教科版(2019)必修第二冊-第四章-機械能及其守恒定律-章末復習課件(34張)

1、第四章階段提升課知識體系思維導圖考點整合素養(yǎng)提升【核心素養(yǎng)物理觀念】 考點功與功率的計算方法(難度)1.常見力做功的特點:做功的力做功特點重力與路徑無關(guān),與物體的重力和初、末位置的高度差有關(guān),WG=mgh靜摩擦力可以做正功、做負功、不做功滑動摩擦力可以做正功、做負功、不做功一對靜摩擦力總功為零一對滑動摩擦力總功為負功,W總=-Ffx相對機車牽引力P不變時,W=Pt;F不變時,W=Fl2.功和功率的求解方法:(1)功的計算方法:利用W=Flcos求功,此時F是恒力。利用動能定理或功能關(guān)系求功。利用W=Pt求功。(2)功率的計算方法:P= :此式是功率的定義式,適用于任何情況下功率的計算,但常用于

2、求解某段時間內(nèi)的平均功率。P=Fvcos,此式一般計算瞬時功率,但當速度為平均速度 時,功率 為平均功率?！久麕熤д小俊舅仞B(yǎng)評價】1.(2020泰州高一檢測)如圖所示是一種清洗車輛用的手持噴水槍。設(shè)槍口截面積為0.6 cm2,噴出水的速度為20 m/s(水的密度為1103 kg/m3)。當它工作時,估計水槍的功率約為() A.240 WB.280 WC.320 WD.360 W【解析】選A。每秒鐘噴出的水做的功W=Ek= mv2= Svtv2,代入數(shù)據(jù)得W=240 J,P= =240 W。故A正確。2.(多選)如圖所示,站在汽車上的人用手推車的力為F,腳對車向后的靜摩擦力為F,下列說法正確的是

3、() A.當車勻速運動時,F和F所做的總功為零B.當車加速運動時,F和F的總功為負功C.當車減速運動時,F和F的總功為正功D.不管車做何種運動,F和F的總功都為零【解析】選A、B、C。根據(jù)牛頓第三定律,車對人向后的推力大小也為F,車對人向前的靜摩擦力大小也為F;以人為研究對象,取車前進的方向為正方向,由牛頓第二定律得F-F=ma當車勻速運動時,則有a=0,F=F由于人對車的推力F做正功,人對車的摩擦力F對車做負功,而兩力做功的絕對值相等,所以,F和F的總功為零;當車加速運動時,則有a0,FF則F對車做的負功多,F對車做的正功少,故F和F的總功為負功;當車減速運動時,則有a0,F0勢能減少W0勢

4、能減少W0動能增加W0機械能增加W0機械能減少W=0機械能守恒【名師支招】【素養(yǎng)評價】(2020南陽高一檢測)如圖所示,固定斜面AB與水平面之間由一小段光滑圓弧連接,傾角為,斜面的高度OB=h。細線一端固定在豎直擋板上,另一端連接一質(zhì)量為m的小物塊,在小物塊和擋板之間壓縮一輕質(zhì)彈簧(小物塊與彈簧不連接)。燒斷細線,小物塊被彈出,滑上斜面AB后,恰好能運動到斜面的最高點。已知AC=l,小物塊與水平面、斜面間的動摩擦因數(shù)均為,重力加速度為g,則()A.細線燒斷前彈簧具有的彈性勢能為mgh+mgl+mghcotB.在此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為mgh+mgl+mghcotC.彈簧對小物塊做功為mgH+mgh

5、cotD.在此過程中斜面對小物塊的摩擦力做功為 【解析】選A。根據(jù)能量守恒定律可知,細線燒斷前彈簧具有的彈性勢能等于物塊在B點的重力勢能和產(chǎn)生的內(nèi)能之和,即為:Ep=mgh+mgl+mgcos =mgh+mgl+mghcot,故A正確;在此過程中產(chǎn)生的內(nèi)能等于物塊克服摩擦力做的功,為Q=mgl+mgcos =mgl+mghcot,故B錯誤;彈簧對小物塊做功等于細線燒斷前彈簧具有的彈性勢能,為mgh+mgl+mghcot,故C錯誤;在此過程中斜面對小物塊的摩擦力做功為Wf=-mgcos =-mghcot,故D錯誤?！炯庸逃柧殹?多選)如圖所示,將一輕彈簧下端固定在傾角為的粗糙斜面底端,彈簧處于自

