《（江苏专用）2019版高考物理大一轮复习 第5单元 机械能学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（江苏专用）2019版高考物理大一轮复习 第5单元 机械能学案（74页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1第五单元第五单元 机械能机械能2014 年2015 年2016 年2017 年高考热点统计要求 功和功率2116172114 动能和动能定理16 15172516202424 重力做功与重力势能1717162416 功能关系、机械能守恒 定律及其应用251521 212525242417实验:探究动能定理 实验:验证机械能守恒定 律22考情分析1.机械能是高考考查的热点内容,且都为级能力要求.高考命题既有对机 械能的单独考查,也有与曲线运动、电磁学等内容相结合的综合考查.单独 考查的题目多为选择题,计算题联系生活实际、现代科学技术,与牛顿运动 定律、平抛运动、圆周运动、电磁等知识结合;综合考
2、查在物体多运动过 程或多物体运动过程中运用知识的能力、建立物理模型的能力和解决实际 问题的能力. 2.复习过程应强化对功、功率、动能、重力势能、弹性势能等基本概念的 理解,掌握各种功的计算方法;掌握应用动能定理、机械能守恒定律、能量 守恒定律分析与解决相关的力学问题的解题方法.第 13 讲 功 功率一、功 1.力做功的两个要素:力和物体在 发生的位移. 2.定义式:W= ,仅适用于 做功,功的单位为 ,功是 量. 3.物理意义:功是 转化的量度. 二、功率 1.定义:力对物体做的功与所用 的比值. 2.物理意义:功率是描述力对物体做功 的物理量. 3.公式:(1)P=,P为时间t内的 功率;
3、(2)P=Fvcos (为F与v的夹角): v为平均速度时,则P为 ;v为瞬时速度时,则P为 . 4.发动机功率:P= .(通常不考虑力与速度夹角). 【思维辨析】 (1)运动员起跳离地之前,地面对运动员做正功.( ) (2)一个力对物体做了负功,则说明这个力一定阻碍物体的运动.( ) (3)作用力做正功时,其反作用力一定做负功.( ) (4)相互垂直的两个力分别对物体做功为 4 J 和 3 J,则这两个力的合力做功为 5 J.( ) (5)静摩擦力不可能对物体做功.( )(6)汽车上坡时换成低挡位,其目的是为了减小速度以便获得较大的牵引力.( ) (7)机车发动机的功率P=Fv,F为牵引力,
4、并非机车所受的合力.( )2考点一 功的正负的判断和计算 考向一 功的正负的判断方法 (1)恒力做功的判断:若物体做直线运动,则依据力与位移的夹角来判断. (2)曲线运动中功的判断:若物体做曲线运动,则依据F与v的夹角来判断.当 0PB 式题 2017安徽阜阳模拟 我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为 3.0104 kg,设起飞过程中发动机的推力恒为 1.0105 N,弹射器有效作用长度为 100 m,推力恒定,要求舰载机在水平弹 射结束时速度大小达到 80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推 力的 20%,则下列说法错误的是
5、 ( ) A.弹射器的推力大小为 1.1106 N B.弹射器对舰载机所做的功为 1.1108 J C.弹射器对舰载机做功的平均功率为 8.8107 W D.舰载机在弹射过程中的加速度大小为 32 m/s2 规律总结 计算功率的基本思路:(1)首先要弄清楚计算的是平均功率还是瞬时功率.(2)平均功率与一段时间(或过程)相对 应,计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的平均功率.(3)瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时 刻(或状态)的功率,求解瞬时功率时,如果F与v不同向,可用力F乘力F方向的分速度或速度v乘速度v方向的 分力求解.考点四 机车启动问题启动方式恒定功率启动恒定加速度启动
6、6P-t图和v-t 图过程分析vF=a=a=不变F不变, vP=Fv达到最大 P=P额=Fv1OA 段运动性质加速度减小的 加速运动匀加速直线运动,维 持时间t0=过程分析F=fa=0vm=vF=AB 段运动性质速度vm= 的匀速直线运 动加速度减小的加速运 动过程分析 F=fa=0vm=BC 段 运动性质速度vm=的匀速直 线运动转折点在转折点A, 牵引力与阻 力大小相等, 加速度为零, 速度达到最大,为vm=在转折点A,功率达到 额定功率,匀加速运动结束,此时v1=; 在转折点B,速度达到最大,为vm=8 如图 13-10 所示,一辆遥控小车静止在倾角为=37的斜面上,现用遥控器启动小车,
7、使它从静止开始以恒 定功率向上运动,运动 45 m 后达最大速度时出现故障,小车牵引力消失,再经过 3 s 小车到达最高点,且小车在 减速过程中最后 2 s 内的位移为 20 m.已知遥控小车的质量为 1 kg,g取 10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8, 求:(1)遥控小车与斜面间的动摩擦因数; (2)遥控小车在遥控器出现故障前运动的时间.图 13-107式题 (多选) 2017山东济南模拟 汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P,牵引力为F0,t1 时刻,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半,并保持该功率继续行驶,到t2时刻,汽车又恢复了匀速直线 运动
8、.能正确表示这一过程中汽车牵引力F随时间t、速度v随时间t变化的图像是图 13-11 中的( )图 13-11 建模点拨(1)无论哪种启动过程,机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度,即vm= .(2)机车以恒定加速度启动时,匀加速过程结束时功率达到最大,但速度不是最大,即v1=. (3)机车以恒定功率运行时,牵引力做的功W=Pt,由动能定理得Pt-fx=Ek,用该式可求解机车以恒定功率启动过 程的位移或速度问题.第 14 讲 动能 动能定理一、物体的动能 1.动能:物体由于 而具有的能量叫作动能;物体的动能跟物体的 和 有关. 2.表达式:Ek= ,式中v为瞬时速度;动能的单位是 . 3.矢
