家教專用機械能和能源學案

1、第四章 機械能和能源第一節(jié) 功 學案一、知識點1做功的兩個必要條件是 和 ； 2功的表達式 ；功是 量；其單位是 。3、功有正負之分：當力和位移的夾角為 ，力做正功，當力和位移的夾角為 ，力做負功，當力和位移的夾角為 ，力不做功。4正功表示 力做功，負功表示 力做功。5、一個力對物體做負功，往往說成物體克服物體做功。二、課后練習1怎樣才算做了功呢？下面說法中正確的是A只要對物體施加了力的作用，就對物體做了功B只要物體受了力，并且物體有了位移，就對物體做了功C在水平方向搬運一盆花時，花盆的重力做了功D一人費了很大的勁也沒有將地上的重物舉起，人對重物沒做功 2關(guān)于功，下面說法正確的是（ ）A、力越

2、大，力對物體做的功就一定多B、力對物體做的功越多，則物體的位移就一定大C、力對物體不做功，物體的位移一定為零D、某個力對物體做負功時，力的方向不一定與物體的位移方向相反3人推著一輛自行車在水平道路上前進，自行車受到的力中做正功的是（ ） A重力 B摩擦力 C支持力 D人的推力4關(guān)于功的正負，下列敘述中不正確的是 ( )A正功表示功的方向與物體運動方向相同，負功為相反B正功表示功大于零，負功表示功小于零C正功表示力和位移兩者間夾角小于90°，負功表示力和位移兩者之間的夾角大于90°D正功表示做功的力為動力，負功表示做功的力為阻力5兩個互相垂直的力F1和F2同時作用在同一物體上

3、，使物體由靜止開始運動，物體通過一段位移的過程中，力F1對物體做功8 J，力F2對物體做功6 J，則F1和F2的合力對物體做功為 ( )A14 JB10 JC7 JD2 J6以初速度v0豎直向上拋出一個質(zhì)量為m的小球，上升最大高度是h如果空氣阻力f的大小恒定，則從拋出到落回出發(fā)點的整個過程中，空氣阻力對小球做的功為 ( )A0 Bf h C一2mgh D一2 f h7關(guān)于力對物體做功以及產(chǎn)生的效果，下列說法正確的是 A滑動摩擦力對物體一定做正功 B靜摩擦力對物體一定不做功C物體克服某個力做功時，這個力對物體來說是動力D某個力對物體做正功時，這個力對物體來說是動力8、一學生用100N的力將質(zhì)量為

4、0.5kg的球迅速踢出，球在水平路面上滾出20m遠，則該學生對球做的功是：（ ）A、2000J B、1000JC、16J D、無法確定9、如圖所示，緩慢抬起一段固定在水平面上的木板，木板上的木塊保持靜止，關(guān)于物體所受到的各個力做功情況錯誤的是：（ ）A 重力做負功 B支持力不做功C 摩擦力不做功 D合外力不做功10重20N的鐵球從離地面40m高處由靜止開始下落，若空氣阻力是球重的02，那么該球從開始下落到著地的過程中，重力對小球做功為 ，空氣阻力對小球做功為 ，小球克服空氣阻力做功為 。11一個60kg的人乘勻速上升的電梯從l樓到8樓，每層樓高3m，則電梯對人做功 J，重力對人做功為 J，人受

5、的合力對人做功為 J。人對電梯的壓力做功為 (g取10ms2 )12、如圖所示，一個質(zhì)量為1kg的物體靜止于光滑的水平面上，在受到水平拉力F=10N的作用下做勻加速直線運動，運動了10s，求：拉力F在這段時間內(nèi)所做的功。F600FS13、如圖所示，一個人用與水平方向成60°角度的力F=20N拉一個木箱，在水平面上沿直線勻速前進了4m，求：（1）拉力F對木箱所做的功（2）摩擦力對木箱所做的功（3）外力對木箱所做的總功第四章 機械能和能源第二節(jié) 動能 勢能 學案【知識點】1一個物體能夠 ，這個物體就具有能量； 的過程，就是能量轉(zhuǎn)化的過程，能量轉(zhuǎn)化的多少可用 來量度。2物體由于 而具有的能

