《2018高考物理一轮复习 第四章 机械能守恒定律典例精析课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018高考物理一轮复习 第四章 机械能守恒定律典例精析课件（76页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 机械能守恒定律,第1节 功和功率,例1.如图所示，小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑水平地面上.从地面上看，在小物块沿斜面下滑过程中，斜面对小物块的作用力 ( ) A.垂直于接触面，做功为零 B.垂直于接触面，做功不为零 C.不垂直于接触面，做功为零 D.不垂直于接触面，做功不为零,【点拨】(1)弄清物体下滑过程中斜面的运动情况. (2)弄清物体的初末位置，确定物体的位移方向. (3)确定弹力方向，根据位移与力的夹角大小来判断功的正负.,【答案】B,【解析】解法一:根据功的定义W=Fscos ，为了求斜面对小物块的支持力所做的功，应找到小物块的位移.由于地面光滑，物块与斜面构成的系统
2、在水平方向不受外力，在水平方向系统动量守恒.初状态系统水平方向动量为零，当物块有向左的动量时，斜面体必有水平向右的动量.根据图上关系可以确定支持力与物块位移夹角大于90，斜面对物块做负功.应选B. 解法二：本题物块从斜面上滑下来时，物块和斜面组成的系统机械能守恒，物块减少的重力势能转化为物块的动能和斜面体的动能，物块的机械能减少了，说明有除重力之外的斜面施加的力对它做了负功，即支持力对物块做了负功.,1. （2009广东理科基础）物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图所示.下列表述正确的是( ) A.在01 s内，合外力做正功 B.在02 s内，合外力总是做负功 C.在12 s内，合外力
3、不做功 D.在03 s内，合外力总是做正功,【答案】A,【解析】根据物体的v-t图象可知，物体在01 s内做匀加速运动，合外力做正功，A正确；在13 s内做匀减速运动，合外力做负功.根据动能定理可知，在03 s内合外力做功为零.,例2. (2010厦门模拟)如图所示，恒定的拉力大小F=8 N，方向与水平线夹角=60，拉着绳头使物体沿水平面移动d=2 m的过程中，求拉力做了多少功？,【点拨】恒力F是作用在绳的端点，根据公式W=Flcos 求力F的功，要先求出绳的端点位移l以及F与l之间的夹角.,【解析】解法一：如图所示，随着物体沿水平面前进d=2 m，绳头从A点被拉到A点， 由此可见：拉力F所作
4、用的物体（绳头）的位移l可由几何关系得l=2dcos 30=23 m,而力F与位移l间的夹角为 =30, 所以此过程中拉力F作用于绳头所做的功为 W=Flcos =82332 J=24 J.,解法二：根据“输入功等于输出功”的规律可得出:在滑轮与绳间无摩擦力的条件下，外力对绳所做的功等于绳对物体所做的功. 因为作用在物体上有两段绳，所以拉力做的功即为两段绳的总功，如图绳子张力大小为F，但张力对物体做功包括沿F方向的张力所做的功W1和水平向右的张力所做的功W2，即W=W1+W2=Fdcos+Fd=2Fdcos2 =282 J=24 J.,解法三： 如图所示， 绳子对物体拉力的合力大小为2Fcos
5、 2，此合力做的功为W=2Fcos dcos =2Fdcos2 =282 J=24 J.,2.在水平面上，有一弯曲的槽道，槽道由半径分别为 和R的两半圆构成，如图所示.现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B点，若拉力F的方向时时刻刻与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为 ( ) A.0 B.FR C. D.2 FR,【解析】变力F的大小不变，而方向始终与运动方向相同，则变力F做的功等于力和路程的乘积,即 所以选项A、B、D错误,选项C正确.,【答案】C,例3.汽车发动机的功率为60 kW，汽车的质量为4 t，当它行驶在坡度为0.02(sin =0.02)的长直公路上时，如图所
6、示，所受摩擦阻力为车重的0.1倍(g=10 m/s2),求: (1)汽车所能达到的最大速度vmax. (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？,【解析】(1)汽车在坡路上行驶，所受阻力由两部分构成，即Ff=kmg+mgsin =4 000 N+800 N=4 800 N. 又因为当F=Ff时，P=Ffvmax，所以 vmax= m/s=12.5 m/s.,【点拨】(1)汽车达到最大速度时F牵=kmg+mgsin. (2)汽车匀加速运动阶段，牵引力的功率增加，牵引力不变. (3)当功率达到
7、额定功率时，汽车匀加速运动结束.,(2)汽车从静止开始，以a=0.6 m/s2匀加速行驶，由F=ma,有F-kmg-mgsin=ma.所以F=ma+kmg+mgsin=41030.6 N+4 800 N=7.2103 N. 保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度vmax，可得 m/s=8.33 m/s. 由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间与位移，可得t= s=13.9 s,x= m=57.82 m. (3)由W=Fx可求出汽车在匀加速运动阶段行驶时牵引力做功为Fx=7.210357.82 J=4.16105 J.,3. (2009江南八校联考)一列火车在额定功率下由静止从车站出发，沿
