三维设计高考物理二轮复习课件(广东专版)：第一部分专题功和能.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,专题四 功和能,抓基础,探技法,研考向,提能力,2,备考方向要明了,主要问题,应用功能关系和能量守恒定律解决物体的运动问题,主要考点,功和能的计算；,动能定理；,机械能守恒定律；,功能关系、能量守恒,主要方法,功的计算中的公式法、转换法、平均力法等；,动能定理和机械能守恒定律应用中的整体法,主要策略,复习时要重视对基本概念和规律的应用，在掌握动能定理、能量守恒的基础上，加大与牛顿运动定律、运动的合成与分解、圆周运动等核心内容的综合训练，还要密切关注联系生活、生产实际、现代科技及能源环保的问题,3,4,5,6,7,(1),机车以恒定功率启动过程中牵引力是变力，发动机做,的功只能用,W,Pt,计算，而以恒定加速度启动时，发动机的功率在不断增大，所以发动机做的功只能用,W,F,l,计算。,(2),P,Fv,中的,F,仅是机动车的牵引力，而非机动车所受合,力。同时还要注意匀加速过程的最大速度,v,1,和全程的最大速度,v,m,的区别及求解方法。,8,二、对动能定理的理解,(1),动能定理中,“,外力,”,指作用在物体上包含重力在内的所,有外力。求功的代数和时要注意功的正、负。,(2),不论物体做什么形式的运动，其受力如何，动能定理,总是适用的。,(3),动能定理表达式中的,“,”,表示一种因果联系的数值上,相等的符号，说明了功是引起物体动能变化的原因。,(4),动能定理以单个物体为研究对象，表达式,W,合,E,k,是,个标量方程式。,9,三、对功能关系和能量守恒定律的理解,1,常见的功能关系,10,11,2,对能量转化和守恒定律的进一步理解,(1),某种形式能量的减少，一定存在另外形式能量的增加，且,减少量与增加量相等。,(2),某个物体能量的减少，一定存在别的物体能量的增加，且,减少量与增加量相等。,(3),机械能守恒定律是有条件的，能量守恒定律是无条件的。,12,13,14,1.,恒力的功,W,Fl,cos,。,2,变力的功,(1),变力,F,的功率,P,恒定，,W,Pt,。,(2),利用动能定理及功能关系等方法间接求解，即,W,合,e,k,或,W,E,。,(3),转换法也叫等效替代，即若某一变力做的功和某一恒力,做的功相等，可以通过计算该恒力做的功来求变力做的功。,15,16,1,一滑块在水平地面上沿直线滑行，,t,0,时速度为,1 m/s,。,从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力，力,F,和滑块的速度,v,随时间的变化规律分别如图,4,3,甲和图,乙所示。设在第,1 s,内、第,2 s,内、第,3 s,内力,F,对滑块做的,功分别为,W,1,、,W,2,、,W,3,。如何比较这三个功的大小关系？,图,4,3,17,解析：,在这三段时间内，拉力,F,均为恒力，可先由,v,t,图像求出各段时间内的位移，再用恒力做功的公式计算各功的大小，即可得出,W,1,W,2,W,3,。,答案：,见解析,18,19,(1),对涉及单个物体的受力、位移及过程始、末速度的问,题的分析，尤其不涉及时间时，应优先考虑用动能定,理求解。,(2),若物体运动包含几个不同过程时，可分段运用动能定,理列式，也可以全程列式,(,当所求解的问题不涉及中间速度时,),。,20,(3),应用动能定理解题的思路和一般步骤,确定研究对象和物理过程，找出始末状态的速度情况；,分析研究对象的受力情况,(,包括重力,),，求出各力做功的代数和，注意求功时，位移必须是相对地面的；,确定过程始、末状态的动能，以及动能的变化量；,利用动能定理列方程求解。要注意方程的左边是功，右边是动能的变化量。