04专题四功和能 doc--高中物理 .doc
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1、 永久免费组卷搜题网专题四 功和能第1课时 功能关系在力学中的应用知识规律整合基础回扣1做功的两个重要因素是:有力作用在物体上且使物体在力的方向上_,功的求解可利用求,但F为_;也可以利用Fl图象来求:变力的功一般应用_间接求解2功率是指单位时间内做的功,求解公式有:平均功率,当=0时,即F与v方向_时,P=Fv3常见的几种力做功的特点(1)重力、弹簧弹力,电场力、分子力做功与_无关(2)摩擦力做功的特点单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可能做正功,也可以做负功,还可以不做功相互作用是一对静摩擦力做功的代数和_,在静摩擦力做功的过程中,只有机构能的转移,没有机械能转化为其他形式的能;相互作
2、用的一对滑动摩擦力做功的代数和_,且总为_,在一对滑动摩擦力做功的过程中,不仅有相互摩擦物体间机械能的转移,还有机械能转化为内能,转化为内能的量等于系统机械能的减少,等于滑动摩擦力与_的乘积摩擦生热,是指滑动摩擦生热,静摩擦不会生热4几个重要的功能关系(1)重力的功等于_的变化,即_(2)弹力的功等于_的变化,即_(3)合力的功等于_的变化,即_(4)重力之外(除弹簧弹力)的其它力的功等于_的变化(5)一对滑动摩擦力的功等于_的变化(6)分子力的功等于_的变化思路和方法1恒定加速度启动问题解决问题的关键是明确所研究的问题是处在哪个阶段上以及匀加速过程的最大速度和全程的最大速度的区别和求解方法(
3、1)求:由,可求:=_(2)求=_2动能定理的应用(1)动能定理的适用对象:涉及单个物体(或可看成单个物体的物体系)的受力和位移问题,或求解_做功的问题(2)动能定理解题的基本思路:选取研究对象,明确它的运动过程分析研究对象的受力情况和各力做功情况,然后求各个外力做功的_明确物体在过程始末状态的动能列出动能定理的方程,及其他必要的解题方程,进行求解3机构能守恒定律的应用(1)机械能是否守恒的判断:用做功来判断,看重力(或弹簧弹力)以外的其它力做功代数和是否为零用能量转化来判断,看是否有机械能转化为其它形式的能对一些绳子突然绷紧、_等问题,机械能一般不守恒,除非题目中有特别说明及暗示,(2)机械
4、能守恒定律解题的基本思路:选取研究对象物体系根据研究对象所经历的物理过程,进行受力、做功分析,判断机械能是否守恒恰当地选取参考平面,确定研究对象在过程的初末太时的机能能根据机械能守恒定律列方程,进行求解自测自查1运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法正确的是( )A阻力对系统始终做负功B系统受到的合外力始终向下C重力做功使系统的重力势能增加D任意相等的时间内重力做的功相等2如图所示,木板可绕固定的水平轴O转动,在木板从水平位置OA缓慢转到OB位置的过程 ,木板上重力5N的物块始终相对于木板静止,物块的重力势能增加了4J用来表示木板对物块的支持
5、力,表示木板对物块的摩擦力,则( )A物块被抬高了0.8mB对物块做功4J,对物块不做功C对物块不做功,对物块做功4JD和对物块所做功的代数和为03下列说法中正确的是( )A运动物体所受合外力不为零,合外力必做功,物体的动能肯定要变化B运动物体所受合外力为零,则物体的动能肯定不变C运动物体的动能保持不变,则该物体所受合外力一定为零D运动物体所受合外力不为零,则该物体一定做变速运动,其动能肯定要变化4一种采用电力和内燃机双动力驱动的新型汽车,质量为m,当它在平直的铁轨上行驶时,若只采用内燃机驱动,发动机额定功率为,列车能达到的最大速度为,若只采用电力驱动,发动机的额定功率为现由于某种原因列车停在
6、倾角为的坡道上,为了保证列车有足够大的动力,需改为电子驱动,若让列车由静止开始匀加速运动,加速度为a,已知重力加速度为g,列车在坡道上行驶时所受铁轨的阻力是在平直铁轨上行驶时的k倍,试求列车能保持匀加速运动的时间重点热点透析题型1 运动的合成与分解【例1】从地面竖直上抛一个质量为m的小球,小球上升的最大高度为H设上升过程中空气阻力恒定则对于小球的整个上升过程,下列说法中错误的是( )A小球动能减少了mgHB小球机械能减少了H C小球重力势能增加了mgHD小球的加速度大于重力加速度g拓展探究上例中小球从抛出到落回原抛出点的过程中:(1)空气阻力做功多少?(2)小球的动能减少多少?(3)小球的机械
