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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,*,*,*,返回,专项四 功和能,抓基础,探技法,研考向,提能力,第1页,第1页,备考方向要明了,主要问题,应用功效关系和能量守恒定律处理物体运动问题,主要考点,功和能计算；动能定理；机械能守恒定律；功效关系、能量守恒,主要办法,功计算中公式法、转换法、平均力法等；,动能定理和机械能守恒定律应用中整体法,主要策略,复习时要注重对基本概念和规律应用，在掌握动能定理、能量守恒基础上，加大与牛顿运动定律、运动合成与分解、圆周运动等关键内容综合训练，还要密切关注联系生活、生产实际、当代科技及能源环境保护问题,第2页,第2页,第3页,第3页,第4页,第4页,第5页,第5页,第6页,第6页,(1),机车以恒定功率启动过程中牵引力是变力，发动机做,功只能用,W,Pt,计算，而以恒定加速度启动时，发动机功率在不断增大，因此发动机做功只能用,W,F,l,计算。,(2),P,Fv,中,F,仅是机动车牵引力，而非机动车所受合,力。同时还要注意匀加速过程最大速度,v,1,和全程最大速度,v,m,区别及求解办法。,第7页,第7页,二、对动能定理理解,(1),动能定理中,“,外力,”,指作用在物体上包括重力在内所,有外力。求功代数和时要注意功正、负。,(2),无论物体做什么形式运动，其受力如何，动能定理,总是合用。,(3),动能定理表示式中,“,”,表示一个因果联系数值上,相等符号，阐明了功是引起物体动能改变原因。,(4),动能定理以单个物体为研究对象，表示式,W,合,E,k,是,个标量方程式。,第8页,第8页,三、对功效关系和能量守恒定律理解,1,常见功效关系,第9页,第9页,第10页,第10页,2,对能量转化和守恒定律进一步理解,(1),某种形式能量减少，一定存在另外形式能量增长，且,减少许与增长量相等。,(2),某个物体能量减少，一定存在别物体能量增长，且,减少许与增长量相等。,(3),机械能守恒定律是有条件，能量守恒定律是无条件。,第11页,第11页,第12页,第12页,第13页,第13页,1.,恒力功,W,Fl,cos,。,2,变力功,(1),变力,F,功率,P,恒定，,W,Pt,。,(2),利用动能定理及功效关系等办法间接求解，即,W,合,e,k,或,W,E,。,(3),转换法也叫等效替换，即若某一变力做功和某一恒力,做功相等，能够通过计算该恒力做功来求变力做功。,第14页,第14页,第15页,第15页,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,和滑块速度,v,随时间改变规律分别如图,4,3,甲和图,乙所表示。设在第,1 s,内、第,2 s,内、第,3 s,内力,F,对滑块做,功分别为,W,1,、,W,2,、,W,3,。如何比较这三个功大小关系？,图,4,3,第16页,第16页,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位移，再用恒力做功公式计算各功大小，即可得出,W,1,W,2,W,3,。,答案：,见解析,第17页,第17页,第18页,第18页,(1)对包括单个物体受力、位移及过程始、末速度问,题分析，尤其不包括时间时，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，可分段利用动能定,理列式，也能够全程列式(当所求解问题不包括中间速度时)。,第19页,第19页,(3),应用动能定理解题思绪和普通环节,拟定研究对象和物理过程，找出始末状态速度情况；,分析研究对象受力情况,(,包括重力,),，求出各力做功代数和，注意求功时，位移必须是相对地面；,拟定过程始、末状态动能，以及动能改变量；,利用动能定理列方程求解。要注意方程左边是功，右边是动能改变量。,第20页,第20页,2,如图,4,4,，,ABCD,为一竖直平面,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,图,4,4,物体，从,A,点以,v,1,4 m/s,速度开始运动，通过,BC,后滑到高出,C,点,h,10.3 m,D,点时速度为零。求：,(,g,10 m/s,2,),(1),物体与,BC,轨道动摩擦因数。,(2),物体第,5,次通过,B,点时速度。,(3),物体最后停止位置,(,距,B,点,),。,第21页,第21页,解析：,本题明确给出物体在,A,、,D,两点速度和高度，从,A,点到,D,点过程受力情况及其做功也容易分析，能够应用动能定理研究，直接得到物体与,BC,轨道动摩擦因数。