,21,2,如图,4,4,，,ABCD,为一竖直平面的,轨道，其中,BC,水平，,A,点比,BC,高,出,H,10 m,，,BC,长,l,1 m,，,AB,和,CD,轨道光滑。一质量为,m,1 kg,的 图,4,4,物体，从,A,点以,v,1,4 m/s,的速度开始运动，经过,BC,后滑到高出,C,点,h,10.3 m,的,D,点时速度为零。求：,(,g,10 m/s,2,),(1),物体与,BC,轨道的动摩擦因数。,(2),物体第,5,次经过,B,点时的速度。,(3),物体最后停止的位置,(,距,B,点,),。,22,解析：,本题明确给出物体在,A,、,D,两点的速度和高度，从,A,点到,D,点过程的受力情况及其做功也容易分析，可以应用动能定理研究，直接得到物体与,BC,轨道的动摩擦因数。滑动摩擦力做功与实际路径的长短有关，特别是研究多过程运动时,(,如从开始运动至物体第,5,次经过,B,点或物体最后停止,),，往往全程考虑应用动能定理研究，克服摩擦力做功应表示为摩擦力与总路程的乘积。,23,24,答案：,(2)13.3 m/s,(3)0.4 m,25,26,1.,应注意的问题,(1),研究对象的选取。,有的问题选单个物体为研究对象，机械能不,守恒，但选此物体与其他几个物体组成的系,统为研究对象，机械能却是守恒的，如图,4,5,所示，单选,A,机械能减少，但,A,、,B,二,者组成的系统机械能守恒。图,4,5,从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力，力,作用在粗糙水平面上做直线运动。,答案(1)4 m/s(2)50 N方向竖直向下(3)4 m,为m的小球(小球的大小可以忽略)。,向的夹角为，小球保持静止。,(1)物体与BC轨道的动摩擦因数。,图43,相等的符号，说明了功是引起物体动能变化的原因。,(2)不论物体做什么形式的运动，其受力如何，动能定理,解析：本题明确给出物体在A、D两点的速度和高度，从A点到D点过程的受力情况及其做功也容易分析，可以应用动能定理研究，直接得到物体与BC轨道的动摩擦因数。,如图414所示，倾角为的光滑斜面,(2)用做功判断，若物体或系统只有重力做功(或弹簧弹力做,功的情况，计算滑动摩擦力做的功，应用路程计算而不是用位移。,(3)若框架槽的质量为0.,取g10 m/s2。,系统初、末态总机械能相等，即E1E2。,下移至图中位置，此时细绳与竖直方向的夹角为30，绳长L0.,Epmgh501040 J2104 J。,27,(2),研究过程的选取。,有些问题研究对象的运动过程分几个阶段，有的阶段机械能守恒，而有的阶段机械能不守恒，因此在应用机械能守恒定律解题时要注意过程的选取。,28,(3),表达式的选取。,机械能守恒的表达式有三种不同的形式,系统初、末态总机械能相等，即,E,1,E,2,。,系统减少的总重力势能,E,p,减,等于系统增加的总动能,E,k,增,，即,E,p,减,E,k,增,或,E,p,增,E,k,减,。,若系统只有,A,、,B,两物体，则,A,减少的机械能,E,A,减,等于,B,增加的机械能,E,B,增,。,第一种表达式是从,“,守恒,”,的角度反映机械能守恒，解题必须选取参考平面，而后两种表达式都是从,“,转化,”,的角度来反映机械能守恒，不必选取参考平面。,29,2,机械能守恒的判定,(1),利用机械能的定义判断，分析动能和势能的和是否变化。,(2),用做功判断，若物体或系统只有重力做功,(,或弹簧弹力做,功，或有其他力做功但其他力做功的代数和为零,),，则机械能守恒。,(3),根据能量转化来判断，若系统中只有动能与势能的相互,转化，则系统的机械能守恒。,(4),对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题机械能,一般不守恒，特别说明除外。