《2020届高三物理高考复习学案：功、能、能量守恒》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020届高三物理高考复习学案：功、能、能量守恒（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2020届高考物理复习学案功、能、能量守恒 【命题趋向】功、能、能量守恒是近几年高考理科综合物理命题的重点、热点和焦点，也是广大考生普遍感到棘手的难点之一能量守恒贯穿于整个高中物理学习的始终，是联系各部分知识的主线它不仅为解决力学问题开辟了一条重要途径，同时也为我们分析问题和解决问题提供了重要依据守恒思想是物理学中极为重要的思想方法，是物理学研究的极高境界，是开启物理学大门的金钥匙，同样也是对考生进行方法教育和能力培养的重要方面因此，功、能、能量守恒可谓高考物理的重中之重，常作为压轴题出现在物理试卷中。纵观近几年高考理科综合试题，功、能、能量守恒考查的特点是：灵活性强，难度较大，能力要求高，内
2、容极丰富，多次出现综合计算；题型全，不论是从内容上看还是从方法上看都极易满足理科综合试题的要求，经常与牛顿运动定律、圆周运动、电磁学和近代物理知识综合运用，在高考中所占份量相当大。从考题逐渐趋于稳定的特点来看，我们认为：2020年对功、能、能量守恒的考查重点仍放在分析问题和解决问题的能力上因此在第二轮复习中，还是应在熟练掌握基本概念和规律的同时，注重分析综合能力的培养，训练从能量守恒的角度分析问题的思维方法。【考点透视】1功的计算（1）恒力做功的计算一般根据公式W =FS cos，注意S严格的讲是力的作用点的位移。（2）将变力做功转化为恒力做功，常见的方法有三种：如力是均匀变化的可用求平均力的
3、方法将变力转化为恒力。耗散力（如空气阻力）在曲线运动（或往返运动）过程中，所做的功等于力和路的乘积，不是力和位移的乘积，可将方向变化大小不变的变力转化为恒力来求力所做的功。通过相关连点的联系将变力做功转化为恒力做功。2摩擦力做功的特点（1）静摩擦力做功的特点静摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,还可以不做功。在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用),而没有机械能转化为其它形式的能(如:没有内能的产生)。相互摩擦的系统内,一对静摩擦力所做功的总和等于零。（2）滑动摩擦力做功的特点 滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,还可以不做功。滑动摩擦力
4、做功的过程中,能量的转化有两个方面:一是相互摩擦的物体之间机械能的转移;二是机械能转化为内能,转化为内能的量值等于机械能的减少量。 相互摩擦的系统内,一对滑动摩擦力所做功的总和总是负值,其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,即恰好等于系统损失的机械能,也等于系统增加的内能,表达式为Q=F滑动s相对. (s为这两个物体间相对移动的路程)。3机动车的两种特殊起动过程分析（1）以恒定的功率起动：机车以恒定的功率起动后，若运动过程中所受阻力F不变，由 于牵引力，随v增大，F减小，根据牛顿第二定律，当速度v增大时，加速度a减小，其运动情况是做加速度减小的加速动，直至F=F时，a减小至零，此后速度不再增
5、大，速度达到最大值而做匀速运动，做匀速直线运动的速度是，这一过程的v-t关系如图所示。（2）车以恒定的加速度a运动：由知，当加速度a不变时，发动机牵引力F恒定，再由P = Fv知，F一定，发动机实际输出功率P随v的增大而增大，但当P增大到额定功率以后不再增大，此后，发动机保持额定功率不变，v继续增大，牵引力F减小，直至F= F时，a0，车速达到最大值，此后匀速运动.在P增至P额之前，车匀加速运动，其持续时间为（这个v0必定小于vm，它是车的功率增至P额之时的瞬时速度）.计算时，利用F - F=ma，先算出F；再求出，最后根据v=at求t0；在P增至P额之后，为加速度减小的加速运动，直至达到vm
6、.这一过程的v/t关系如图所示：注意：P =Fv中的F仅是机车的牵引力，而非车辆所受合力，这一点在计算题目时极易出错。4动能定理及其应用（1）对动能定理的理解：W总是所有外力对物体做的总功，这些力对物体所做功的代数和等于物体动能的增量，即W总W1+W2+（代数和），或先将物体的外力进行合成，求出合外力F合后，再用W总=F合s cos进行计算。因为动能定理中功和能均与参照物的选取有关，所以动能定理也与参照物的选取有关.中学物理中一般取地球为参照物。不论物体做什么形式的运动，受力如何，动能定理总是适用的.动能定理是计算物体位移或速率的简捷公式.当题目中涉及到位移时可优先考虑动能定理。做功的过程是能
