《2018年山东高考物理一轮复习第5部分 机械能和能源课件 新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018年山东高考物理一轮复习第5部分 机械能和能源课件 新人教版（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五部分 机械能和能源,专题一 功和功率,专题二 动能 动能定理,专题三 机械能守恒定律,专题四 功能关系 能量转化与守恒定律,专题五 实验与探究：探究动能定理 验证机械能守恒定律,专题一 功和功率,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 1.在未来高考命题中涉及到本单元知识的内容可能有：考查基础知识和基本概念的内容，主要模式为选择题；同机械能转化、能量转化相关的命题；同力、电、热、光及近代物理相关的命题；从现实生活中提取信息的命题；涉及到本单元内容的有关探究性命题. 2.在复习本专题时要注意：正确理解功的概念，知道在力的方向上发生位移是做功的两个不可缺少的因素.理解正功和负功不表示方向，要正确
2、理解正功和负功的实质，知道功是标量，会求有多个力对物体做功时的总功，知道多个力对物体所做的总功等于这几个力对物体所做的功的代数和.掌握求变力做功的,一般思维方法.功率的概念虽然是从力学中引入的，但它是物理学中最常用的物理量，所有的物理领域中都离不开功率这个概念. （二）过程与方法 在学习过程中一定要充分理解功率这个概念的广泛性、适用性，能从能量转化的快慢理解功率概念，正确区分平均功率、瞬时功率、额定功率、实际功率.要说明的是近年与功率相关涉及到寻找新能源、原子物理、高新科技及从生活、生产实际中提取信息等方面的命题时有出现.同学们在学习过程中要注意相关能力方面的训练，以适应未来高考发展的需要.,
3、如下图所示，一个物体在拉力F1的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少?各个力对物体所做功的代数和如何? 物体所受的合力是多少?合力所做的功是多少?,【思路剖析】 本题以历史上和高中物理中著名的伽利略理想斜面实验为依托，考查应用牛顿运动定律解题的能力，是典型的动力学题目.解题方法是将牛顿第二定律与运动规律相结合.,如下图所示，一个物体在拉力F1的作用下，水平向右移动位移为s，求各个力对物体做的功是多少?各个力对物体所做功的代数和如何? 物体所受的合力是多少?合力所做的功是多少?,【思路剖析】 求合外力做功可以先求合力，再求合力做的功，也可以求每个分力所做的功，然后再求总功.,
4、【答案】W1=Fscos W2=-F2s F=F1cos-F2 W=(F1cos-F2)s,【思维拓展】当物体在几个恒力的共同作用下发生一段位移时，这几个力对物体所做的功可以用下述方法求解. （1）求出各个力所做的功，则总功等于各个力所做功的代数和. （2）求出各个力的合力，则总功等于合力所做的功.,解析：解法一：物体受到拉力F1、滑动摩擦力F2、重力G、支持力F3的作用.重力和支持力不做功，因为它们和位移的夹角为90；F1所做的功为：W1=Fscos，滑动摩擦力F2所做的功为： W2=F2scos180=F2s.各个力对物体所做功的代数和为： W=W1+W2=(F1cosF2)s. 解法二：
5、根据正交分解法求得物体所受的合力F=F1cosF2合力方向向右，与位移同向；合力所做的功为：W=Fs=(F1cosF2)s.,如下图所示用轮轴提起重物时，用大小不变、方向始终与轮边缘相切的力F扳动轮边的摇把使轮转动.如轮半径为R，求转动一圈过程中力F对轮轴做的功.,【思路剖析】 一定要明确变力做功计算方法.当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程（不是位移）的乘积.,解析:这时作用在轮边缘摇把上的力的大小不变，方向不断变化，属于变力.可根据上面所说的方法，把力的作用点所经历的路程（一个圆圈）分成很多小段（N段）.当小段分得足够小时，可以认为力F在这小段内方向几乎