,30,3,一质量为,50 kg,的男孩在距离河流,40 m,高的桥上作,“,蹦极,跳,”,，未跳前长度,AB,为,14 m,的弹性绳一端缚着他的双脚，另一端则固定在桥上的,A,点，如图,4,6,甲所示，然后男孩从桥面下坠直至贴近水面的最低点,D,。男孩的速率,v,跟下坠的距离,s,的变化关系如图乙所示，假定绳在整个运动过程中遵守胡克定律,(,不考虑空气阻力、男孩的大小和绳的质量,),。求：,31,图,4,6,(1),当男孩在,D,点时，绳所储存的弹性势能；,(2),弹性绳的劲度系数。,(3),讨论男孩在,AB,、,BC,和,CD,期间运动时作用于男孩,的力的情况。,32,解析：,根据图像可知，男孩的运动可分为三个不同的阶段，分别为自由落体运动、加速度减小的加速运动、加速度增大的减速运动。,(1),整个运动过程中，只有重力和弹力做功，系统的机械能守恒，故绳储存的弹性势能为：,E,p,mgh,501040 J,210,4,J,。,33,答案：,(1)210,4,J,(2)62.5 N/m,(3),见解析,34,35,36,37,(北京高考)如图412所示，长度,(1)物体与BC轨道的动摩擦因数。,向的夹角为，小球保持静止。,题的分析，尤其不涉及时间时，应优先考虑用动能定,之间用一根长为L的轻杆相连，下面的小球 图414,答案：(1)2104 J(2)62.,已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为1/24，g10 m/s2，sin37，cos37。,(2)若不计框架槽的质量，求小球在此位置的速度的大小；,的功只能用WPt计算，而以恒定加速度启动时，发动机的功率在不断增大，所以发动机做的功只能用WFl计算。,作用在粗糙水平面上做直线运动。,答案(1)4 m/s(2)50 N方向竖直向下(3)4 m,(1)变力F的功率P恒定，WPt。,做的功相等，可以通过计算该恒力做的功来求变力做的功。,(3)若框架槽的质量为0.,取g10 m/s2。,38,命题视角,2,双选,如图,4,7,所示，物体受到水平推力,F,的,作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力,传感器和速度传感器监测到推力,F,、物体速 图,4,7,度,v,随时间,t,变化的规律如图,4,8,所示。取,g,10 m/s,2,。则,(,),图,4,8,39,40,41,冲关锦囊,(1),计算功时，要注意分析受力情况和能量转化情况，分清,是恒力的功还是变力的功，选用合适的方法进行计算。,(2),计算功率时，要明确是求瞬时功率还是平均功率，若求,瞬时功率应明确是哪一时刻或位置，若求平均功率则应明确是哪段时间内的平均功率。,(3),对于图像问题要首先看懂图像的物理意义，根据图像求,出加速度、位移并明确求哪个力的功或功率是合力的功率还是某个力的功率。,42,43,命题视角,1,如图,4,9,所示，用轻质细绳悬挂一质,量为,m,0.5 kg,的小圆球，圆球套在可沿,水平方向移动的框架槽内，框架槽竖直放,置在水平面上。自细绳静止在竖直位置开,始，框架槽在水平力,F,20 N,的恒力作用 图,4,9,下移至图中位置，此时细绳与竖直方向的夹角为,30,，绳长,L,0.2 m,，不计一切摩擦，,g,取,10 m/s,2,。,44,(1),求水平力,F,做的功；,(2),若不计框架槽的质量，求小球在此位置的速度的大小；,(3),若框架槽的质量为,0.2 kg,，求小球在此位置的速度的大小。,45,46,答案,(1)2 J,(2)2.73 m/s,(3)2.40 m/s,47,命题视角2,(宜昌模拟)如图411所示是游乐场中过山车的实物图片及过山车的模型图。