滑动摩擦力做功与实际路径长短相关，尤其是研究多过程运动时,(,如从开始运动至物体第,5,次通过,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乘积。,第22页,第22页,第23页,第23页,答案：,(1)0.5,(2)13.3 m/s,(3)0.4 m,第24页,第24页,第25页,第25页,1.,应注意问题,(1),研究对象选取。,有问题选单个物体为研究对象，机械能不,守恒，但选此物体与其它几种物体构成系,统为研究对象，机械能却是守恒，如图,4,5,所表示，单选,A,机械能减少，但,A,、,B,二,者构成系统机械能守恒。图,4,5,第26页,第26页,(2),研究过程选取。,有些问题研究对象运动过程分几种阶段，有阶段机械能守恒，而有阶段机械能不守恒，因此在应用机械能守恒定律解题时要注意过程选取。,第27页,第27页,(3)表示式选取。,机械能守恒表示式有三种不同形式,系统初、末态总机械能相等，即E1E2。,系统降低总重力势能Ep减等于系统增加总动能Ek增，即Ep减Ek增或Ep增Ek减。,若系统只有A、B两物体，则A降低机械能EA减等于B增加机械能EB增。,第一个表示式是从“守恒”角度反应机械能守恒，解题必须选取参考平面，而后两种表示式都是从“转化”角度来反应机械能守恒，无须选取参考平面。,第28页,第28页,2,机械能守恒鉴定,(1),利用机械能定义判断，分析动能和势能和是否改变。,(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，或有其它力做功但其它力做功代数和为零,),，则机械能守恒。,(3),依据能量转化来判断，若系统中只有动能与势能互相,转化，则系统机械能守恒。,(4),对一些绳子忽然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题机械能,普通不守恒，尤其阐明除外。,第29页,第29页,3,一质量为,50 kg,男孩在距离河流,40 m,高桥上作,“,蹦极,跳,”,，未跳前长度,AB,为,14 m,弹性绳一端缚着他双脚，另一端则固定在桥上,A,点，如图,4,6,甲所表示，然后男孩从桥面下坠直至贴近水面最低点,D,。男孩速率,v,跟下坠距离,s,改变关系如图乙所表示，假定绳在整个运动过程中遵守胡克定律,(,不考虑空气阻力、男孩大小和绳质量,),。求：,第30页,第30页,图,4,6,(1),当男孩在,D,点时，绳所储存弹性势能；,(2),弹性绳劲度系数。,(3),讨论男孩在,AB,、,BC,和,CD,期间运动时作用于男孩,力情况。,第31页,第31页,解析：依据图像可知，男孩运动可分为三个不同阶段，分别为自由落体运动、加速度减小加速运动、加速度增大减速运动。,(1)整个运动过程中，只有重力和弹力做功，系统机械能守恒，故绳储存弹性势能为：,Epmgh501040 J2104 J。,第32页,第32页,答案：,(1)210,4,J,(2)62.5 N/m,(3),见解析,第33页,第33页,第34页,第34页,第35页,第35页,第36页,第36页,第37页,第37页,命题视角,2,双选,如图,4,7,所表示，物体受到水平推力,F,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,改变规律如图,4,8,所表示。取,g,10 m/s,2,。则,(,),图,4,8,第38页,第38页,第39页,第39页,第40页,第40页,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,是恒力功还是变力功，选取适当办法进行计算。,(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平均功率。,(3),对于图像问题要首先看懂图像物理意义，依据图像求,出加速度、位移并明确求哪个力功或功率是合力功率还是某个力功率。,第41页,第41页,第42页,第42页,命题视角,1,如图,4,9,所表示，用轻质细绳悬挂一质,量为,m,0.5 kg,小圆球，圆球套在可沿,水平方向移动框架槽内，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,恒力作用 图,4,9,下移至图中位置，此时细绳与竖直方向夹角为,30,，绳长,L,0.2 m,，不计一切摩擦，,g,取,10 m/s,2,。,第43页,第43页,(1),求水平力,F,做功；,(2),若不计框架槽质量，求小球在此位置速度大小；,(3),若框架槽质量为,0.2 kg,，求小球在此位置速度大小。