6、没变，且与这小段,【思维拓展】功是过程量，是力对空间积累的结果，功是标量，不能运用矢量规律进行计算.,内位移方向相同.所以，力F在这段位移Si内做功大小Wi=Fsi轮转一圈时，这N小段运动力F做功的总和 W=W1+W2+WN=Fs1+Fs2+FsN=F(s1+s2+sN) 当N足够大时，上式中的每一小段位移可以认为与相应的弧长相等，所以 s1+s2+sN=2R 即W=2FR.,【答案】2FR,求弹簧弹力所做的功.,【思路剖析】 注意假设条件以及平均力求变力做功和图象法的应用.,【思维拓展】对于力的方向始终与位移方向在同一直线上、大小不断变化的力做功的问题，可以借助于F-s图象来求功.应用图象法
7、求变力做功是一种简单有效的方法，关键是要分清物理过程，画准图象.,【答案】,如右图所示是中国第一辆使用氢气和电力作为 能源的可驾驶混合动力概念车.它完美体现了国际汽车 动力开发的最前沿技术与环境保护相结合的主题. “氢气型”汽车是使用燃料电池驱动的电动汽车，它 利用氢气和氧气直接反应生成水，对环境没有污染， 设该车质量1.5t，额定功率为60kW,当它以额定功率 行驶时最高速度为180km/h.求： （1）该汽车以上述最高速度行驶时所受阻力？ （2）假设行驶中汽车所受阻力与速度成正比，当汽车行驶时始终以额定功率工作，当速度为72km/h时，汽车的瞬时加速度是多大？,【思路剖析】 注意由额定功率
8、所带来的其他的隐合条件，注意参量的选取.,【答案】（1）F1=1200N;（2）a=1.68m/s2,【思维拓展】近年高考命题信息量增大，如何从大量信息中提取有效信息是同学们必须学会的内容，把实际过程转化为物理熟悉的模型然后进行求解.,汽车发动机的功率为60kW，汽车的质量为4t，当它行驶在坡度为0.02的长直公路上时，如下图所示，所受阻力为车重的0.5倍 （g取10 m/s2），求： （1）汽车所能达到的最大速度vm； （2）若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速 直线运动，则此过程能维持多长时间； （3）当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功多少； （4）第二种情况下，在
9、10 s末汽车的即时功率为多大；（设斜面足够长）,【思路剖析】 汽车在平路面上达到速度最大时加速度为0，牵引力与阻力平衡，汽车的实际功率达到额定功率.,解析:由PFv可知，汽车在额定功率下行驶，牵引力与速度成反比.当汽车的牵引力与阻力（包括爬坡时克服下滑力）相等时，速度达最大.只有当汽车牵引力不变时，汽车才能匀加速行驶，当FvP额时，匀加速运动即告结束，可由 WFS求出这一阶段汽车做的功.当10s末时，若汽车仍在匀加速运动，即可由 PtFvt求发动机的即时功率. （1）汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成，即 f=kmg+mgsin=(0.02+0.5)4104N=2.08104N 又因为F
10、f 时，Pfvm，所以 （2）汽车从静止开始，以a0.6m/s2，匀加速行驶，由Fma，,有Ff=ma 所以F=ma+kmg+mgsin=2.32104N 保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度vm， 有vm= 由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间与位移 （3）由WFs可求出汽车在匀加速阶段行驶时做功为 WFs1.30105J （4）当t10s4.32s，说明汽车在10s末时已经匀速行驶，则汽车的即时功率为PtP060kW.,【答案】（1）vm=2.88m/s； （2）t=4.32s,s =5.59m； （3）W1.30105J； （4）Pt60kW,【思维拓展】有些同学计算汽车匀加速
