化量不同 C重力势能的变化量相同 D重力做功的平均功率相同,例6,【答案】D,例6,3牵引力功率的求解福建福州八县2018联考如图所示,卡车通过定滑轮以恒定的功率P0拉绳,牵引河中的小船沿水面运动,已知小
11、船的质量为m,沿水面运动时所受的阻力为f且保持不变,当绳AO段与水平面夹角为时,小船的速度为v,不计绳子与滑轮间的摩擦,则此时小船的加速度等于( ),例7,【答案】A,例7,考法4 功和功率的图像综合问题江西新余四中2019届月考(多选)一滑块在水平地面上沿直线滑行,t0时速度大小为1 m/s.从此刻开始在与速度平行的方向上施加一水平作用力F,力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲和图乙所示则(两图取同一正方向,g取10 m/s2)( )A滑块的质量为0.5 kg B滑块与水平地面间的动摩擦因数为0.05 C第1 s内摩擦力对滑块做的功为1 J D第2 s内力F的平均功率为1.5 W,例
12、8,【答案】D【答案】BD,例8,考点16 动能定理,必备知识 全面把握 核心方法 重点突破方法4 动能定理的应用方法5 摩擦力做功与能量转化 考法例析 成就能力考法3 动能定理在直线运动中的应用考法4 动能定理在曲线运动中的应用考法5 利用动能定理处理连接体问题,必备知识 全面把握,1动能 (1)动能:物体由于 而具有的能量叫动能动能是一种描述物体运动状态的能,运动,2动能定理 (1)内容:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化由动能定理可知, 是改变物体动能的途径当外力对物体做正功时,Ek ,物体的动能 ,这说明其他物体通过做功的方式向这个物体(即研究对象)输送了一部分能量;当外力对物体做
13、负功(即物体克服外力做功)时,Ek ,物体的动能 ,说明这个物体向外输送了一部分能量;当外力不做功时,Ek0,物体的动能保持不变,说明这个物体与外界没有能量交换(2)适用条件:是普遍适用的规律;既适用于直线运动,也适用于曲线运动;既适用于恒力做功,也适用于变力做功力可以是各种性质力,既可同时作用,也可以分段作用,3功能原理(或称功能关系) (1)功能原理 做了多少功,就有多少能量的改变:外界对物体做功,物体的能量增加,即对物体所做的功等于物体能量的增加量:WFE.物体对外界做功,物体的能量减少,即物体克服力所做的功等于物体能量减少量的负值:WFE.(2)功与对应能量的变化的关系(见后图)(3)
14、能的转化和守恒:能量从一种形式转化为另一种形式或者从一个物体转移到另一物体的过程中,能的总量 可以从两方面来理解: 某种形式的能减少,一定存在另一种形式的能增加,且减少量和增加量 某个物体的能量减少,一定存在另一个物体的能量增加,且减少量和增加量 ,即 ,不变,核心方法 重点突破,方法5 动能定理的应用 1动能定理的简单应用课标全国201517,6分如图,一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服
15、摩擦力所做的功则( ),例1,【解析】【答案】C,例1,2动能定理在多过程问题中的应用浙江选考物理2018年4月20,12分如图所示,一轨道由半径为2 m的四分之一竖直圆弧轨道AB和长度可调的水平直轨道BC在B点平滑连接而成现有一质量为0.2 kg的小球从A点无初速度释放,经过圆弧上B点时,传感器测得轨道所受压力大小为3.6 N,小球经过BC段所受的阻力为其重力的0.2倍,然后从C点水平飞离轨道,落到水平地面上的P点,P、C两点间的高度差为3.2 m小球运动过程中可视为质点,且不计空气阻力(1)求小球运动至B点时的速度大小; (2)求小球在圆弧轨道上克服摩擦力所做的功; (3)为使小球落点P与
16、B点的水平距离最大,求BC段的长度; (4)小球落到P点后弹起,与地面多次碰撞后静止假设小球每次碰撞机械能损失75%、碰撞前后速度方向与地面的夹角相等,求小球从C点飞出到最后静止所需时间,例2,【解析】,例2,【答案】(1)4 m/s (2)2.4 J (3)3.36 m (4)2.4 s,方法6 动能定理与图像的综合湖南、江西等十四校2018联考(多选)如图甲所示,一物体由某一固定且足够长的斜面底端以初速度v0沿斜面上滑,斜面与物体间的动摩擦因数0.5,其动能Ek随离开斜面底端的距离x变化的图线如图乙所示,g取10 m/s2,不计空气阻力,则以下说法正确的是( )A斜面的倾角30 B物体的质
17、量为m0.5 kg C斜面与物体间的摩擦力大小f2 N D物体在斜面上运动的总时间t2 s,例3,【答案】BC,例3,考法例析 成就能力,考法5 动能定理在直线运动中的应用河南豫南九校2019届联考如图所示,轻弹簧左端固定在竖直墙上,自然伸长时右端点在O位置质量为m的物块A(可视为质点)以初速度v0从距O点右方x0的P点处向左运动,与弹簧接触后压缩弹簧,将弹簧右端压到O点位置后,A又被弹簧弹回A离开弹簧后,恰好回到P点物块A与水平面间的动摩擦因数为.求: (1)物块A从P点出发又回到P点的过程,克服摩擦力所做的功 (2)O点和O点间的距离x1. (3)若将另一个与A完全相同的物块B(可视为质点
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