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1、专题七动能定理和机械能守恒【考纲要求】内 容要求说 明功和功率重力势能弹性势能弹性势能的表达式不作要求恒力做功与物体动能变化的关系(实验探究)动能 动能定理机械能守恒及其应用验证机械能守恒定律(实验探究)能源和能量耗散【重点知识梳理】71功和功率（1）功的概念 （2）功的定义式 （3）合力的功计算方法 （4）变力的功计算方法 （5）功率的定义式 （6）平均功率的计算方法 （7）瞬时功率的计算方法 （8）牵引力功率的计算 （9）汽车启动的两种方式 2.机械能（1）动能的表达式 （2）动能与动量的关系式 （3）重力势能的表达式 （4）弹性势能的概念 3.功和能的关系 （1）功能关系 （2）重力做功
2、与重力势能变化的关系 （3）弹力做功与弹性势能变化的关系 （4）合外力做功与动能变化的关系(动能定理) (5)除重力弹力外其他力做功与机械能变化的关系 (6)滑动摩擦力做功与摩擦生热的关系 4.守恒定律 (1)机械能守恒定律条件 内容 表达式 (2)能的转化和守恒定律内容 表达式 【分类典型例题】题型一：应用动能定理时的过程选取问题hH图4-1解决这类问题需要注意：对多过程问题可采用分段法和整段法 处理,解题时可灵活处理,通常用整段法解题往往比较简洁. 例1如图4-1所示,一质量m=2Kg的铅球从离地面H=2m高处自由下落,陷入沙坑h=2cm深处,求沙子对铅球的平均阻力.(g取10m/s2)变
3、式训练1图4-2一个物体从斜面上高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，测得停止处对开始运动处的水平距离为S，如图4-2，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题型二:运用动能定理求解变力做功问题解决这类问题需要注意:恒力做功可用功的定义式直接求解,变力做功可借助动能定理并利用其它的恒力做功进行间接求解.图4-3ACB例2如图4-3所示，AB为1/4圆弧轨道,BC为水平轨道, 圆弧的半径为R, BC的长度也是R.一质量为m的物体,与两个轨道间的动摩擦因数都为,当它由轨道顶端A从静止开始下落时,恰好运动到C处停止,那么物体在AB段克服摩
4、擦力所做的功为( )A.mgR/2 B. mgR/2 C. mgR D.(1-) mgR变式训练2质量为m的小球用长为L的轻绳悬于O点，如右图4-4所示，小球在水平力F作用下由最低点P缓慢地移到Q点，在此过程中F做的功为（ ）图4-4A.FLsin B.mgLcosC.mgL（1cos） D.FLtan题型三:动能定理与图象的结合问题F/Nx/mx0OFmxFOx0解决这类问题需要注意:挖掘图象信息,重点分析图象的坐标、切线斜率、包围面积的物理意义.例3静置于光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图4-5所示，图线为半圆则小物
5、块运动到x0处时的动能为( )A0 B C D图4-6变式训练3在平直公路上，汽车由静止开始作匀加速运 动，当速度达到vm后立即关闭发动机直到停止，v-t图像如图4-6所示。设汽车的牵引力为F，摩擦力为f，全过程中牵引力做功W1，克服摩擦力做功W2，则( )AF：f=1：3 BF：f=4：1 CW1：W2 =1：1 DW1：W2=l：3K题型四:机械能守恒定律的灵活运用解决这类问题需要注意:灵活运用机械能守恒定律的三种表达方式:1.初态机械能等于末态机械能,2.动能增加量等于势能减少量,3.一个物体机械能增加量等于另一个物体机械能减少量.后两种方法不需要选取零势能面.图4-7例4如图4-7所示