,第44页,第44页,第45页,第45页,答案,(1)2 J,(2)2.73 m/s,(3)2.40 m/s,第46页,第46页,命题视角,2,(,宜昌模拟,),如图,4,11,所表示是游乐场中过山车实物图片及过山车模型图。在模型图中半径分别为,R,1,2.0 m,和,R,2,8.0 m,两个光滑圆形轨道，固定在倾角为,37,斜轨道面上,Q,、,Z,两点，且两圆形轨道最高点,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,点以一定初速度沿斜面向下运动。已知斜轨道面与小车间动摩擦因数为,1/24,，,g,10 m/s,2,，,sin37,0.6,，,cos37,0.8,。问：,第47页,第47页,图,4,11,(1),若小车正好能通过第一个圆形轨道最高点,A,处，则其在,P,点初速度应为多大？,(2),若小车在,P,点初速度为,10 m/s,，则小车能否安全通过两个,圆形轨道。,第48页,第48页,第49页,第49页,第50页,第50页,冲关锦囊,利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，要注意运动过程选取以及运动过程中各力做功情况。,(2),对于物体做往复运动问题，尤其要注意滑动摩擦力做,功情况，计算滑动摩擦力做功，应用路程计算而不是用位移。,第51页,第51页,第52页,第52页,命题视角,1,(,北京高考,),如图,4,12,所表示，长度,为,l,轻绳上端固定在,O,点，下端系一质量,为,m,小球,(,小球大小能够忽略,),。,(1),在水平拉力,F,作用下，轻绳与竖直方,向夹角为,，小球保持静止。画出此时,小球受力图，并求力,F,大小；图,4,12,(2),由图示位置无初速释放小球，求当小球通过最低点时速度大小及轻绳对小球拉力。不计空气阻力。,第53页,第53页,规范解题,(1),受力图如图,4,13,所表示。,依据平衡条件，应满足,T,cos,mg,，,T,sin,F,拉力大小,F,mg,tan,图,4,13,第54页,第54页,第55页,第55页,第56页,第56页,命题视角,2,如图,4,14,所表示，倾角为,光滑斜面,上放有两个质量均为,m,小球,A,和,B,，两球,之间用一根长为,L,轻杆相连，下面小球 图,4,14,B,离斜面底端高度为,h,。两球从静止开始下滑，不计球与地面碰撞时机械能损失，且地面光滑，求：,(1),两球在光滑水平面上运动时速度大小；,(2),整个运动过程中杆对,A,球所做功。,第57页,第57页,第58页,第58页,冲关锦囊,机械能守恒定律三种表示式及使用办法,(1),守恒观点：,或,E,1,E,2,，利用此法求,解只有一个物体,(,实际是单个物体与地球构成系统,),问,题较以便，注意选好参考平面；,(2),转化观点：,E,p,E,k,，此法长处是不用选取参考,平面；,(3),转移观点：,E,增,E,减,，此法适合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构成系统,),问题。,第59页,第59页,第60页,第60页,命题视角,1,如图,4,15,所表示，一平直传送带以,速度,v,2 m/s,匀速运动，传送带把,A,处 图,4,15,工件不断地运送到同一水平面上,B,处，,A,、,B,相距,L,30 m,。在,A,处把工件轻轻放到传送带上，通过时间,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，每个工件质量均为,m,2 kg,，,(,g,取,10 m/s,2,),求：,(1),传送带上靠近,B,端相邻两工件间距离；,(2),带动传送带电动机平均输出功率,(,不计轮轴处摩擦力,),第61页,第61页,第62页,第62页,答案,(1)1 m,(2)16 W,第63页,第63页,第64页,第64页,(1),小物块刚到达,C,点时速度大小；,(2),小物块刚要到达圆弧轨道末端,C,点时对轨道压力；,(3),要使小物块不滑出长木板，木板长度,L,至少为多少？,第65页,第65页,第66页,第66页,答案,(1)4 m/s,(2)50 N,方向竖直向下,(3)4 m,第67页,第67页,冲关锦囊,能量转化与守恒观点是分析处理物理问题最基本、最普遍观点，解题中首先分清有多少种形式能量在转化，然后列出减少能量,E,减,和增长能量,E,增,等式求解。要注意多过程中容易忽略瞬间机械能损失问题，如绳子忽然绷紧，物体间碰撞等。,第68页,第68页,点击下图进入,第69页,第69页,
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