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Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,*,专题五机械能,1/44,考点内容,要求,热点考向,1.功、功率,1.功和功率概念、动能定,理、机械能守恒定律及能转,化和守恒定律是本专题重,点和难点.抓住功是能量转化,量度这条根本.,2.加强功效关系与牛顿运动,力学、平抛运动、圆周运动、,动量守恒定律和电磁学相结,合综合问题.,2.动能和动能定理,3.重力做功与重力势能,4.功效关系、机械能守恒,定律及其应用,5.试验五：探究动能定理,6.试验六：验证机械能守,恒定律,2/44,3/44,4/44,第,1,讲功和功率,5/44,考点,1,功,力,位移,力,位移,1.定义：力对物体做功，等于_大小、_,大小、_与_之间夹角余弦三者乘积.,2.做功两要素：力和物体在_发生位移.,3.定义式：,W,_，仅适合用于_做功，功,单位为_，功是_(填“矢”或“标”)量.,力方向上,Fs,cos,恒力,焦耳(J),标,6/44,能量,动力,阻力,克服,4.物理意义：功是_转化量度，正功表示_,做功，负功表示_做功，功正、负不表示大小，仅表,示动力做功还是阻力做功，一个力对物体做负功，普通表述为,物体,_该力做功(取负功绝对值).,7/44,考点,2,功率,1.功率：描述做功_物理量.,2.定义：功跟完成功所用_比值叫做功率.,3.功率计算,快慢,时间,(1),P,_，只能计算,t,时间内平均功率.,(2),P,_.若,v,为平均速度，则,P,为平均功率；若,v,为瞬时速度，则,P,为瞬时功率；,表示_.,F,v,cos,F,与,v,夹角,8/44,【基础自测】,1.如图 5-1-1 所表示，重物,P,放在一长木板,OA,上，将长木板,绕,O,端转过一个小角度过程中，重物,P,相对于木板一直保持,静止，关于木板对重物,P,摩擦力和支持力做功情况，正确,是(,),A.摩擦力对重物做正功,B.摩擦力对重物做负功,图 5-1-1,C.支持力对重物不做功,D.支持力对重物做正功,答案：,D,9/44,2.列车提速一个关键技术问题是提升机车发动机功率.,已知匀速运动时，列车所受阻力与速度二次方成正比，即,f,k,v,2,.设提速前匀速运动速度为 80 km/h，提速后匀速运动,速度为 120 km/h，则提速前与提速后机车发动机功率之比为,(,),A.,2,3,B.,4,9,C.,8,27,D.,16,81,答案：,C,10/44,3.一小球以初速度,v,0,水平抛出，不计空气阻力,，小球在空,中运动过程中重力做功功率,P,随时间,t,改变图象是(,),A,B,C,D,答案：,A,11/44,4.如图 5-1-2 所表示，质量为 20 kg 小孩坐在雪橇上，现用,一个与水,平方向成,37角、大小为 60 N 力,F,拉着雪橇沿水,平地面从静止开始以,a,0.5 m/s,2,加速度做匀加速直线运动，,已知雪橇质量为 20 kg，求 2 s 内雪橇上各力做功？协力做,功是多少？,图 5-1-2,12/44,解：,在竖直方向上雪橇没有移动位移，故重力和支持力做,功都为零；在水平方向上，2 s 内雪橇移动位移为,故拉力做功为,W,F,Fs,cos,601cos 37 J48 J,依据牛顿第二定律，有,F,cos,f,(,m,小孩,m,雪橇,),a,代入数据解得,f,28 N,故摩擦力做功,W,f,f,s,28 J,W,合,W,F,W,f,48,28 J,20 J.,13/44,热点,1,功正负判断与恒力、协力做功计算,热点归纳,1.