《2010届高中物理高考二轮专题复习课件（可编辑）：专题四第1课时 功能关系在力学中的应用人教大纲版.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2010届高中物理高考二轮专题复习课件（可编辑）：专题四第1课时 功能关系在力学中的应用人教大纲版.ppt（51页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题四功能关系的应用第1课时功能关系在力学中的应用 基础回扣1 做功的两个重要因素是 有力作用在物体上且使物体在力的方向上 功的求解可利用W Fscos 求 但F为 也可以利用F s图象来求 变力的功一般应用间接求解 2 功率是指单位时间内做的功 求解公式有 平均功率 瞬时功率P F vcos 当 0 即F与v方向时 P F v 发生了位移 恒力 动能定理 相同 3 常见几种力做功的特点 1 重力 弹簧弹力 静电力 分子力做功与无关 2 摩擦力做功的特点 单个摩擦力 包括静摩擦力和滑动摩擦力 可以做正功 也可以做负功 还可以不做功 相互作用的一对静摩擦力做功的代数和 在静摩擦力做功的过程中 只
2、有机械能的转移 没有机械能转化为其他形式的能 相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和 且总为 在一对滑动摩擦力做功的过程中 不仅有相互摩擦物体间机械能的转移 还有机械能转化为内能 转化为内能的量等于系统机械能的减少 等于滑动摩擦力与 路径 总等于零 不为零 负值 的乘积 摩擦生热 是指滑动摩擦生热 静摩擦不会生热 4 几个重要的功能关系 1 重力的功等于的变化 即WG 2 弹力的功等于的变化 即W弹 3 合力的功等于的变化 即WF合 4 重力之外 除弹簧弹力 的其它力的功等于的变化 W其它 E 5 一对滑动摩擦力的功等于的变化 Q F s相对 6 分子力的功等于的变化 相对路程 重力势能 Ep
3、弹性势能 Ep 动能 Ek 机械能 系统中内能 分子势能 思路方法 1 恒定加速度启动问题 解决问题的关键是明确所研究的问题是处在哪个阶段上 以及匀加速过程的最大速度v1和全程的最大速度vm的区别和求解方法 1 求v1 由F F阻 ma 可求v1 2 求vm 由P F阻vm可求vm 2 动能定理的应用 1 动能定理的适用对象 涉及单个物体 或可看成单个物体的物体系 的受力和位移问题 或求解做功的问题 变力 2 动能定理解题的基本思路 选取研究对象 明确它的运动过程 分析研究对象的受力情况和各力做功情况 然后求各个外力做功的 明确物体在过程始末状态的动能Ek1和Ek2 列出动能定理的方程W合 E
4、k2 Ek1 及其他必要的解题方程 进行求解 3 机械能守恒定律的应用 1 机械能是否守恒的判断 用做功来判断 看重力 或弹簧弹力 以外的其它力做功代数和是否 代数和 为零 对一些绳子突然绷紧 等问题 机械能一般不守恒 除非题目中有特别说明及暗示 2 机械能守恒定律解题的基本思路 选取研究对象 物体系 根据研究对象所经历的物理过程 进行 分析 判断机械能是否守恒 恰当地选取参考平面 确定研究对象在过程的初末态时的机械能 根据机械能守恒定律列方程 进行求解 物体间碰撞 受力 做功 用能量转化来判断 看是否有机械能转化为其它形式的能 题型1几个重要的功能关系 例1 2009 潍坊市第三次适应性练习
5、 从地面竖直上抛一个质量为m的小球 小球上升的最大高度为H 设上升过程中空气阻力F阻恒定 则对于小球的整个上升过程 下列说法中错误的是 A 小球动能减少了mgH B 小球机械能减少了F阻H C 小球重力势能增加了mgH D 小球的加速度大于重力加速度g 解析小球上升过程受重力G和空气阻力F阻 合力的功为W合 mg F阻 H 因此小球动能减少 mg F阻 H A错 因空气阻力做功为F阻H B对 重力做功为WG mgH C对 小球受合力为F合 mg F阻 ma a g D对 答案 A 拓展探究上例中小球从抛出到落回原抛出点的过程中 1 空气阻力F阻做功多少 2 小球的动能减少多少 3 小球的机械能