6、然狀態(tài)時上端位于A點。質(zhì)量為m的物體從斜面上的B點靜止下滑,與彈簧發(fā)生相互作用后,最終停在斜面上。下列說法正確的是()A.物體最終將停在A點B.物體第一次反彈后不可能到達B點C.整個過程中物體重力勢能的減少量大于克服摩擦力做的功D.整個過程中物體的最大動能大于彈簧的最大彈性勢能【解析】選B、C。由題意可知,物體從靜止沿斜面向下運動,說明重力的下滑分力大于最大靜摩擦力,因此物體不可能最終停于A點,故A錯誤;由于運動過程中存在摩擦力,導致摩擦力做功,所以物體第一次反彈后不可能到達B點,故B正確;根據(jù)動能定理可知,從靜止到速度為零,則有重力做功等于物體克服彈簧彈力做功與克服摩擦做的功之和,故C正確;

7、整個過程中,當物體第一次向下運動到A點下方某點,使得彈力與摩擦力的合力等于重力的下滑分力時,物體速度最大,此時有最大動能Ekm,此時彈簧彈性勢能為Ep1,此后物體繼續(xù)向下壓縮彈簧,當物體速度為0時,彈簧具有最大勢能,從物體最大動能到彈簧最大彈性勢能過程中,物體的最大動能和重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧彈性勢能和克服摩擦力做功,則Ep2=Ekm+mgh-Wf,由于重力做功大于克服摩擦力做功,所以最大彈性勢能Ep1+Ep2大于最大動能,所以最大彈性勢能大于最大動能,故D錯誤。 考點2解決機械能守恒與圓周運動結(jié)合問題的方法(難度)兩種分析思路(1)動力學分析法:在某一個點對物體受力分析,用牛頓第二定律列方程。注

8、意圓周運動的向心力表達式及向心力來源。(2)功能關(guān)系分析法:對物體運動的某一過程應用動能定理或機械能守恒定律列方程,應用動能定理解題只需考慮外力做功和初、末兩個狀態(tài)的動能,并且可以把不同的運動過程合并為一個全過程來處理。機械能守恒定律中守恒條件是只有重力做功或系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功?！久麕熤д小俊舅仞B(yǎng)評價】(2020菏澤高一檢測)某游樂場過山車簡化模型如圖所示,光滑的過山車軌道位于豎直平面內(nèi),該軌道由一段斜軌道和與之相切的圓形軌道連接而成,圓形軌道的半徑為R,可視為質(zhì)點的過山車從斜軌道上某處由靜止開始下滑,然后沿圓形軌道運動。(1)若要求過山車能通過圓形軌道最高點,則過山車初始位置相對于圓形軌道底

9、部的高度至少要多少?(2)考慮到游客的安全,要求全過程游客受到的支持力不超過自身重力的7倍,過山車初始位置相對于圓形軌道底部的高度不得超過多少?【解析】(1)設(shè)過山車總質(zhì)量為M,從高度h1處開始下滑,恰能以v1通過圓形軌道最高點。在圓形軌道最高點有:Mg=M 運動過程機械能守恒:Mgh1=2MgR+ 由式得:h1=2.5R即高度至少為2.5R。(2)設(shè)從高度h2處開始下滑,游客質(zhì)量為m,過圓周最低點時速度為v2,游客受到的支持力最大是N=7mg,最低點:N-mg=m 運動過程機械能守恒:mgh2= 由式得:h2=3R即高度不得超過3R。答案:(1)2.5R(2)3R【加固訓練】(2018全國卷

10、)如圖,abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道,ab水平,長度為2R;bc是半徑為R的四分之一圓弧,與ab相切于b點。一質(zhì)量為m的小球,始終受到與重力大小相等的水平外力的作用,自a點處從靜止開始向右運動。重力加速度大小為g。小球從a點開始運動到其軌跡最高點,機械能的增量為() A.2mgRB.4mgRC.5mgRD.6mgR【解題指南】解答本題應注意以下三點:(1)小球由a到c的過程,由動能定理求出小球在c點的速度大小。(2)小球離開c點后水平方向和豎直方向的加速度大小均為g。(3)小球軌跡最高點的豎直方向速度為零。【解析】選C。設(shè)小球運動到c點的速度大小為vc,小球由a到c的過程,由動能定理得:F3R-mgR= ,又因為F=mg,解得: =4gR。小球離開c點后,在水平方向做初速度為零的勻加速直線運動,豎直方向在重力作用下做勻減速直線運動,整個過程運動軌跡