6、量，稱為動能，動能的表達式為 ，單位 ，動能是 量。3物體由于所處位置 的能量，稱為重力勢能；重力勢能的表達式為 ，單位 ，重力勢能是 量；重力勢能是相對某一參考面而言的，具有 性，有正負之分，而重力勢能的變化是 的，重力做功的過程，就是物體的重力勢能和其他形式的能量相互轉(zhuǎn)化的過程，重力做了多少 ，物體的重力勢能就轉(zhuǎn)化了多少，重力做正功，物體的重力勢能 ，重力做負功，物體的重力勢能 。即：W = EP【課堂練習】1有關(guān)功和能，下列說法正確的是（ ）A力對物體做了多少功，物體就具有多少能B物體具有多少能，就一定能做多少功 C物體做了多少功，就有多少能量消失D能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式時，可以

7、用功來量度能量轉(zhuǎn)化的多少2改變汽車的速度和質(zhì)量，都可能使汽車的動能發(fā)生改變，在下列幾種情況下，汽車動能是原來2倍的是（ ）A質(zhì)量不變，速度增大到原來的2倍 B速度不變，質(zhì)量增加到原來2倍C質(zhì)量減半，速度增大到原來的4倍 D速度減半，質(zhì)量增大到原來的2倍3關(guān)于重力勢能的下列說法中正確的是（ ） A重力勢能的大小只由重物本身決定 B重力勢能恒大于零C在地面上的物體，它具有的重力勢能一定等于零D重力勢能實際上是物體和地球所共有的4關(guān)于重力勢能與重力做功的下列說法中正確的是 A物體克服重力做的功等于重力勢能的減小B在同一高度，將物體以初速v0向不同的方向拋出，從拋出到落地過程中，重力做的功相等，物體所

8、變化的重力勢能一定相等C重力勢能等于零的物體，不可能對別的物體做功D用手托住一個物體勻速上舉時，手的支持力做的功等于克服重力的功與物體所增加的重力勢能之和5、質(zhì)量為m的物體從某高度自由下落h，若空氣陰力為f，則（ ）A重力做功為mgh，使物體的重力勢能減少mghB重力做功為mgh，使物體的重力勢能減少mghfhC物體克服重力做功mgh，使物體的重力勢能減少mghD物體克服重力做功mgh，使物體的重力勢能減少mghfh6，將同一物體分兩次舉高，每次舉高的高度相同，那么 ( )A不論選定什么參考平面，兩種情況中，物體重力勢能的增加值相同B不論選定什么參考平面，兩種情況中，物體最后的重力勢能相等C不

9、同的參考平面，兩種情況中，重力做功不等D不同的參考平面，兩種情況中，物體最后的重力勢能肯定不等7同一物體，第一次被勻速提升到l0 m高處，第二次被沿著傾角為30°的光滑斜面拉到位移為20 m處，那么，在這兩次過程中 ( )A第一次增加的重力勢能大 B第二次增加的重力勢能大C兩次增加的重力勢能一樣大 D兩次物體克服重力做功值相等8下列說法中正確的是 ( )A選擇不同的參考平面，物體的重力勢能的數(shù)值是不同的B物體克服重力做功，物體的重力勢能增加C重力對物體做正功，物體的重力勢能增加D重力勢能為負值的物體，肯定比重力勢能為正值的物體做功要少9在水平面上豎直放置一輕質(zhì)彈簧，有一個物體在它的正

10、上方自由落下，在物體壓縮彈簧直至速度減為零時 ( )A物體的重力勢能最大 B物體的動能最大 C彈簧的彈性勢能最大 D彈簧的彈性勢能最小10井深8m，井上支架高2m，在支架上用一根長3m的繩子系住一個重100N的物體若以地面為參考平面，則物體的重力勢能為 ；若以井底面為參考平面，則物體的重力勢能為 11豎直上拋的石塊，最后落回拋出處，在這過程中 ( )A上升過程中，重力做負功，石塊的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能B上升過程中，重力做正功，石塊的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能C下降過程中，重力做負功，石塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能D下降過程中，重力做正功，石塊的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能12汽車勻速駛上一斜坡，該過程中 ( )A汽車牽