6、减少多少 解析 1 WFf F阻2H 2F阻H 2 Ek WG WFf 0 2F阻H 2F阻H 3 E WFf 2F阻H 功是能量转化的量度 有以下几个功能关系需要理解并牢记 1 重力做功与路径无关 重力的功等于重力势能的变化 2 滑动摩擦力 或空气阻力 做功与路径有关 并且等于转化成的内能 3 合力的功等于动能的变化 4 重力 或弹力 以外的其它力的功等于机械能的变化 答案 1 2F阻H 2 2F阻H 3 2F阻H 预测演练1 2009 茂名市第二次模拟 在奥运比赛项目中 高台跳水是我国运动员的强项 质量为m的跳水运动员进入水中后受到水的阻力而做减速运动 设水对他的阻力大小恒为F 那么在他减
7、速下降高度为h的过程中 下列说法正确的是 g为当地的重力加速度 A 他的动能减少了Fh B 他的重力势能增加了mgh C 他的机械能减少了 F mg h D 他的机械能减少了Fh D 解析由动能定理可知 动能的变化等于合力的功 Ek mg F h A错 因下降h 重力势能减少了mgh B错 由于阻力做功为Fh 所以系统机械能减少了Fh C错 D正确 预测演练2 2009 徐州市第三次调研 如图4 1 1所示 滑块静止于光滑水平面上 与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态 现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端 在向右移动一段距离的过程中 拉力F做了10J的功 上述过程中 A 弹簧的弹性势能增加了10J
8、 B 滑块的动能增加了10J C 滑块和弹簧组成的系统机械能增加了10J D 滑块和弹簧组成的系统机械能守恒 C 解析拉力F做功既增加了弹性势能 还增加了滑块的动能 A B错误 系统增加的机械能等于力F做的功 C对D错 图4 1 1 题型2功率和机车启动问题 例2 2009 威海市5月质检 在2008年 5 12 四川汶川大地震抢险中 解放军某部队用直升飞机抢救一个峡谷中的伤员 直升飞机在空中悬停 其上有一起重机通过悬绳将伤员从距飞机102m的谷底由静止开始起吊到机舱里 已知伤员的质量为80kg 其伤情允许向上的最大加速度为2m s2 起重机的最大输出功率为9 6kW 为安全地把伤员尽快吊起
9、操作人员采取的办法是 先让起重机以伤员允许向上的最大加速度工作一段时间 接着让起重机以最大功率工作 再在适当高度让起重机对伤员不做功 使伤员到达机舱时速度恰好为零 g取10m s2 试求 1 吊起过程中伤员的最大速度 2 伤员向上做匀加速运动的时间 3 把伤员从谷底吊到机舱所用的时间 思路导引 1 速度最大时 悬绳拉力等于重力 2 求匀加速运动的时间t 找匀加速运动的末速度vx 利用功率P F vx求vx 据牛顿第二定律求F 解析 1 吊起过程中当伤员做匀速运动时速度最大 此时悬绳中的拉力 F mg 根据Pm F vm 解得吊起过程中的最大速度vm 12m s 2 设伤员向上做匀加速运动时受到
10、的悬绳的拉力为Fx 做匀加速运动的最大速度为vx 根据牛顿第二定律得 Fx mg mam 再根据Pm Fx vx 联立解得vx 10m s 所以伤员向上做匀加速运动的时间 3 做竖直上抛的时间竖直上抛上升的距离为 设伤员从匀加速运动结束到开始做竖直上抛运动的时间为t2 对起重机以最大功率工作的过程应用动能定理得 解得t2 6s 所以把伤员从谷底吊到机舱所用的时间 t t1 t2 t3 12 2s 答案 1 12m s 2 5s 3 12 2s 1 在机车类问题中 匀加速启动时 匀加速运动刚结束时有两大特点 1 牵引力仍是匀加速运动时的牵引力 即F Ff ma仍满足 2 P P额 Fv 2 注意
11、匀加速运动的末速度并不是整个运动过程的最大速度 预测演练3 2009 安徽省高考仿真题三 某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究 他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动 并将小车运动的全过程记录下来 通过处理转化为v t图象 如图4 1 2所示 除2s 10s时间段内的图象为曲线外 其余时间段图象均为直线 已知小车运动的过程中 2s 14s时间段内小车的功率保持不变 在14s末停止遥控而让小车自由滑行 小车的质量为1kg 可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变 求 图4 1 2 1 小车所受到的阻力大小及0 2s时间内电动机提供的牵引力大小 2 小车匀速行驶阶段的功率 3 小车在
