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1、 物理 必修 2 期末复习第四章机械能和能源 2006年6月 本章知识归纳与回顾 本章内容知识可分为三部分 1 功和功率 定义和定义式 正负号的意义 其他计算式2 机械能 机械能 动能 重力势能 弹性势能定义和定义式 正负号 决定因素3 功和能的关系 动能定理 总功和动能变化的关系机械能守恒定律 重 弹 力做功与机械能变化的关系 势能定理 重 弹 力做功与势能变化的关系 功能原理 非重 弹 力做功与机械能变化的关系 本章解题基本思路大多可分为三步 选取研究对象 从题目所给的信息选取有关物体或系统作为研究对象 除有弹簧的问题外 一般都是一个物体 正确分析物理过程和状态 分析过程明确各力的做功情况
2、 分析状态明确每个状态的速度 高度 动能和势能情况 列方程求解 求功是针对一个过程列式 求功率可能是针对一个过程也可能是一个状态 看是求平均值还是瞬时值 列式 用动能定理是针对一个过程两个状态列式 用机械能守恒定律是针对始末两个状态列式 本章解题的思维方法可分为三种 1 等效的方法 合力的功等于分力功的代数和 用动能定理间接 等效 求外力的功 用功能关系求功或能量的变化 用能量守恒求某些能量的变化 2 守恒的思想 主要指能量守恒 机械能守恒是能量守恒的特例 一个系统与外界无能量交换时总能量守恒 内部一种能量的增加就会等于其他能量的减少 比如自由下落时势能的减少就等于动能的增加 不计阻力 3 系
3、统的方法 能量守恒是针对一个系统而言 重力势能是物体与地球所共有的 机械能复习题1 某物体从一个固定斜面的顶端匀速滑到底端 在这个过程中 A 重力对物体做正功B 弹力对物体做正功C 摩擦力对物体做负功D 合力对物体不做功2 物体A在水平传送带上随传送带一起向右匀速运动 则 A 摩擦力一定对A做正功B 摩擦力一定对A做负功C 摩擦力一定不对A做功D 条件不足 不能确定 一 功和功率的分析与计算 析 功的分析要明确是求哪个力的功 然后根据功的定义式分析力 位移 力和位移的夹角三个因素 分析功的正负问题在FS不为零时只要看FS的夹角即可 ACD C 7 光滑斜面AC长为L B为其中点 一物体从A点由
4、静止开始下滑 经B至C 设在AB段重力对物体做功的平均功率为P1 在BC段重力对物体做功的平均功率为P2 在AC段重力对物体做功的平均功率为P3 则P1与P2之比和P1与P3之比 A P1 P2 1 1B P1 P2 1 1 C P1 P3 1 D P1 P3 1 析 平均功率的分析要明确是求哪个力在哪个过程的功率 然后根据功率的定义式分析 做功情况 由W mgh易得W1 W2 W3 2 时间关系 由S at2 2易得t1 t2 t3 1 21 2 1 21 2 BC 13 重力是1N的物体做自由落体运动 在第2s末重力的瞬时功率是 W 在第2s内重力的平均功率是 W 16 质量为5t的汽车在
5、水平路面上以加速度a 2m s2从静止开始作匀加直线运动 所受阻力恒为1 0 103N 则汽车起动后1s末的瞬时功率是 kW 汽车在头2s内的平均功率是 kW 2015 2222 二 动能定理的应用 5 质点在恒力作用下从静止开始做直线运动 则质点任一时刻的动能 A 与它通过的位移s成正比B 与它通过的位移的平方s2成正比C 与它运动的时间t成正比D 与它运动的时间的平方t2成正比 析 动能定理把功和物体动能的变化联系起来了 用它可以求解功或动能的变化 而功与力和位移有关 动能和质量 速度大小有关 所以 利用动能定理可以求 功 动能 变化 力 位移 质量 速度大小 一般不能求时间和加速度大小
6、AD 11 物体A B质量相等 A置于光滑水平面上 B置于粗糙水平面上 在相同水平拉力F作用下 由静止开始运动了S 那么 A 拉力对A做功较多 A的动能较大B 拉力对B做功较多 但A的动能较大C 拉力对A B做功相同 A B动能也相同D 拉力对A B做功相同 但A的动能较大 析 本题讨论动能问题 首选用动能定理分析 由于初动能为零 故末动能就等于全过程外力的总功 D 18 质量为1kg的物体以20m s的初速度竖直上抛 所受空气阻力大小为2 5N 且保持不变 g取10m s2 求 1 物体能够上升的最大高度是多少 2 物体落回到抛出点时的速度是多少 析 本题欲求解高度 位移大小 和速度 不涉及