在模型图中半径分别为R12.0 m和R28.0 m的两个光滑圆形轨道，固定在倾角为37斜轨道面上的Q、Z两点，且两圆形轨道的最高点A、B均与P点平齐，圆形轨道与斜轨道之间圆滑连接，现使小车(视做质点)从P点以一定的初速度沿斜面向下运动。已知斜轨道面与小车间的动摩擦因数为1/24，g10 m/s2，sin37，cos37。问：,48,图,4,11,(1),若小车恰好能通过第一个圆形轨道的最高点,A,处，则其在,P,点的初速度应为多大？,(2),若小车在,P,点的初速度为,10 m/s,，则小车能否安全通过两个,圆形轨道。,49,50,51,冲关锦囊,运用动能定理时应注意,(1),对于单个物体，若运动过程为多阶段应用动能定理列式,时，要注意运动过程的选取以及运动过程中各力的做功情况。,(2),对于物体做往复运动的问题，尤其要注意滑动摩擦力做,功的情况，计算滑动摩擦力做的功，应用路程计算而不是用位移。,52,53,命题视角1,(北京高考)如图412所示，长度,为l的轻绳上端固定在O点，下端系一质量,为m的小球(小球的大小可以忽略)。,(1)在水平拉力F的作用下，轻绳与竖直方,向的夹角为，小球保持静止。画出此时,小球的受力图，并求力F的大小；图412,(2)由图示位置无初速释放小球，求当小球通过最低点时的速度大小及轻绳对小球的拉力。不计空气阻力。,54,规范解题,(1),受力图如图,4,13,所示。,根据平衡条件，应满足,T,cos,mg,，,T,sin,F,拉力大小,F,mg,tan,图,4,13,55,56,57,命题视角,2,如图,4,14,所示，倾角为,的光滑斜面,上放有两个质量均为,m,的小球,A,和,B,，两球,之间用一根长为,L,的轻杆相连，下面的小球 图,4,14,B,离斜面底端的高度为,h,。两球从静止开始下滑，不计球与地面碰撞时的机械能损失，且地面光滑，求：,(1),两球在光滑水平面上运动时的速度大小；,(2),整个运动过程中杆对,A,球所做的功。,58,59,冲关锦囊,机械能守恒定律的三种表达式及用法,(1),守恒观点：,或,E,1,E,2,，运用此法求,解只有一个物体,(,实际是单个物体与地球组成的系统,),的问,题较方便，注意选好参考平面；,(2),转化观点：,E,p,E,k,，此法的优点是不用选取参考,平面；,(3),转移观点：,E,增,E,减,，此法适用于求解两个或两个,以上物体,(,实际是两个或两个以上物体与地球组成的系统,),的问题。,60,61,命题视角,1,如图,4,15,所示，一平直的传送带以,速度,v,2 m/s,匀速运动，传送带把,A,处的 图,4,15,工件不断地运送到同一水平面上的,B,处，,A,、,B,相距,L,30 m,。在,A,处把工件轻轻放到传送带上，经过时间,t,20 s,能传送到,B,处，假设在,A,处每隔相等时间放上一个工件，每小时能运送工件,7200,个，每个工件的质量均为,m,2 kg,，,(,g,取,10 m/s,2,),求：,(1),传送带上靠近,B,端的相邻两工件间的距离；,(2),带动传送带的电动机的平均输出功率,(,不计轮轴处的摩擦力,),62,63,答案,(1)1 m,(2)16 W,64,65,(1),小物块刚到达,C,点时的速度大小；,(2),小物块刚要到达圆弧轨道末端,C,点时对轨道的压力；,(3),要使小物块不滑出长木板，木板长度,L,至少为多少？,66,67,答案,(1)4 m/s,(2)50 N,方向竖直向下,(3)4 m,68,冲关锦囊,能量转化与守恒的观点是分析解决物理问题的最基本、最普遍的观点，解题中首先分清有多少种形式的能量在转化，然后列出减少的能量,E,减,和增加的能量,E,增,的等式求解。要注意多过程中容易忽视的瞬间机械能损失的问题，如绳子突然绷紧，物体间的碰撞等。,