功正负判断方法：,(1)恒力做功判断：依据力与位移夹角来判断.,(2)曲线运动中做功判断：依据,F,与,v,方向夹角,来判,断，当 0,90，力对物体做正功；904,W,F,1,，,W,f,2,2,W,f,1,B.,W,F,2,4,W,F,1,，,W,f,2,2,W,f,1,C.,W,F,2,4,W,F,1,，,W,f,2,2,W,f,1,D.,W,F,2,4,W,F,1,，,W,f,2,g,tan,，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹角小于 90，做,正功；当,a,g,tan,，摩擦力沿斜面向上，摩擦力与位移夹角大于,90，做负功.总而言之，A、C、D 正确.,图 D25,答案：,ACD,20/44,热点,2,机车开启运行,热点归纳,1.模型一,以恒定功率开启：,(1)动态过程,21/44,(2)开启过程速度-时间图象如图 5-1-4 所表示.,图 5-1-4,2.模型二,以恒定加速度开启：,(1)动态过程,22/44,(2)开启过程速度-时间图象如图 5-1-5 所表示.,图 5-1-5,23/44,【典题,3,】,一列火车总质量,m,500 t，发动机额定功率,P,610,5,W，在轨道上行驶时，轨道对列车阻力,f,是车重,0.01.(,g,取 10 m/s,2,),(1)求列车在水平轨道上行驶最大速度.,(2)在水平轨道上，发动机以额定功率,P,工作，求当行驶速,度为,v,1,1 m/s 和,v,2,10 m/s 时，列车瞬时加速度,a,1,、,a,2,大,小.,(3)列车在水平轨道上以 36 km/h 速度匀速行驶时，求发,动机实际功率,P,.,(4)若列车从静止开始，保持 0.5 m/s,2,加速度做匀加速运,动，求这一过程维持最长时间.,24/44,25/44,26/44,【迁移拓展】,(,年新课标,卷,),一汽车在平直公路上行,驶.从某时刻开始计时，发动机功率,P,随时间,t,改变如图,5-1-6 所表示.假定汽车所受阻力大小,f,恒定不变.以下描述该汽,),车速度,v,随时间,t,改变图线中，可能正确是(,图 5-1-6,A,B,C,D,27/44,解析：,0,t,1,时间内，功率,P,1,不变，这一段时间假如匀速，,变大，牵引力大于阻力，则汽车速度增加，由,P,2,F,v,得,v,增加时,F,减小，故应做加速度减小加速运动直至匀速，C 错,误；假如 0,t,1,时间内加速，由,P,1,F,v,得 0,t,1,时间内应做加速,度减小加速运动直至匀速，故 A 正确，B、D 错误.,答案：,A,28/44,变力做功计算方法,求力做功时，一定要注意分析是求恒力做功还是变力做,功，假如是求变力做功，看能否转化为求恒力做功问题，,不能转化，还能够借助微元法、图象法、平均力法、功效关,系等求解.,考向,1,微元法,将物体位移分割成许多小段，因小段很小，每一小段上,作用在物体上力能够视为恒力，这么就将变力做功转化为在,无数多个无穷小位移上恒力所做元功代数和.此法在中,学阶段，常应用于求解大小不变、方向改变变力做功问题.,29/44,图,5-1-7,30/44,解析：,因为,F,方向不停改变，不能用,W,Fs,cos,求解，,但因为拉力,F,方向时刻与小球运动方向一致，可采取微元法，,把小球位移分割成许多小段，在每一小段位移上作用在小,球上力,F,可视为恒力，,F,做总功即为,F,在各个小段上做功,答案：,D,31/44,【触类旁通】,(,多项选择，,年浙江宁波模拟,),如图 5-1-8 所表示，,摆球质量为,m,，悬线长为,L,，把悬线拉到水平位置后放手.设,在摆球从,A,点运动到,B,点过程中空气阻力,F,阻,大小不变，,则以下说法正确是(,),A.重力做功为,mgL,B.绳拉力做功为 0,C.