8、直线轨道运动，行驶5 min后速度达到30 m/s，设列车所受阻力恒定，则可以判断列车在这段时间内行驶的距离 ( ) A. 一定大于4.5 km B. 可能等于4.5 km C. 一定小于4.5 km D. 条件不足，无法确定,【答案】A,【解析】火车恒定功率启动时，加速度逐渐减小，速度时间图象如图所示，由图可知图线所围的面积一定比三角形的面积大，三角形的面积等于4.5103 m，故A正确.,例.物体m从倾角为的固定的光滑斜面由静止开始下滑，斜面高为h，当物体滑至斜面底端，重力做功的瞬时功率为 ( ) A. mg B. 12mgsin C. mg sin D. mg,错解二：物体沿斜面做v0
9、= 0的匀加速运动a=gsin,设滑到底时间为t，由于斜面长L= ，则 = at2,解得t= ,重力做功为mgh，功率为P= ,故选B.,【错解】错解一：因为斜面是光滑斜面，物体m受重力和支持力.支持力不做功，只有重力做功，所以机械能守恒.设底端势能为零，则有mgh= mv2,物体滑至底端速度为v= ,据瞬时功率P=Fv，有P=mg ，故选A.,【剖析】求解功率的公式有P= 、P=Fvcos.但应注意两公式的区别和联系.,【正解】由于斜面光滑，物体m下滑过程中机械能守恒，滑至底端时的瞬时速度为v= ,据瞬时功率P=Fvcos.由图可知，F、v夹角为90-,则有滑至底端瞬时功率P=mg sin
10、.故C选项正确.,【答案 】 C,第2节 动能定理及其应用,例1. (2010莆田模拟)如图所示，小球以大小为v0的初速度由A端向右运动，到B端时的速度减小为vB；若以同样大小的初速度由B端向左运动，到A端时的速度减小为vA.已知小球运动过程中始终未离开该粗糙轨道.比较vA 、vB的大小，正确的是 ( ) A. vAvB B. vA=vB C. vAvB D. 无法确定,【答案】A,【解析】小球向右通过凹槽C时的速率比向左通过凹槽C时的速率大，由向心力方程FN-mg= 可知，对应的弹力FN一定大，滑动摩擦力也大，克服阻力做的功多；当小球向右通过凸起处D时的速率比向左通过凸起处D时的速率小，由向
11、心力方程mg-FN= 可知，对应的弹力N一定大，滑动摩擦力也大，克服阻力做的功多.所以小球向右运动全过程克服阻力做功多，动能损失多末动能小，选A正确.,1.如图所示，一物体在水平恒力作用下沿光滑的水平面做曲线运动，当物体从M点运动到N点时，其速度方向恰好改变了90，则物体从M点到N点运动过程中，物体的动能将( ) A.不断增大 B.不断减小 C.先减小后增大 D.先增大后减小,【解析】物体在vM方向的速度变为零，说明物体受到的力在vM的反方向上有分力，同时物体受的力在垂直于vM向右的方向上也有分力，所以物体所受恒力的方向与vM的方向成钝角，故力对物体先做负功后做正功，物体的动能先减小后增加，故
12、选C. 【答案】C,例2. (2009宁夏)冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，如图所示是比赛场地示意图.比赛时运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O.为使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小.设冰壶与冰面间的动摩擦因数为1=0.008，用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至2=0.004.在某次比赛中，运动员使冰壶C在投掷线中点处以2 m/s的速度沿虚线滑出.为使冰壶C能够沿虚线恰好到达圆心O点，运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少？(g取10 m/s2),【解析】设冰壶在未被毛刷擦过的冰面
13、上滑行的距离为s1，所受摩擦力的大小为 ：在被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为s2，所受摩擦力的大小为 ,则有s1+s2=s,式中s为投掷线到圆心O的距离. =1mg， =2mg.设冰壶的初速度为v0，由功能关系，得 s1+ s2= .联立以上各式，解得s2= ,代入数据得s2=10 m.,2.一个物体从斜面上高h处由静止滑下并紧接着在水平面上滑行一段距离后停止，测得停止处相对开始运动处的水平距离为s，如图所示，不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同.求动摩擦因数.,【解析】设该斜面倾角为，斜面长为l，则物体沿斜面下滑时，重力和摩擦力在斜面上的功分别为WG=mgl
14、sin=mgh, =-mglcos. 物体在平面上滑行时仅有摩擦力做功，设平面上滑行距离为s2，则 =-mgs2.对物体在全过程中应用动能定理： mglsin-mglcos-mgs2=0,得h-s1-s2=0. 式中s1为斜面底端与物体初位置间的水平距离. 故= .,例.质量为m1、m2的两物体，静止在光滑的水平面上，质量为m的人站在m1上用恒力F拉绳子，经过一段时间后，两物体m1、m2的速度大小分别为v1和v2，位移分别为s1和s2，如图所示.则这段时间内此人所做的功的大小等于 ( ) A. Fs2 B. Fs1 C. D.,【剖析】准确找出力F作用的实际位移是解题的关键.,【错解】由动能定
15、理可得 ,即A、D正确.,【正解】人施加的力的作用点的位移为s1+s2,所以人的力做的功W=F(s1+s2),选项A.B错误；又根据能量守恒可知，人通过做功消耗的化学能将全部转化为物体m1和m2的动能以及人的动能.所以人做的功的大小等于W= ,选项C正确.,【答案】 C,第3节 机械能守恒定律及其应用,例1.在如图所示的物理过程中，甲为末端固定有小球的轻杆，从右偏上30角释放后绕光滑支点下摆;乙为末端固定有小球的轻质直角架，释放后绕固定轴O无摩擦转动；丙为A、B两小车置于光滑水平面上，B静止，A获得一向右的初速度后向右运动，某时刻连接两车的细绳绷紧，然后带动B车运动；丁为带有竖直支架的小车置于光滑水平面上，把用细绳束缚的小球从图示位置释放，小球开始摆动.则关于这几个物