7、能减少多少?规律总结功是能量转化的量度,有以下几个功能关系需要理解并牢记:(1)重力做功与路径无关,重力的功等于重力势能的变化(2)滑动摩擦力(或空气阻力)做功与路径有关,并且等于转化成的内能(3)合力的功等于动能的变化(4)重力(或弹力)以外的其它力的功等于机械能的变化【强化练习1】如图所示,一轻绳的一端系在固定粗糙斜面上的O点,另一端系一小球给小球一足够大的初速度,使小球在斜面上做圆周运动,在此过程中( )A小球的机械能守恒B重力对小球不做功C绳的张力对小球不做功D在任何一段时间内,小球克服摩擦力所做的功总是等于小球动能的减少 题型2 功率及机车启动问题【例2】某兴趣小组对一辆自制遥控小车
8、的性能进行研究,他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为图象,如图所示(除时间段内的图象为曲线外,其余时间段图象均为直线)已知小车运动的过程中,时间段内小车的功率保持不变,在14s末停止遥控而让小车自由滑行小车的质量为1kg,可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变求:(1)小车所受到的阻力大小及时间内电动机提供的牵引力大小(2)小车匀速行驶阶段的功率(3)小车在运动过程中位移的大小满分展示,名师教你如何得分解析:(1)由图象可得,在1418s内:(1分)小车受到阻力大小:N(1分)在02s内:由解,电动机提供的牵引力大小N(2分)(2)在1
9、014s内小车做匀速运动:(1分)故小车功率:(2分)(3)速度图象与时间轴的“面积”的数值等于物体位移大小:02s内,(1分)210s内,根据动能定理有:(3分)解得:故小车在加速过程中的位移为(1分)答案:(1)0.75N 1.25N(2)2.25W(3)19.7m审题指导1在汽车匀加速启动时,匀加速运动刚结束时有两大特点:(1)牵引力仍是仍加速运动时的牵引力,即仍满足(2)2注意匀加速运动的末速度并不是整个运动过程的最大速度【强化练习2】如图所示是汽车牵引力F和车速倒数2103kg,由静止开始沿平直公路行驶,阻力恒定,最大车速为30m/s,则在车速为15m/s时汽车发动机功率为_W;该汽
10、车做匀加速运动的时间为_s题型3 动能定理的应用【例3】如图所示,水平轨道AB与放置在竖直平面内的1/4圆弧轨道BC相连,圆弧轨道的B端的切线沿水平方向一质量m=1.0kg的滑块(可视为质点),在水平恒力F=0.5N的作用下,从A点由静止开始运动,已知A、B之间的距离x=5.5m,滑块与水平轨道间的动摩擦因数=0.10,圆弧轨道的半径R=0.30m,取g=10m/s2(1)求当滑块运动的位移为2.0m时的速度大小(2)当滑块运动的位移为2.0m时撤去F,求滑块通过B点时对圆弧轨道的压力大小(3)滑块运动的位移为2.0m时撤去F后,若滑块恰好能上升到圆弧轨道的最高点,求在圆弧轨道上滑块克服摩擦力
11、所做的功规律总结从以上两种解法的比较中可以看出:应用动能定理要比动力学方法方便、简洁只要应用动力学方法可以求解的匀变速直线运动问题,一般应用动能定理都可以求解尽管动能定理是应用动力学方法推导出来的,但它解决问题的范围更广泛【强化练习3】据2008年2月18日北京新闻报道:北京地铁10号线进行运行试验为节约能源,一车站站台建得高些,车辆进站时要上坡将动能转换为重力势能,出站时要下坡将重力势能转换为动能,如图所示已知坡长为x,坡高为h,重力加速度为g,车辆的质量为m,进站车辆到达坡下A处时的速度为,此时切断电动机的电源(1)车辆在上坡过程中,若只受重力和轨道的支持力,求车辆“冲”到站台上的速度多大
12、?(2)实际上车辆上坡时,还受到其它阻力作用,要使车辆能“冲”上站台,车辆克服其它阻力做的功最大为多大?题型4 综合问题【例4】滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”,滑板运动员可以在不同的滑坡上滑行,做出各种动作给人以美的享受如图甲所示,abcdef为同一竖直平面上依次平滑连接的滑行轨道,其中ab段水平,H=3m,bc段和cd段均为斜直轨道,倾角=37,de段是一半径R=2.5m的最高点,滑板及运动员总质量m=60kg,运动员滑经d点时轨道对滑板支持力用表示,忽略摩擦力和空气阻力,取g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8除下述问(3)中运动员做缓冲动作以外,均可把滑板及运动员视
13、为质点(1)运动员从bc段紧靠b处无初速滑下,求的大小(2)运动员逐渐减小从bc上无初速下滑时距水平地面的高度h,请在图乙的坐标图上作出图象(只根据作出的图象评分,不要求写出计算过程和作图依据)(3)运动员改为从b点以v0=4m/s的速度水平滑出,落在bc上时通过短暂的缓冲动作使他只保留沿斜面方向的速度继续滑行,则他是否会从d点滑离轨道?请通过计算得出结论【强化练习4】如图所示,在距水平地面高为0.4m处,水平固定一根长直光滑杆,在杆上P点固定一定滑轮,滑轮可绕水平轴无摩擦转动,在P点的右边,杆上套有一质量m=2kg小球A半径R=0.3m的光滑半圆形细轨道,竖直地固定在地面上,其圆心O在P点的