7、时间和加速度 应首选动能定理列式求解 简解 上升过程 mgH fH 0 mv02 2下降过程mgH fH mv2 2 0 机车问题 常用动能定理求牵引力 变力 的功 12 质量为m的汽车在平直的公路上以速度v0开始加速 经过时间t 前进了s距离 速度达到最大值vm 设在加速过程中发动机的功率恒为p 汽车所受阻力恒为f 则在这段时间内发动机所做的功为 A ptB msC f sD mv2m 2 f s mvo2 2 AD 析 本题牵引力在开始一段时间内是变力 随着速度的增大 牵引力减小 不能用功的定义是直接求 只能 17 质量为5 0 106kg的列车以恒定不变的功率沿平直轨道行驶 当速度为 1
8、 2m s时 加速度a1 0 9m s2 当速度为 2 10m s时 加速度a2 0 1m s2 如果列车所受阻力大小不变 求 1 列车所受阻力是多少 2 在该功率下列车的最大速度是多少 析 本题已知加速度和速度 求阻力和最大速度 第一问属牛二的应用 第二问属机车最大速度 合力为零时速度 简解 速度v1时P v1 f ma1速度v2时P v2 f ma2速度最大时P vm f 1 5 0 105N 2 20m s 不是所有的机车问题都要用动能定理求解 三 机械能守恒定律 4 质量为m的物体从距地面h高处的某点自由落下 在这过程中不计空气阻力 下列说法正确的是 A 重力对物体做功为mghB 重力
9、势能减少为mghC 动能增加mghD 机械能增加mgh 析 本题物体下落过程不计空气阻力 故机械能守恒 即每一个状态的机械能相等 一个过程中势能的减少等于动能的增加 这是机械能守恒的另一种表述 ABC 3 原长为L1的橡皮条和长为L2的细线固定在同一水平线上的O1 O2两点 L1 L2 橡皮条和细线的另一端分别拴着质量相同的小球A和B 将两者都拉至水平由静止释放 摆至最低点时 橡皮条和细线的长度恰好相等 则两小球在最低点时速度大小vA与vB相比较 A vA vBB vA vBC vA vBD 无法确定 析 两个小球下落过程有重力做正功和橡皮条的弹力做负功功 选小球和橡皮条组成的系统为对象则机械
10、能守恒 B E重 E动 A E重 E动 E弹 C 8 一个质量为m的物体 以初速度v0沿光滑斜面向上滑行 若取开始的位置为参考平面 当滑到高为h处时 该物体的机械能是 A mv02 2B mghC mv02 2 mghD mv02 2 mgh 析 本题物体向上滑动过程只有重力做功 故机械能守恒 即上升过程每一个状态 在某一瞬间经过某一位置 的机械能相等 该物机械能有多种表达式 A 10 以初速度v0竖直上抛一物体 不计空气阻力 物体升高到某一高度时 其重力势能恰好为动能的2倍 以抛出点为零参考点 则在此高度 A 物体的势能是初动能的2 3B 物体的重力势能是最大重力势能的2 3C 物体的机械能
11、是初动能的3倍D 物体的高度是v02 3g 析 本题易知机械能守恒 不少同学不会列式 其实用题给条件Ep 2Ek与守恒表达式解方程组即可 初始E1 mv02 2 某高度E2 Ep Ek mv02 2 Ep Ek ABD 19 设密度为1 3kg m3 截面积为4m2的空气流以20m s的速度吹向风力发电机 若有10 的风能转化为电能 则此风力发电机的功率是多少 析 本题不是机械能守恒的应用题 是能量的转化和守恒定律的应用题 风的动能部分转化为电能 发电机的发电功率是单位时间内发电的多少即产生的电能 ts内到达风扇的空气V vt S空气质量m V 动能Ek mv2 2 转化为电能E Ek发电功率P E t Sv3 2 2080W 作业 06广东高考物理13题第二问 2 风力发电是一种环保的电能获取方式 图9为某风力发电站外观图 此处略 设计每台风力发电机的功率为40kW 实验测得风的动能转化为电能的效率约为20 空气的密度是1 29kg m3 当地水平风速约为10m s 问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求