12、0 10s运动过程中位移的大小 解析 1 由图象可得 在14 18s内 小车受到阻力大小 Ff ma3 0 75N 在0 2s内 由F Ff ma1得 电动机提供的牵引力大小 F ma1 Ff 1 25N 2 在10 14s内小车做匀速运动 F Ff故小车功率 P Fv 0 75 3W 2 25W 3 速度图象与时间轴的 面积 的数值等于物体位移大小 0 2s内 2 10s内 根据动能定理有 Pt Ffs2 mv22 mv12 解得 s2 18 7m 故小车在加速过程中的位移为 s s1 s2 19 7m 答案 1 0 75N1 25N 2 2 25W 3 19 7m 题型3动能定理的应用 例
13、3 2009 绍兴市质量调测 18分 如图4 1 3所示 四分之三周长圆管的半径R 0 4m 管口B和圆心O在同一水平面上 D是圆管的最高点 其中半圆周BE段存在摩擦 BC和CE段动摩擦因数相同 ED段光滑 质量m 0 5kg 直径稍小于圆管内径的小球从距B正上方高H 2 5m的A处自由下落 到达圆管最低点C时的速率为6m s 并继续运动直到圆管的最高点D飞出 恰能再次进入圆管 假定小球再次进入圆筒时不计碰撞能量损失 取重力加速度g 10m s2 求 图4 1 3 1 小球飞离D点时的速度 2 小球从B点到D点过程中克服摩擦所做的功 3 小球再次进入圆管后 能否越过C点 请分析说明理由 解析
14、1 小球飞离D点做平抛运动 有xDB R vDt 2分 2分 由 得 2分 2 设小球从B到D的过程中克服摩擦力做功Wf1 在A到D过程中根据动能定理 有 3分 代入计算得Wf1 10J 2分 3 设小球从C到D的过程中克服摩擦力做功Wf2 根据动能定理 有 1分 代入计算得Wf2 4 5J 1分 小球从A到C的过程中 克服摩擦力做功Wf3 根据动能定理 有 1分 Wf3 5 5J 1分 小球再次从D到C的过程中 克服摩擦力做功Wf4 根据动能定理 有 1分 小球过BE段时摩擦力大小随速度减小而减小 摩擦力做功也随速度减小而减小 第二次通过BC段与CE段有相等的路程 速度减小 1分 所以Wf4
15、0 小球能过C点 1分 1分 答案 1 m s 2 10J 3 见解析 1 在应用动能定理解题时首先要弄清物体的受力情况和做功情况 2 应用动能定理列式时要注意运动过程的选取 可以全过程列式 也可以分过程列式 3 本题中要注意 由于物体在圆周轨道上运动 当速度变化时 曲线的支持力变化 引起摩擦力大小变化 所以摩擦力做功也会变化 预测演练4 2009 龙岩市质检 如图4 1 4所示 轻弹簧左端固定在竖直墙上 右端点在O位置 质量为m的物块A 可视为质点 以初速度v0从距O点右方x0的P点处向左运动 与弹簧接触后压缩弹簧 将弹簧右端压到O 点位置后 A又被弹簧弹回 A离开弹簧后 恰好回到P点 物块
16、A与水平面间的动摩擦因数为 求 图4 1 4 1 物块A从P点出发又回到P点的过程 克服摩擦力所做的功 2 O点和O 点间的距离x1 3 若将另一个与A完全相同的物块B 可视为质点 与弹簧右端拴接 将A放在B右边 向左压A B 使弹簧右端压缩到O 点位置 然后从静止释放 A B共同滑行一段距离后分离 分离后物块A向右滑行的最大距离x2是多少 解析 1 A从P回到P的过程根据动能定理得 克服摩擦力所做的功为Wf mv02 2 A从P回到P全过程根据动能定理 2 mg x1 x0 mv02 x1 3 A B分离时 两者间弹力为零 且加速度相同 A的加速度是 g B的加速度也是 g 说明B只受摩擦力 弹簧处于原长 知道原长处分离 就可得 设此时它们的共同速度是v1 弹出过程弹力做功WF 只有A时 从O 到P有 WF mg x1 x0 0 0 AB共同从O 到P有WF 2 mgx1 2mv12 mv12 mgx2 x2 x0 题型4功能观点的综合应用 例4 2009 潍坊市二模 如图4 1 5所示 一长为L 1 5m的小车左端放有质量为m 1kg的小物块 物块与车上表面间动摩擦因数 0 5 半