14、正正文,在轨道上套有一质量也为m=2kg的小球B用一条不可伸长的柔软细绳,通过定滑轮将两小球连接起来杆和半圆形轨道在同一竖直面内,两小球均要看作质点,且不计滑轮大小的影响,g取10m/s2现给小球A一个水平向右的恒力F=55N求:(1)把小球B从地面拉到P点正正文C点过程中,力F做的功(2)小球B运动到C处时的速度大小(3)小球B被拉到离地多高时与小球A速度大小相等备考能力提升1质量为m的物块,在几个共点力的作用下静止在光滑的水平桌面上现把其中一个水平方向的力从F突然增大到4F,保持其他力不变,则在t秒末该力的功率为( )ABC D2如图所示,质量m=1kg、长L=0.8m的均匀矩形薄板静止在
15、水平桌面上,其右端与桌子边缘相平板与桌面间的动摩擦因数=0.4现用F=5N的水平方向右推薄板,使它翻下桌子,力F做的功至少为(g取10m/s2)( )A1JB1.6J C2JD4J 3物体在一个竖直向上的拉力作用下参与了下列三种运动:匀速上升、加速上升和减速上升关于这个物体在这三种运动中机械能的变化情况,正确的说法是( )A匀速上升过程中机械能不变,加速上升过程中机械能增加,减速上升过程中机械能减小B匀速上升和加速上升过程中机械能增加,减速上升过程中机械能减小C三种运动过程中,机械能均增加D由于这个拉力和重力大小关系不明确,不能确定物体的机械能的增减情况4如图所示,一个质量为m的物体(可视为质
16、点),以某一速度由A点冲上倾角为30的固定斜面,其加速度大小为g,在斜面上运动的最大高度为h则在此过程中,下列说法正确的是( )A物体动能损失了B物体动能损失了C系统机械能损失了D系统机械能损失了5某科技创新小组设计制作出一种全自动升降机模型,用电动机通过钢丝绳拉着升降机由静止开始匀加速上升,已知升降机的质量为m,当升降机的速度为v1时,电动机的有用功率达到最大值P,以后电动机保持该功率不变,直到升降机以最大速度v2匀速上升为止,整个过程中忽略摩擦阻力及空气阻力,重力加速度为g有关此过程下列说法正确的是( )A钢丝绳的最大拉力为B升降机的最大速度C钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于升降机克服重力
17、所做的功D升降机速度由v1增大至v2的过程中,钢丝绳的拉力不断减小6如图所示,质量为m=1kg的滑块(可看成质点)被压缩的弹簧弹出后在光滑的水平桌面上滑行一段距离后,落在水平地面上落点到桌边的水平距离x=0.4m,桌面距地面的高度h=0.8m(g=10m/s2,空气阻力不计)求: (1)滑块落地时速度的大小(2)弹簧释放的弹性势能7如图所示,为一棉纺车间传送棉花包的示意图,水平传送带长=2m,每一个棉花包的质量为50kg,棉花包与传送带间的动摩擦因数=0.2,棉花包滑上传送带时速度=3m/s,轮子半径不计,g=10m/s2,传送带速度=4m/s,传送带高出地面5m求:(1)棉花包离开传送带后,
18、落地点A距O3的水平距离(2)每传送一个棉花包,传送带所消耗的电能(忽略电机内耗)8如图所示,桌面上有许多大小不同的塑料球,它们的密度均为,有水平向左恒定的风作用在球上,使它们做匀加速运动(摩擦不计)已知风对球的作用力与球的最大横截面积成正比,即F=kS,k为一常量(1)欲使小球能通过C点落到垫子上,小球离A点的最大高度是多少?(2)在该风力场中风力对球做功与路径无关,因此可引入风力势能和风力势的概念若在栅栏P为风力势能参考平面,写出风力势能和风力势U的表达式(3)写出风力场中机械能守恒定律的表达式(小球半径用r表示;第一状态速度为v1,和P的距离为x1;第二状态速度为v2,和P的距离为x2)
19、第2课时 混合场中的物体平衡知识规律整合基础回扣1电场力做功与_无关若电场为匀强电场,则;若是非匀强电场,则一般利用W=_来求2磁场力又可分为洛伦兹力和安培力洛伦兹力在任何情况下对运动的电荷都_;安培力可以做正功、负功,还可以不做功3电流做功的实质是电场_做功即=_4导体棒在磁场中切割磁感线时,棒中感应电流受到的安培力对导体棒做_功,使机械能转化为_能5电场力做功等于_的变化,即思路和方法功能关系在电学中应用的题目,一般过程复杂且涉及多种性质不同的力,因此,通过审题,抓住_和运动过程的分析是关键,然后根据不同的运动过程各力做功的特点来选择规律求解自测自查1一质量为m的带电液滴以竖直向下的初速度
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