11、引力做正功，重力做正功，摩擦阻力做負功B汽車牽引力做正功，重力做負功，摩擦阻力做負功C汽車發(fā)動機消耗了汽油的內(nèi)能，轉(zhuǎn)化為汽車的重力勢能和克服阻力產(chǎn)生的內(nèi)能D汽車的動能轉(zhuǎn)化為汽車的重力勢能13起重機吊鉤掛著一木箱，木箱正在勻減速下降，這個過程中 ( )A木箱的重力做正功 B鋼索對木箱的拉力做正功C鋼索對木箱的拉力做負功 D木箱的重力勢能和動能都減少第三節(jié)：動能定理W 總= Ek1、定義：2、公式：3、意義：4、解題思路：（1）、確定研究對象，進行受力分析，認真畫出受力分析示意圖（2）、若問題中涉及到F、s 、v 、m 等物理量，考慮用動能定理！(3)、確定研究的物理過程（起點和終點），分析這過程

12、中有哪些力對研究對象作功，作了多少功，正功還是負功，求出總功；(4)、確定研究過程起點和終點的動能，列出動能定理表達式；(5)、求解，必要時討論結(jié)果的合理性。常規(guī)題（勻變速直線運動）例1.一輛質(zhì)量m，速度v0的汽車在關(guān)閉發(fā)動機后在水平地面上滑行了距離L后停了下來，試求汽車受到的阻力？【例題2】汽車以速度v=10m/s在水平路面上行駛，車與路面的摩擦因數(shù)為0.4，問汽車剎車后汽車還能運動多遠？例3.用拉力F使一個質(zhì)量為m的木箱由靜止開始在水平冰道上移動了s，拉力F跟木箱前進的方向的夾角為，木箱與冰道間的摩擦力為f，求木箱獲得的速度？求變力做功問題-瞬間力做功問題例1.運動員踢球的平均作用力為20

13、0N,把一個靜止的質(zhì)量為1kg的球以10m/s的速度踢出,水平面上運動60m后停下,則運動員對球做的功?圖4-3ACB例2如圖4-3所示，AB為1/4圓弧軌道,BC為水平軌道, 圓弧的半徑為R, BC的長度也是R.一質(zhì)量為m的物體,與兩個軌道間的動摩擦因數(shù)都為,當它由軌道頂端A從靜止開始下落時,恰好運動到C處停止,那么物體在AB段克服摩擦力所做的功為( )A.mgR/2 B. mgR/2 C. mgR D.(1-) mgR變式訓練2質(zhì)量為m的小球用長為L的輕繩懸于O點，如右圖4-4所示，小球在水平力F作用下由最低點P緩慢地移到Q點，在此過程中F做的功為（ ）圖4-4A.FLsin B.mgLc

14、osC.mgL（1cos） D.FLtan求解曲線運動問題例1.某人從距地面25m高處水平拋出一小球，小球質(zhì)量100g，出手時速度大小為10m/s,落地時速度大小為16m/s，取g=10m/s2，試求：（1）  人拋球時對小球做多少功？（2）小球在空中運動時克服阻力做功多少？多過程問題 hH圖4-1【例題1】質(zhì)量為m=5kg的小球，從高H=5m的位置自靜止落下，掉入沙中并陷入h=0.25m，求小球在沙中所受到沙子的阻力？例2.用拉力F使一個質(zhì)量為m的木箱由靜止開始在水平面上運動S后撤掉F, 木箱與水平面間的摩擦系數(shù)為,求撤掉F后木箱滑行的距離L？【例4】如圖所示，質(zhì)量為m的物體以某一