空气阻力,F,阻,做功为,mgL,图 5-1-8,答案：,AB,32/44,考向,2,转换法,变力做功直接求解时，通常都比较复杂，但若经过转换研,究对象，有时可化为恒力做功，用,W,Fs,cos,求解.此法经常,应用于轻绳经过定滑轮拉物体问题中.,33/44,【典题,5,】,如图 5-1-9 所表示，固定光滑竖直杆上套着一个,滑块，滑块用轻绳系着绕过光滑定滑轮,O,.现以大小不变拉,力,F,拉绳，使滑块从,A,点起由静止开始上升.滑块运动到,C,点时,速度最大.已知滑块质量为,m,，滑轮,O,到竖直杆距离为,d,，,OAO,37，,OCO,53，重力加速度,为,g,.求：(sin 370.6，cos 370.8),(1)拉力,F,大小.,(2)滑块由,A,到,C,过程中拉力,F,做功.,图 5-1-9,34/44,解：,(1)对滑块进行受力分析，其到,C,点时速度最大，则此,时其所受协力为零，正交分解滑块在,C,点受到拉力，依据共,点力平衡条件得,(2)依据能量转换思想，拉力,F,对绳端点做功就等于绳,拉力,F,对滑块做功，有,滑轮与,A,间绳长,L,1,d,sin 37,35/44,36/44,考向,3,图象法,在,F,-,x,图象中，图线与,x,轴所围“面积”代数和就表示,力,F,在这段位移所做功，且位于,x,轴上方“面积”为正，,位于,x,轴下方“面积”为负，但此方法只适合用于便于求图线,所围面积情况(如三角形、矩形、圆等规则几何图形).,37/44,【典题,6,】,物体在水平拉力,F,作用下，沿,x,轴方向由坐标,原点开始运动，设拉力,F,随,x,改变分别如图 5-1-10 甲、乙、,丙所表示，其中图甲为二分之一圆图形，对应拉力做功分别为,W,甲,、,W,乙,、,W,丙,，则以下说法正确是(,),甲,丙,乙,图,5-1,-10,A.,W,甲,W,乙,W,丙,C.,W,甲,W,乙,W,丙,B.,W,甲,W,乙,W,丙,D.无法比较它,们大小,38/44,解析：,因为,F,-,x,图象中，图象与位,移轴所围成,“,面积,”,即为力做功，所以,W,甲,W,乙,W,丙,，B 项正确.,答案：,B,39/44,【触类旁通】,如图 5-1-11 甲所表示，质量为 4 kg 物体在水,平推力作用下开始运动，推力大小,F,随位移大小,x,改变情况,如图乙所表示，物体与地面间动摩擦因数为,0.5，,g,取 10 m/s,2,，,则(,),甲,乙,图,5-1-11,A.物体先做加速运动，推力撤去后才开始做减速运动,B.运动过程中推力做功为 200 J,C.物体在运动过程中加速度先变小后不变,D.因推力是变力，无法确定推力做功大小,40/44,解析：,滑动摩擦力,F,f,mg,20 N，物体先加速，当推力,减小到 20 N 时，加速度减小为零，之后推力逐步减小，物体做,加速度增大减速运动，当推力减小为零后做匀减速运动，选,项 A、C 错误；,F,-,x,图象与横轴所围图形面积表示推力做功，,答案：,B,41/44,考向,4,“,平均力,”求变力做,功,当力方向不变而大小随位移做线性改变时，可先求出力,F,1,F,2,2,，再由,W,Fs,cos,计算，如弹簧弹,对位移平均值,F,力,做功,.,42/44,【典题,7,】,(,多项选择，,年江西九江三十校联考,),如图,5-1-12,所表示，,n,个完全相同，边长足够小且互不粘连小方块依次排,列，总长度为,l,，总质量为,M,，它们一起以速度,v,在光滑水平面,上滑动，某时刻开始滑上粗糙水平面.小方块与粗糙水平面之间,动摩擦因数为,，重力加速度为,g,，若小方块恰能完全进入粗,),糙水平面，则全部小方块克服摩擦力做功为(,图 5-1-12,43/44,答案：,AC,44/44,
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