9、标性:动能是 (选填“矢量”或“标量”). 4.相对性:动能具有相对性,物体动能的大小与 的选择有关,一般取地面为参考系. 5.动能是 (选填“状态”或“过程”)量,动能的变化量是 (选填“状态”或“过程”)量. 8二、动能定理 1.内容:(合)力在一个过程中对物体所做的功,等于物体在这个过程中 的变化. 2.表达式:W= . 3.意义:动能定理指出了外力对物体所做的总功与物体 之间的关系,即合外力做的功是物体 变 化的量度. 4.适用范围:(1)动能定理既适用于直线运动,也适用于 运动;(2)既适用于恒力做功,也适用于 做功;(3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以不同时作用. 【
10、思维辨析】 (1)选择不同的参考系时,动能可能为负值.( ) (2)一定质量的物体动能变化时,速度一定变化,但速度变化时,动能不一定变化.( ) (3)动能不变的物体一定处于平衡状态.( ) (4)如果物体所受的合外力为零,那么合外力对物体做功一定为零.( ) (5)物体在合外力作用下做变速运动时,动能一定变化.( ) (6)根据动能定理,合外力做的功就是动能的变化.( ) (7)重力做功和摩擦力做功都与物体运动的路径无关.( )考点一 动能定理的理解 1.对“外力”的两点理解: (1)“外力”可以是重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力等,它们可以同时作用,也可以不同时作用. (2)“外力”既可
11、以是恒力,也可以是变力. 2.公式中“=”体现的三个关系:数量关系合力做的功与物体动能的变 化相等 单位关系国际单位都是焦耳因果关系合力做功是物体动能变化的 原因3.标量性 动能是标量,功也是标量,所以动能定理是一个标量式,不存在方向的选取问题.当然动能定理也就不存在分量的 表达式.例如,以相同大小的初速度不管向什么方向抛出,在最终落到地面上速度大小相同的情况下,所列的动能 定理的表达式都是一样的. 4.高中阶段动能定理中的位移和速度必须相对于同一个参考系,一般以地面或相对地面静止的物体为参考系. 1 (多选)如图 14-1 所示,电梯质量为M,在它的水平地板上放置一质量为m的物体.电梯在钢索
12、的拉力作用下 竖直向上加速运动,当电梯的速度由v1增加到v2时,上升高度为H,则在这个过程中,下列说法或表达式正确的是( )图 14-1A.对物体,动能定理的表达式为W=,其中W为支持力的功 B.对物体,动能定理的表达式为W合=0,其中W合为合力的功C.对物体,动能定理的表达式为W-mgH=,其中W为支持力的功9D.对电梯,其所受合力做功为 式题 1 用同样的水平力分别沿光滑水平面和粗糙水平面推动同一个木块,都使它们移动相同的距离,两种情况 下推力做的功分别是W1、W2,木块最终获得的动能分别为Ek1、Ek2,则( ) A.W1=W2,Ek1=Ek2 B.W1W2,Ek1Ek2 C.W1=W2
13、,Ek1Ek2 D.W1W2,Ek1=Ek2 式题 2 如图 14-2 所示,质量为M的木块静止在光滑的水平面上,质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射入木 块,并最终留在木块中与木块一起以速度v运动.已知当子弹相对木块静止时,木块前进的距离为L,子弹进入木 块的深度为s.若木块对子弹的阻力F视为恒定,则下列关系式中错误的是( )图 14-2A.FL= Mv2B.Fs= mv2C.Fs=(M+m)v2D.F(L+s)=mv2考点二 动能定理的应用 1.应用动能定理解题时,应对运动过程中物体受力情况和运动情况进行分析,在分析运动过程时不需要深究物体 运动过程中状态变化的细节,只需考虑整个过程中有哪
14、些力对物体做功,做正功还是负功,以及运动过程初、末状 态物体的动能. 2.应用动能定理解题基本步骤2 如图 14-3 所示,在竖直平面内固定一半径R为 2 m、圆心角为 120的光滑圆弧轨道BEC,其中E是最低点. 在B、C两端平滑、对称地连接AB、CD两段粗糙直轨道,直轨道上端A、D与最低点E之间的高度差h均为 2.5 m.现将质量为 0.01 kg 的小物块从A点由静止释放,物块与直轨道间的动摩擦因数均为 0.25,g取 10 m/s2.求: (1)小物块从静止释放到第一次过E点时重力做的功; (2)小物块第一次通过E点时的动能大小; (3)小物块在E点时受到支持力的最小值.图 14-31
15、0式题 1 (多选) 2016全国卷 如图 14-4 所示,一固定容器的内壁是半径为R的半球面;在半球面水平直 径的一端有一质量为m的质点P.它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为W.重力加速 度大小为g.设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小为N,则( )图 14-4A.a=C.N= 式题 2 如图 14-5 所示是公路上的“避险车道”,车道表面是粗糙的碎石,其作用是供下坡的汽车在刹车失灵 的情况下避险.质量m=2.0103 kg 的汽车沿下坡公路行驶,当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力,此时 速度表示数v1=36 km/h,汽车继续沿下坡公路匀加速直行l=350 m、下降高度h=50 m 时到达“避险车道”,此时 速度表示数v2=72 km/h.(g取 10 m/s2) (1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量; (2)求汽车沿公路下坡过程中所受的阻力大小; (3)若“避险车道”与水平面间的夹角为 17,汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的 3 倍,求汽车 在“避险车道”上运动的最大位移.(sin 170.3)图 14-511 规律总结 (1)动能定理往往用于单个物体的运动过程,由于不涉及加速度及时
