高考物理二轮复习第一部分专题六机械能守恒定律功能关系学案.doc

1 / 15【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习第一部分专题六机精选高考物理二轮复习第一部分专题六机械能守恒定律功能关系学案械能守恒定律功能关系学案江苏卷考情导向考点考题考情机械能守恒定律的应用2017 年江苏 T9考查动能定理的应用、共点力平衡的条件及其应用、牛顿第二定律2016 年江苏高考 T14考查力的平行四边形定则与平衡条件的应用及系统机械能守恒功能关系及能量守恒2015 年江苏高考 T9考查牛顿第二定律和功能关系2013 年江苏 T9考查功能关系和动能定理1高考在本专题的命题方式为选择题和计算题2高考的命题热点集中在机械能守恒的判断、机械能守恒定律的应用，利用功能关系分析各种能的变化，综合性命题常与平抛运动、圆周运动相结合考点 1| 机械能守恒定律的应用难度：中档题 题型：选择题、计算题 五年 2 考(对应学生用书第 27 页)1(2016·江苏高考 T14)如图 6­1 所示，倾角为 的斜面 A 被固定在水平面上，细线的一端固定于墙面，另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块 B 相连，B 静止在斜面上滑轮左侧的细线水平，右侧的细线与斜面平行A、B 的质量均为 m撤去固定 A 的装置后，A、B 均做直线运动不计一切摩擦，重力加速度为 g求：图 6­1(1)A 固定不动时，A 对 B 支持力的大小 N；(2)A 滑动的位移为 x 时，B 的位移大小 s；(3)A 滑动的位移为 x 时的速度大小 vA 【导学号：17214098】2 / 15【解题关键】 关键语句信息解读细线的一端固定于墙面，另一端跨过斜面顶端的小滑轮与物块B相连A向左滑动的位移为x时，B相对斜面下移的距离也为x，但对地的位移不是x不计一切摩擦A、B组成的系统机械能守恒【解析】 (1)支持力的大小 Nmgcos (2)根据几何关系sxx·(1cos )，syx·sin 且 ss2 xs2 y解得 s·x(3)B 的下降高度 syx·sin 根据机械能守恒定律 mgsymvmv2 B根据速度的定义得 vA，vBs t则 vB·vA解得 vA【答案】 (1)mgcos (2)·x(3)2gxsin 32cos 2(多选)(2017·江苏高考 T9)如图 6­2 所示，三个小球 A、B、C的质量均为 m，A 与 B、C 间通过铰链用轻杆连接，杆长为LB、C 置于水平地面上，用一轻质弹簧连接，弹簧处于原长现A 由静止释放下降到最低点，两轻杆间夹角 由 60°变为120°A、B、C 在同一竖直平面内运动，弹簧在弹性限度内，忽略一切摩擦，重力加速度为 g则此下降过程中( ) 【导学号：17214099】图 6­23 / 15AA 的动能达到最大前，B 受到地面的支持力小于 mgBA 的动能最大时，B 受到地面的支持力等于 mgC弹簧的弹性势能最大时，A 的加速度方向竖直向下D弹簧的弹性势能最大值为 mgLABAB AA 对：取对：取 A A、B B、C C 整体研究，三个小球皆静止时，地面对整体研究，三个小球皆静止时，地面对B B、C C 球的弹力各为球的弹力各为 mgmg当当 A A 球下降时，只要球下降时，只要 A A 球未达最大速球未达最大速度，有竖直向下的加速度，度，有竖直向下的加速度，A A 球就处于失重状态，地面对球就处于失重状态，地面对 B B 球球的支持力小于的支持力小于 mgmgB 对：A 球的动能最大时，aA0，系统在竖直方向上 F 合0，则地面对 B 球的弹力为 mgC 错：弹簧的弹性势能最大时，对应着弹簧伸长量最大，A 球运动到最低点，此时 vA0，但 aA0，加速度方向竖直向上D 错：两杆间夹角由 60°变为 120°，A 球下落的距离 hLsin 60°Lsin 30°L，A 球重力势能的减少量为EpmgL由能量转化知，弹簧的弹性势能最大值为 mgL机械能守恒定律应用中的“三选取”(1)研究对象的选取研究对象的选取是解题的首要环节，有的问题选单个物体(实为一个物体与地球组成的系统)为研究对象，有的选几个物体组成的系统为研究对象，如图 6­3 所示单选物体 A 机械能减少不守恒，但由物体 A、B 二者组成的系统机械能守恒图 6­3(2)研究过程的选取研究对象的运动过程分几个阶段，有的阶段机械能守恒，而有4 / 