2013高考物理重要考點(diǎn)例析專題5機(jī)械能

物理專題（五）機(jī)械2F做正功，當(dāng)F不做功，當(dāng)F做負(fù)功 ⑵用動(dòng)能定理W=ΔEk或功能關(guān)系求功。當(dāng)F為變力時(shí)，高中階段往往考慮用這種方法(3)．1α2用力和速度的夾角θ3用動(dòng)能變化判斷.（5）12（摩擦力PWttPFKE1mV2是物體運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)量，而動(dòng)能的變化ΔEK 重力W=ΔEK.v，也是相對(duì)于地面的速度。mgh1mv2mgh1mv2EEEE EPEk0E1E20E增E為重力勢(shì)能的改變量與參考平面的選取沒有關(guān)系。尤其是用ΔE增=ΔE減，只要把增加的機(jī)械J12=-3（W45一對(duì)互為作用力反作用力的摩擦力做的總功，用來量度該過程系統(tǒng)由于摩擦而減小的機(jī)械能，也就是系統(tǒng)增加的內(nèi)能。Q=fd（d。問題1：弄清求變力做功的幾種方功的計(jì)算在中學(xué)物理中占有十分重要的地位，中學(xué)階段所學(xué)的功的計(jì)算W=FScosa只能用于恒力做功情況，對(duì)于變力做功的計(jì)算則沒有一個(gè)固定可用，下面對(duì)變力做功問1W=FScosa11，定滑輪至滑塊的高度為h，已前進(jìn)S至B點(diǎn)，滑塊在初、末位置時(shí)細(xì)繩與水平方向夾角分別為α和β。求滑塊由A動(dòng)到BFT。TF小和方向都不變，所以F做的功可以用W=FScosa直接計(jì)算。由圖1可知，在繩與水平面的夾角由α變到βFS

1

sinW

F.SFh( 2

sin2、如圖2所示，某力F=10N作用于半徑R=1m轉(zhuǎn)盤FA、 C、 W=F×2πR=10×2πJ=20πJ=62.8JB 0000 5104(1001035104F2

N1105∴W＝S＝1×105×100J＝1×107J4、3示，AB1/4軌道，半徑為0.8m，BC水平軌道，長(zhǎng)L=3m，BC處的摩擦系數(shù)為1/15，今有質(zhì)量m=1kg的物體，自A點(diǎn)從靜止起下滑到C點(diǎn)剛好停止。求物體ABAC力、ABACWG=mgR，Wf1=-μmgL，由于據(jù)動(dòng)能定理可知：W外=0，54m=2kgAV0=5m/sDBABh=5m，求彈簧的彈BD點(diǎn)A：Emgh+mV 由機(jī)械能守恒定律得： 彈 例6、兩個(gè)底面積都是S的圓筒，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5所示，已知水的密度為ρ?，F(xiàn)所做的功等于. h1h22 圖 p 1WgS(hh)21G 問題2：弄清滑輪系統(tǒng)拉力做功的計(jì)算例7、如圖7所示，在傾角為30°的斜面上，一條輕繩的端受到一個(gè)方向總是豎直向上，大小恒為F=100N的拉力，使物F) W=F1·S+F2Scos60°F1=F2=F=100N,所以問題3：弄清求某力的平均功率和瞬時(shí)功率的方例8、質(zhì)量為m=0.5kg的物體從高處以水平的初速度 圖 分析與解：t=2sh1gt211022202所以有，平均功率Pt

50W在t=2s末速度物體在豎直方向的分速度

20ms,所以t=2s末瞬時(shí)功率P

10VPPtVPPt0tt t2Pt圖

B

t2t3

分析與解：在0～t1時(shí)間內(nèi)，重物加速上升，設(shè)加速度為a1,則據(jù)第二定律可得鋼索F1=mg+ma1Vt=a1t,所以拉力的功率為：P1=m(a1+g)a1t;t1～t2F2=mg,V1=a1t1,所以拉力的功率為：,速度問題4：.機(jī)車起動(dòng)的最大速度問0.1分析與解：汽車以恒定功率起動(dòng)時(shí)，它的牽引力F將隨速度V的變化而變化，其加速度 P/Vf)/m當(dāng) P/Vf)/m當(dāng)a=0時(shí)，F(xiàn)=f時(shí)，VFfkmg