6、，粗细均匀的U形管内装有总长为4L的水。开始时阀门K闭合，左右支管内水面高度差为L。打开阀门K后，左右水面刚好相平时左管液面的速度是多大？（管的内部横截面很小，摩擦阻力忽略不计）【能力训练】PmO1.如图4-9所示，水平面上的轻弹簧一端与物体相连，另一端固定在墙上P点，已知物体的质量为m=2.0kg，物体与水平面间的动摩擦因数=0.4，弹簧的劲度系数k=200N/m.现用力F拉物体，使弹簧从处于自然状态的O点由静止开始向左移动10cm，这时弹簧具有弹性势能EP=1.0J，物体处于静止状态.若取g=10m/s2，则撤去外力F后( )A物体向右滑动的距离可以达到12.5cmB物体向右滑动的距离一定
7、小于12.5cm图4-9C物体回到O点时速度最大D物体到达最右端时动能为0，系统机械能不为02.一辆汽车在水平路面上原来做匀速运动，从某时刻开始，牵引力F和阻力f随时间t的变化规律如图4-10a所示。则从图中的t1到t2时间内，汽车牵引力的功率P随时间t变化的 关系图线应为图4-10b中的（ ）图4-10b图4-10a图4-11h/23.如图4-11所示,粗细均匀、全长为h的铁链,对称地挂在轻小光滑的定 滑轮上.受到微小扰动后,铁链从静止开始运动,当铁链脱离滑轮的瞬间,其速度大小为( )A. B. C. D. h2h1图4-124. 如图4-12所示,两个底面积都是S的圆桶,放在同一水平面 上
8、,桶内装水,水面高度分别为h1和h2,如图所示.已知水的密 度为,现把连接两桶阀门打开,最后两桶水面高度相等,则在这过程中重力做的功等于( )A.gS(h1一h2) B. C. D.abc图4-135.如图4-13所示，小球自a点由静止自由下落，到b点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由abc的运动过程中( )A.小球和弹簧总机械能守恒B.小球的重力势能随时间均匀减少C.小球在b点时动能最大D.到c点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量图4-146.如图4-14所示，一轻弹簧一端固定于O点，另一端系一重物，将重物 从与悬点O在同一水平面且弹簧保持
9、原长的A点无初速度释放，让它自由摆下.不计空气阻力，则在重物由A点摆向最低点B的过程中 ( )A弹簧与重物的总机械能守恒 B弹簧的弹性势能增加C重物的机械能不变 D重物的机械能增加Fv07.如图4-15所示，质量为m的物体置于光滑水平面上，一根绳子跨过定滑轮一端固定在物体上，另一端在力F作用下，以恒定速率v0竖直向下运动，物体由静止开始运动到绳与水平方向夹角=45过程中，绳中拉力对物体做的功为( )图4-15Amv02 Bmv02 Cmv02 Dmv02图4-168如图4-16所示，一物体以一定的速度沿水平面由A点滑到B点，摩擦力做功W1；若该物体从A沿两斜面滑到B，摩擦力做的总功为W2，已知
10、物体与各接触面的动摩擦因数均相同，则（ ）A.W1=W2 B.W1W2C.W1W2 D.不能确定W1、W2大小关系9有一斜轨道AB与同材料的l4圆周轨道BC圆滑相接，数据 如 图4-17所示，D点在C点的正上方，距地面高度为3R，现让 一 个小滑块从D点自由下落，沿轨道刚好能滑动到A点，则它再图4-17从A点沿轨道自由滑下，能上升到的距地面最大高度是（不计空气阻力） ( )AR B2R 图4-18 C在0与R之间 D在R与2R之间10一根木棒沿水平桌面从A运动到B，如图4-18所示，若棒与桌面 间的摩擦力大小为f，则棒对桌面的摩擦力和桌面对棒的摩擦力做的功各为（ ）Afs，fs Bfs，fs C0，fs Dfs，011将一物体从地面竖直上抛，物体上抛运动过程中所受的空气阻力 大小恒定.设物体在地面时的重力势能为零，则物体从抛出到落回原地的过程中，物体的机械能E与物体距地面高度h的关系正确的是图4-19中的（ ）图4-19ABO图4-2012.如图4-20所示，质量分别为2 m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B，直角尺的顶点O处有光滑的固定转动轴。 AO、BO的长分别为2L和L。开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方。让该系统由静止开始自由转动，求：当A到达最低点时，A小球的速度大小为 ；