15的阶段机械能不守恒，因此在应用机械能守恒定律解题时要注意过程的选取(3)机械能守恒表达式的选取守恒观点：Ek1Ep1Ek2Ep2(需选取参考面)转化观点：EpEk(不需选取参考面)转移观点：EA 增EB 减(不需选取参考面)考向 1 机械能守恒条件的应用1(2017·镇江一模)风洞飞行体验是运用先进的科技手段实现高速风力将人吹起并悬浮于空中，如图 6­4 所示若在人处于悬浮状态时增加风力，则体验者在加速上升过程中( ) 【导学号：17214100】图 6­4A处于失重状态，机械能增加B处于失重状态，机械能减少C处于超重状态，机械能增加D处于超重状态，机械能减少C C 由题意可知，人加速向上运动，故人的加速度向上，处于由题意可知，人加速向上运动，故人的加速度向上，处于超重状态；由于风力对人做正功，故人的机械能增加，故超重状态；由于风力对人做正功，故人的机械能增加，故 C C 正正确，确，A A、B B、D D 错误错误 2(2017·泰州三模)如图 6­5 所示，每级台阶的高和宽均相等，一小球抛出后从台阶上逐级弹下，在每级台阶上弹起的高度相同，落在每级台阶上的位置离边缘的距离也相同，则( )图 6­5A小球落到每级台阶前瞬间的速度相等B小球在相邻台阶间运动的时间越来越短5 / 15C小球在整个运动过程中机械能守恒D小球与台阶碰撞过程中受摩擦力作用A A 小球平抛后落在台阶上，落到台阶上瞬间的速度方向斜向小球平抛后落在台阶上，落到台阶上瞬间的速度方向斜向下，反弹后做斜抛运动，即竖直向上做匀减速直线运动，加速下，反弹后做斜抛运动，即竖直向上做匀减速直线运动，加速度为重力加速度，水平方向上做匀速运动，由题意知每级台阶度为重力加速度，水平方向上做匀速运动，由题意知每级台阶上弹起的高度相同，落在每级台阶上的位置离边缘的距离也相上弹起的高度相同，落在每级台阶上的位置离边缘的距离也相同，所以小球在运动过程中不受空气阻力，小球与台阶碰撞过同，所以小球在运动过程中不受空气阻力，小球与台阶碰撞过程中不受摩擦力作用，所以小球落到每级台阶前瞬间的速度相程中不受摩擦力作用，所以小球落到每级台阶前瞬间的速度相等，故等，故 A A 正确，正确，D D 错误；因在竖直方向上球与台阶碰撞前后速错误；因在竖直方向上球与台阶碰撞前后速度不相等，所以机械能不守恒，度不相等，所以机械能不守恒，C C 错误；由于小球每次弹起，错误；由于小球每次弹起，竖直向上做加速度为重力加速度的匀减速直线运动，而每级台竖直向上做加速度为重力加速度的匀减速直线运动，而每级台阶上弹起的高度相同，由逆向思维可得：阶上弹起的高度相同，由逆向思维可得：h hgt2gt2，所以小球在，所以小球在相邻台阶间运动的时间不变，故相邻台阶间运动的时间不变，故 B B 错误错误 考向 2 单个物体机械能守恒3(2017·南京四模)背越式跳高是一项跳跃垂直障碍的运动项目，包括助跑、起跳、过杆和落地四个阶段，图为从起跳到落地运动过程分解图，某同学身高 180 m，体重 60 kg，参加学校运动会成功地越过 190 m 的横杆，该同学跳起时刻的动能可能是下列哪个值( )【导学号：17214101】图 6­6B600 JA500 J D2 000 JC800 J C C 运动员跳高过程可以看作竖直上抛运动，当重心达到横杆运动员跳高过程可以看作竖直上抛运动，当重心达到横杆时速度恰好为零，有：运动员重心升高高度至少为：时速度恰好为零，有：运动员重心升高高度至少为：h h1 19090 6 / 15m m m m1 10 0 m m根据机械能守恒定律可知，跳起时的动能：根据机械能守恒定律可知，跳起时的动能：EkEkmghmgh60×10×160×10×1 J J600600 J J；因实际过程中可能存在阻力，；因实际过程中可能存在阻力，则可知，只有动能大于则可知，只有动能大于 600600 J J 时才能成功越过，但时才能成功越过，但 2 2 000000 J J 不不符合实际，故只有符合实际，故只有 C C 正确，正确，A A、B B、D D 错误错误 考向 3 系统机械能守恒4(2017·连云港模拟)如图 6­7 所示，一根长度 L5 m 的轻杆两端用光滑铰链连接两个物块 A、B，两物块质量均为 m1 kg，A 靠在光滑墙壁上，B 放在水平地面上，此时杆与地面夹角为53°取 g10 m/s2，sin 37°06，cos 37°08图 6­7(1)若地面是粗糙的，要让杆不倒下，则物块 B 与地面间的动摩擦因数至少为多大(假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)；(2)若地面是光滑的，求当杆与水平面夹角为 