7、量转化的过程，动能定理表达式中的“”的意义是一种因果联系的数值上相等的符号，它并不意味着“功就是动能增量”，也不意味着“功转变成了动能”，而是意味着“功引起物体动能的变化”。动能定理公式两边每一项都是标量，因此动能定理是个标量方程。若，即，合力对物体做正功，物体的动能增加；若,即，合力对物体做负功，物体的动能送减少。（2）应用动能定理应该注意：明确研究对象和研究过程，找出始、末状态的速度情况。要对物体进行正确的受力分析（包括重力、弹力等），明确各力的做功大小及正、负情况。有些力在运动过程中不是始终存在，若物体运动过程中包含几个物理过程，物体运动状态、受力等情况均发生变化，则在考虑外力做功时，必
8、须根据不同情况，分别对待。若物体运动过程中包含几个不同的物理过程，解题时，可以分段考虑，也可视为一个整体过程，列出动能定理求解。5. 机械能守恒定律及其应用（1）机械能是否守恒的判断物体只受重力，只发生动能和重力势能的相互转化.如自由落体运动，抛体运动等.只有弹力做功，只发生动能和弹性势能的相互转化.如在光滑水平面运动的物体碰到一个弹簧，和弹簧相互作用的过程中，对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒。物体既受重力，又受弹力，但只有重力和弹力做功，只发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化，如自由下落的物体落到竖直的弹簧上和弹簧相互作用的过程.对物体和弹簧组成的系统来说，机械能守恒。除受重力（或弹
9、力）外，受其他力，但其他力不做功，或其他力做功的代数和为零.如物体在沿斜面拉力F的作用下沿斜面向下运动，其拉力的大小与摩擦力的大小相等，在此运动过程中，其机械能守恒，只要满足上述条件，机械能一定守恒，要切实理解。（2）应用机械能守恒定律的解题思路明确研究对象，即哪些物体参与了动能和势能的相互转化，选择合适的初态和末态。分析物体的受力并分析各个力做功，看是否符合机械能守恒条件.只有符合条件才能应用机械能守恒定律。正确选择守恒定律的表达式列方程，可分过程列式，也可对全过程列式。求解结果说明物理意义。【例题解析】例1、ABF如图所示，木块A放在木块B的左端，用恒力F将木块A拉到板B的右端。第一次将B
10、固定在地面上，F做功为W1，系统产生的热量为Q1；第二次让B可以在光滑水平地面上自由滑动，F做功为W2，系统产生的热量为Q2，则有：A. W1W2，Q1Q2 B. W1W2，Q1Q2D. W1W2，Q1Q2 D. W1W2，Q1FL而滑动摩擦力对系统做的功等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，所以由能量转化和守恒定律可得，第二次产生的热量 Q2= fL所以本题的正确答案为B。例2、汽车由静止开始做匀加速直线运动，速度达到v0的过程中的平均速度为v1；若汽车由静止开始满功率行驶，速度达到v0的过程中的平均速度为v2，且两次历时相同，则（ ）A.v1v2 B.v1sa，据平均速度的定义知v1v2. 答案
11、 B评价 利用v-t图象解题是一个很好的方法，在v-t图象上，图象 切线斜率表示加速度，图线与横轴构成面积为位移大小。例3、如图甲所示，物体在离斜面底端4 m处由静止滑下，若动摩擦因数均为0.5，斜面倾角37，斜面与平面间由一小段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多远？【解析】 物体在斜面上受重力mg、支持力FN1、摩擦力F1的作用，沿斜面加速下滑（因0.5tan0.75），到水平面后，在摩擦力F2作用下做减速运动，直至停止.解法一对物体在斜面上和平面上时进行受力分析，如图所示，知下滑阶段：由动能定理在水平运动过程中由动能定理：由、式可得m=1.6m.解法二：物体受力分析同上。物体运动的全过程中
12、，初、末状态速度均为零，对全过程应用动能定理得m=1.6m.例4、有一光滑水平板，板的中央有一个小孔，孔内穿入一根光滑轻线，轻线的上端系一质量为M的小球，轻线的下端系着质量分别为m1和m2的两个物体，当小球在光滑水平板上沿半径为R的轨道做匀速率圆周运动时，轻线下端的两个物体都处于静止状态.若将两物体之间的轻线剪断，则小球的线速度为多大时才能再次在水平板上做匀速率圆周运动？【解析】该题用定恒观点和转化观点分别解答如下：解法一（守恒观点）选小球为研究对象，设小球沿半径为R的轨道做匀速率圆周运动时的线速度为v0，根据牛顿第二定律有 当剪断两物体之间的轻线后，轻线对小球的拉力减小，不足以维持小球在半径
13、为R的轨道上继续做匀速率圆周运动，于是小球沿切线方向逐渐偏离原来的轨道，同时轻线下端的物体m1逐渐上升，且小球的线速度逐渐减小.假设物体m1上升高度为h，小球的线速度减为v时，小球在半径为（R+h）的轨道上再次做匀速率圆周运动，根据牛顿第二定律有再选小球M、物体m1与地球所组的系统为研究对象，研究两物体间的轻线剪断后物体m1上升的过程，由于只有重力做功，所以系统的机械能守恒.选小球做匀速率圆周运动的水平面为零势面，设小球沿半径为R的轨道做匀速率圆周运动时物体m1到水平板的距离为H，根据机械能守恒定律有：以上三式联立解得：例5、如图所示，轻杆两端各系一质量为m的小球A、B，轻杆可绕过O的光滑水平轴在竖直面内转动.A球到O的距离为L1，B球到O的距离为L2，且L1L2，轻杆水平时无初速释放小球.不计空气阻力，求杆竖直时两球的角速度大小.【解析】设杆竖直时A、B两球速度分别为vA和vB，A、B系统机械能守恒：0