15、初速度從A點向下沿光滑軌道運動，不計空氣阻力，若物體通過半圓形軌道的最低點B時的速度為 ,求（1）物體在A點時的速度（2）物體在B點對軌道的壓力（3）物體離開C點還能上升多高？AB2RCO例3.如圖所示,光滑1/4圓弧半徑為0.8m,有一質(zhì)量為1.0kg的物體自A點從靜止開始下滑到B點,然后沿水平面前進4m,到達C點停止.求:（1）在物體沿水平運動中摩擦力做的功.（2）物體與水平面間的動摩擦因數(shù).oABCGfR題型三:動能定理與圖象的結(jié)合問題F/Nx/mx0OFmxFOx0解決這類問題需要注意:挖掘圖象信息,重點分析圖象的坐標、切線斜率、包圍面積的物理意義.例3靜置于光滑水平面上坐標原點處的小

16、物塊，在水平拉力F作用下，沿x軸方向運動，拉力F隨物塊所在位置坐標x的變化關(guān)系如圖4-5所示，圖線為半圓則小物塊運動到x0處時的動能為( )A0 B C D變式訓練3在平直公路上，汽車由靜止開始作勻加速運 動，當速度達到vm后立即關(guān)閉發(fā)動機直到停止，v-t圖像如圖4-6所示。設(shè)汽車的牽引力為F，摩擦力為f，全過程中牽引力做功W1，克服摩擦力做功W2，則( )圖4-6AF：f=1：3 BF：f=4：1 CW1：W2 =1：1 DW1：W2=l：3K題型四:機械能守恒定律的靈活運用解決這類問題需要注意:靈活運用機械能守恒定律的三種表達方式:1.初態(tài)機械能等于末態(tài)機械能,2.動能增加量等于勢能減少量

17、,3.一個物體機械能增加量等于另一個物體機械能減少量.后兩種方法不需要選取零勢能面.圖4-7例4如圖4-7所示，粗細均勻的U形管內(nèi)裝有總長為4L的水。開始時閥門K閉合，左右支管內(nèi)水面高度差為L。打開閥門K后，左右水面剛好相平時左管液面的速度是多大？（管的內(nèi)部橫截面很小，摩擦阻力忽略不計）【能力訓練】PmO1.如圖4-9所示，水平面上的輕彈簧一端與物體相連，另一端固定在墻上P點，已知物體的質(zhì)量為m=2.0kg，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)=0.4，彈簧的勁度系數(shù)k=200N/m.現(xiàn)用力F拉物體，使彈簧從處于自然狀態(tài)的O點由靜止開始向左移動10cm，這時彈簧具有彈性勢能EP=1.0J，物體處于靜止狀

18、態(tài).若取g=10m/s2，則撤去外力F后( )A物體向右滑動的距離可以達到12.5cmB物體向右滑動的距離一定小于12.5cm圖4-9C物體回到O點時速度最大D物體到達最右端時動能為0，系統(tǒng)機械能不為02.一輛汽車在水平路面上原來做勻速運動，從某時刻開始，牽引力F和阻力f隨時間t的變化規(guī)律如圖4-10a所示。則從圖中的t1到t2時間內(nèi)，汽車牽引力的功率P隨時間t變化的 關(guān)系圖線應(yīng)為圖4-10b中的（ ）圖4-10b圖4-10a圖4-11h/23.如圖4-11所示,粗細均勻、全長為h的鐵鏈,對稱地掛在輕小光滑的定 滑輪上.受到微小擾動后,鐵鏈從靜止開始運動,當鐵鏈脫離滑輪的瞬間,其速度大小為(

19、)A. B. C. D. h2h1圖4-124. 如圖4-12所示,兩個底面積都是S的圓桶,放在同一水平面 上,桶內(nèi)裝水,水面高度分別為h1和h2,如圖所示.已知水的密 度為,現(xiàn)把連接兩桶閥門打開,最后兩桶水面高度相等,則在這過程中重力做的功等于( )A.gS(h1一h2) B. C. D.abc圖4-135.如圖4-13所示，小球自a點由靜止自由下落，到b點時與彈簧接觸，到c點時彈簧被壓縮到最短，若不計彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由abc的運動過程中( )A.小球和彈簧總機械能守恒B.小球的重力勢能隨時間均勻減少C.小球在b點時動能最大D.到c點時小球重力勢能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量圖