=12PF

問題5：機(jī)車勻加速起動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間問11、發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5.0×103kg，汽車在水平路面行駛時(shí)，0.10.5m/s2的加速度勻加速運(yùn) PVP=P額時(shí)，V增大而增大，當(dāng)P達(dá)到額定功率P額后，不能再增加，即汽 PVP=P額時(shí)，F(xiàn)一定F一定F=P額a=0F=f時(shí)，V達(dá)Vm保持Vm勻汽車功率增加到P額V1，則此時(shí)V1 代入數(shù)據(jù)可得t Fkmg這一點(diǎn)，利用第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)就很容易求出機(jī)車勻加速度運(yùn)動(dòng)能維持的時(shí)間。問題6：.機(jī)車運(yùn)動(dòng)的最大加速度問題例12、電動(dòng)機(jī)通過一繩子吊起質(zhì)量為8kg的物體，繩的拉力過120N，電動(dòng)機(jī)的功率過1200W，要將此物體由靜止起用最快的方式吊高90m（已知此物體在被吊高接90m）所需時(shí)間為多少？a=Fmmg1208

m/s2=5m/s2V

=10t t

1tt1a

Vs=2s，ht

2

=10mV=Pmm

1200=15

82外力對(duì)物體做的總功W=Pmt2-mgh2,動(dòng)能變化212

mV2-m2m

2 由動(dòng)能定理得Pmt2-2

mVm2

t2=5.75st=t1+t2=7.75s7.75問題7：應(yīng)用動(dòng)能定理簡(jiǎn)解多過程問題1311αmPS0，以初V0沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向α mgSsin1mv2 2L問題8:利用動(dòng)能定理巧求動(dòng)摩擦因例14、如圖12所示，小滑塊從斜面頂點(diǎn)A由靜止滑至水平部分C點(diǎn)而停止。已知斜面高為h，滑塊運(yùn)動(dòng)的整個(gè)水平距離為s，設(shè)轉(zhuǎn)角B處無動(dòng)能損失，斜面和水平部分與小滑塊的動(dòng) 面傾角為s1s2

0化簡(jiǎn)得：h

1

0得s問題9:利用動(dòng)能定理巧求機(jī)車脫鉤問，例15、總質(zhì)量為M的列車，沿水平直線軌道勻速前進(jìn)，其末節(jié)車廂質(zhì)量為m，中途脫節(jié)發(fā)覺去牽引力，如圖13所示。設(shè)運(yùn)動(dòng)的阻力與質(zhì)量成正，

LLFLk(M

1(Mm)V

1mV 而SS1S2由以上方程解得S

M問題10:會(huì)用Q=fS相簡(jiǎn)解物理問BAC1614BCA（A點(diǎn)）BA、B、CABC，BCBC，ACA與CACB、CABAC分析與解：設(shè)A、B、C的質(zhì)量均為m。B、C碰撞前，AB的共同速度為V0，碰撞后BC同速度為V1。B、CmV0=2mV1

ACV2A、B、CQmgL1.2mV21mV21.3mV AhODRBCACAhODRBCmgS1(2m)V21(2m)V 例1715AB與CD部都足夠長(zhǎng)，下部分分別與一個(gè)光滑的圓弧面的兩端相120R=2.0

EEh=3.0mV0=4m/sμ=0.02, mg(h-R/2)-μmgscos600=0-1mV 問題11:會(huì)解機(jī)械能守恒定律與圓周運(yùn)動(dòng)的綜合問ABOmAOABOr/2mB。放開盤讓其自在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中半徑OA

功，機(jī)械能守恒。設(shè)AθABVB，則據(jù)機(jī)械能守恒定律可得：mgr-mgr/2=mv2/2+mV2/2θAB4gr/4gr/OAθ（ -