11、运动可以保持的时间时用汽车在水平路面上的最大速度除以加速度，这种方法默认为汽车可以一直保持匀加速直线运动直到达最大速度是错误的.,专题二 动能 动能定理,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 1.动能定理的应用在高考中占有重要的地位，是一条适用范围很广的物理规律，历年高考中考查动能定理的试题最多，在不同题型、不同难度的试题中都对动能定理有相当分量的考查. 2.动能定理主要涉及的知识有牛顿运动定律、圆周运动、动量守恒定律、功能原理、电磁学、热学等知识的综合应用，在新课标理念下的高考中，外力做功与动能变化关系的新题将会更多的出现. （二）过程与方法 应用动能定理时要正确地分析物体受力情况，物体的运
12、动过程，以便确定各力做功的情况和初、末状态的动能，建立总功与动能变化联系的方程.熟练地运用动能定理求解问题是一种高层次的思维和方法，所以要有意识地多用动能定理分析和解决问题.,如右图所示，质量为m的物体在力F作用下沿斜面向上运动， 设物体初速度为v0、末速度为vt、斜面与物体间的动摩擦因 数为，斜面的倾角为，物体发生的位移为s. （1）求合外力做功与动能变化的关系 （2）若斜面为凹凸不平的路面，外力F的大小和方向都不发生变化，小丽同学认为摩擦力大小为f=mgcos,则摩擦力所做的功为Wf=fs=mgscos，你认为这种求法正确吗？为什么？,【思路剖析】 细致地表示出物体的动能时要分析物体的运动
13、情况，建立对应的运动模型.注意运动速度的分解，而动能不能分解.,【思路拓展】所有外力对物体所做的总功或力对物体所做功的代数和等于物体动能的增量.求解时可先求每个力所做的功，再代数求和；也可以先将物体的外力进行合成，求出合外力后，再求总功.,一个质量为m的物体，从倾角为，高为h的斜面上端A点由静止开始下滑到B点时的速度为v；然后又在水平面上滑行s的位移后停止在C点如下图所示.设物体在斜面上和在水平面上的动摩擦因数相同，求动摩擦因数.,【思路剖析】 运用动能定理解题首先对物体进行受力分析，作出物体m的运动过程图，分析物体运动过程是关键.,解析:解法一：对m的物体进行受力分析并画出如下图所示的过程草
14、图，物体从A到B加速下滑，重力做正功，摩擦力做负功，弹力不做功.物体从B到C减速运动，摩擦力做负功，重力、弹力不做功.,【思维拓展】在本题的两种解法对比中同学们可以发现使用动能定理会使解题过程变得更简捷、快速.,【答案】,如图所示，BC是一条平直轨道，C点距B点 的距离为s=3.0m ；AB是一条竖直平面内的圆形轨 道，轨道长为1/4圆周，其中A比B高h=80cm.有一个 质量为m=1kg的物体从静止开始沿AB轨道滑下，测 得它经过B点的速度为vB=2.0 m/s，当滑行到C点处停止.求： （1）物体在AB轨道上受到的平均阻力f ； （2）物体在BC轨道上的动摩擦因数.,【思路剖析】 由于物体
15、在圆弧AB轨道上运动时，沿圆弧切线方向合力不为零，产生切向加速度，所以物体做变速曲线运动；滑动摩擦力的大小也在变化，用平均阻力f处理；无法用牛顿第二定律求解，但是可以用动能定理来求解.,【答案】4.6N；0.068J,【思维拓展】本题是一个高中物理的常规模型，包含一个较复杂的运动和受力过程，还可引伸出许多问题，在应用动能定理解题的某些问题中由于力F大小的变化或方向变化，所以不能直接用W=Fscos求解变力F做功的值，此时，可由其做功的结果引起动能的变化来求解.,专题三 机械能守恒定律,备考导航,例题剖析,（一）知识与技能 1本专题在高考中出现的题型，涉及的知识点多，综合性强，在历年高考中都有相
16、关的命题出现.还有一些在具体解题过程中应用到本专题知识的综合性命题，如同抛体运动、圆周运动、曲线运动相关的各类命题也曾在高考中出现过. 2在未来新高考中涉及到本单元内容的命题主要形式：考查同机械能守恒定律相关基础知识的命题；考查机械能守恒定律应用的综合性命题； 有关机械能守恒定律的实验和探究性、设计性实验的命题.,（二）过程与方法 学习机械能概念要从机械能具有相对性，是状态量及机械能转化和守恒等各方面全面理解.运用机械能守恒定律解题时，只要恰当的选取两个状态（初状态和末状态），并确定这两个状态的机械能，就可根据机械能总量不变得到一个方程，而不必考虑中间过程量，这正是我们学习机械能守恒定律必须掌握的基本方法.,如下右图所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止开始沿斜面下滑物体在下滑过程中