20、4-146.如圖4-14所示，一輕彈簧一端固定于O點，另一端系一重物，將重物 從與懸點O在同一水平面且彈簧保持原長的A點無初速度釋放，讓它自由擺下.不計空氣阻力，則在重物由A點擺向最低點B的過程中 ( )A彈簧與重物的總機械能守恒 B彈簧的彈性勢能增加C重物的機械能不變 D重物的機械能增加Fv07.如圖4-15所示，質(zhì)量為m的物體置于光滑水平面上，一根繩子跨過定滑輪一端固定在物體上，另一端在力F作用下，以恒定速率v0豎直向下運動，物體由靜止開始運動到繩與水平方向夾角=45º過程中，繩中拉力對物體做的功為( )圖4-15Amv02 Bmv02 Cmv02 Dmv02圖4-168如圖4-

21、16所示，一物體以一定的速度沿水平面由A點滑到B點，摩擦力做功W1；若該物體從A沿兩斜面滑到B，摩擦力做的總功為W2，已知物體與各接觸面的動摩擦因數(shù)均相同，則（ ）A.W1=W2 B.W1W2C.W1W2 D.不能確定W1、W2大小關(guān)系9有一斜軌道AB與同材料的l4圓周軌道BC圓滑相接，數(shù)據(jù) 如 圖4-17所示，D點在C點的正上方，距地面高度為3R，現(xiàn)讓 一 個小滑塊從D點自由下落，沿軌道剛好能滑動到A點，則它再圖4-17從A點沿軌道自由滑下，能上升到的距地面最大高度是（不計空氣阻力） ( )AR B2R 圖4-18 C在0與R之間 D在R與2R之間10一根木棒沿水平桌面從A運動到B，如圖4-

22、18所示，若棒與桌面 間的摩擦力大小為f，則棒對桌面的摩擦力和桌面對棒的摩擦力做的功各為（ ）Afs，fs Bfs，fs C0，fs Dfs，011將一物體從地面豎直上拋，物體上拋運動過程中所受的空氣阻力 大小恒定.設(shè)物體在地面時的重力勢能為零，則物體從拋出到落回原地的過程中，物體的機械能E與物體距地面高度h的關(guān)系正確的是圖4-19中的（ ）圖4-19ABO圖4-2012.如圖4-20所示，質(zhì)量分別為2 m和3m的兩個小球固定在一根直角尺的兩端A、B，直角尺的頂點O處有光滑的固定轉(zhuǎn)動軸。 AO、BO的長分別為2L和L。開始時直角尺的AO部分處于水平位置而B在O的正下方。讓該系統(tǒng)由靜止開始自由轉(zhuǎn)

23、動，求：當A到達最低點時，A小球的速度大小為 ； B球能上升的最大高度為 ；開始轉(zhuǎn)動后B球可能達到的最大速度為 圖4-2113.如圖4-21所示,面積很大的水池,水深為H,水面上浮著一正方體木 塊,木塊邊長為a,密度為水的1/2,質(zhì)量為m.開始時,木塊靜止,有一半沒 入水中,現(xiàn)用力F將木塊緩慢地壓到池底,不計摩擦,求:(1)從木塊剛好完全沒入水中到停在池底的過程中,池水勢能的改變量為 .(2) 從開始到木塊剛好完全沒入水的過程中,力F所做 的功為 .F圖4-22(c)圖4-22 (a)力傳感器圖4-22(b)43.12F/NFf /N0214 8 1214在研究摩擦力特點的實驗中，將木塊放在水平固定長木板上，如圖4-22a所示，用力沿水平方向拉木塊，拉力從0開始逐漸增大分別用力傳感器采集拉力和木塊所受到的摩擦力，并用計算機繪制出摩擦力Ff 隨拉力F的變化圖像