37°时两个物块的速度大小【解析】 (1)对 A、B 受力分析，分别列式为：对 A 在竖直方向上有：N1sin 53°mg对 B 在水平方向上有：N1cos 53°fNmgN1sin 53°fN联立解得：(2)下滑过程中，杆和物体构成的系统机械能守恒，得到：mgL(sin 53°sin 37°)mvmv2 2物块沿杆速度相等，有：v1cos 53°v2cos 37°解得：v1 m/s，v2 m/s【答案】 (1) (2) m/s m/s7 / 15考点 2| 功能关系及能量守恒难度：较难 题型：选择题、计算题 五年 2 考(对应学生用书第 28 页)3(多选)(2015·江苏高考 T9)如图 6­8 所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为 m、套在粗糙竖直固定杆 A 处的圆环相连，弹簧水平且处于原长圆环从 A 处由静止开始下滑，经过 B 处的速度最大，到达 C 处的速度为零，ACh圆环在 C 处获得一竖直向上的速度 v，恰好能回到 A弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g则圆环( )【导学号：17214102】图 6­8A下滑过程中，加速度一直减小B下滑过程中，克服摩擦力做的功为 mv2C在 C 处，弹簧的弹性势能为 mv2mghD上滑经过 B 的速度大于下滑经过 B 的速度【解题关键】 解此题应注意以下三点：(1)圆环在 A 处时，弹簧水平且处于原长，此时弹簧弹性势能为零(2)经过 B 处的速度最大，则加速度为零(3)圆环下滑过程中和上滑过程中克服摩擦力做功大小相同BDBD 圆环下落时，先加速，在圆环下落时，先加速，在 B B 位置时速度最大，加速度减位置时速度最大，加速度减小至小至 0 0从从 B B 到到 C C 圆环减速，加速度增大，方向向上，选项圆环减速，加速度增大，方向向上，选项 A A错误圆环下滑时，设克服摩擦力做功为错误圆环下滑时，设克服摩擦力做功为 WfWf，弹簧的最大弹性，弹簧的最大弹性势能为势能为 EpEp，由，由 A A 到到 C C 的过程中，根据能量关系有的过程中，根据能量关系有mghmghEpEpWfWf由由 C C 到到 A A 的过程中，有的过程中，有8 / 15mv2mv2EpEpWfWfmghmgh联立解得联立解得WfWfmv2mv2，EpEpmghmghmv2mv2选项选项 B B 正确，选项正确，选项 C C 错误设圆错误设圆环在环在 B B 位置时，弹簧的弹性势能为位置时，弹簧的弹性势能为 EpEp，根据能量守恒，根据能量守恒，A A到到 B B 的过程有的过程有 mvmvEpEpWfWfmghmgh，B B 到到 A A 的过程有的过程有mvmvEpEpmghmghWfWf，比较两式得，比较两式得 vB>vBvB>vB，选项，选项 D D 正正确确 4(多选)(2013·江苏高考 T9)如图 6­9 所示，水平桌面上的轻质弹簧一端固定，另一端与小物块相连弹簧处于自然长度时物块位于 O 点(图中未标出)物块的质量为 m，ABa，物块与桌面间的动摩擦因数为 现用水平向右的力将物块从 O 点拉至 A 点，拉力做的功为 W撤去拉力后物块由静止向左运动，经 O 点到达 B点时速度为零重力加速度为 g则上述过程中( )【导学号：17214103】图 6­9A物块在 A 点时，弹簧的弹性势能等于 WmgaB物块在 B 点时，弹簧的弹性势能小于 WmgaC经 O 点时，物块的动能小于 WmgaD物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在 B 点时弹簧的弹性势能BCBC 由于有摩擦，由于有摩擦，O O 点不在点不在 ABAB 的中点，而是在的中点，而是在 ABAB 中点的左侧中点的左侧( (如图所示如图所示) )由题知由题知 ABABa a，OA>OA>，OBtan 37°，所以煤块将匀速运动到顶端(1 分)15 / 15由功能关系得传送带多消耗的电能Emv2mgcos 37°(vtx1)mgLsin 37°(2 分)代入数据，由以上各式得 E350 J(2 分)【答案】 (1)2 m/s (2)04 m (3)350 J评分标准(1)在第(2)中不进行压力为零的分析，只写出方程且结果计算正确同样给满分(2)第(3)中只写出方程而没有写出结果，不影响得分(3)第后没有对结果和运动情况分析，不影响得分(4)对第分步书写，只要正确可给分