3 問題12:會(huì)解機(jī)械能守恒定律與動(dòng)量守恒定律的綜合問題θθyy

2gLsin.此為速度豎直方向的分量abS20、如圖19，長(zhǎng)木板ab的b端固定一檔板，木板連同檔板的質(zhì)量為M=4.0kg，a、b間的距離S=2.0m。木板位于光滑水平面上。在木板a端有一小物塊，其質(zhì)量m=1.0kg，小物塊abSa端而不脫離木板。求碰撞過程中損失的機(jī)械mV0(mM)VEE1mV21(mM)V

在全過程中因摩擦而生熱Q=2μmgS,則據(jù)能量守恒可得在碰撞過程中損失的機(jī)械能為：13:會(huì)解機(jī)械能守恒定律與繩連問題的綜合問題。ABθC21、在水平光滑細(xì)桿上A、B兩個(gè)剛性小球，兩球間距離為L(zhǎng)，用兩根長(zhǎng)度同為L(zhǎng)的不可伸長(zhǎng)的輕繩與C（如圖20所示A、B、CABθC直方向成BCB、CVBVC在繩方向上的投影應(yīng)相等，即由機(jī)械能守恒定律，可得：

LC

32gh2(h 3L/32gh2(h 3L/(h2L2 問題14:會(huì)解機(jī)械能守恒定律與面接觸問題的綜合問題例22、如圖22所示，將楔木塊放在光滑水平面上靠墻邊處并用手固定，然后在木塊和墻面之間放入一個(gè)小球，球的下緣離地面高度為H，木塊的傾角為V1和木塊的速度V212mgH=mv2/2+mv12

.sin,

問題15:會(huì)解用功能關(guān)系分析解答相關(guān)問題例23、如圖23所示，一根輕彈簧下端固定，豎立在水平面上。其正上方A位置有一只小球。小球從靜止開始下落，在B位置接觸彈簧的上端，在C位置小球所受彈力大小等于重力，D位置小球速度減小到零。小球下降階段下列說法中正確的是：B位置小球動(dòng)能最C位置小球動(dòng)能最從A→C位置小球重力勢(shì)能的減少大于小球動(dòng)能的增從A→D位置小球重力勢(shì)能的減少等于彈簧彈性勢(shì)能的增

正功，使動(dòng)能增加；C→D小球受的合力一直向上，對(duì)小球做負(fù)功，使動(dòng)能減小，所以B正確。A→C小球重力勢(shì)能的減少等于小球動(dòng)能的增加和彈性勢(shì)能之和C正確。A、D兩位置動(dòng)DB、C、D。例24、物體以150J的初動(dòng)能從某斜面的底端沿斜面向上作勻運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它到達(dá)某點(diǎn)P時(shí)其動(dòng)能減少了100J時(shí)機(jī)械能減少了30J,物體繼續(xù)上升到最置后又返回到原出發(fā)點(diǎn)，其動(dòng)能等于。PP90J，60J.ABLL例25、一傳送帶裝置示意圖如圖，其中傳送帶經(jīng)過AB區(qū)域時(shí)是水平的，經(jīng)過BC區(qū)ABLLCD區(qū)域時(shí)是傾斜的，ABCD都與BC相切?，F(xiàn)將大帶上，放置時(shí)初速為零，經(jīng)傳送帶運(yùn)送到D處，D和A的高度h。穩(wěn)定工作時(shí)傳送帶速度不變，CD段上各箱等距排列，相鄰兩箱的距離為L(zhǎng)。每個(gè)

A處投放后，在到達(dá)B之前已經(jīng)相對(duì)于傳送帶靜止，且以后也不再滑動(dòng)（忽略經(jīng)BC段時(shí)的微傳送帶與間無相對(duì)滑動(dòng)，不計(jì)輪軸處的摩擦。求電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率P。小貨箱先在滑動(dòng)摩擦力作用下做勻加速運(yùn)動(dòng)，設(shè)這段路程為s，所用時(shí)間為t，加速度為s1at22

v0at 在這段時(shí)間內(nèi)，傳送帶運(yùn)動(dòng)的路程為

v0t由以上可得s0 用f表示小箱與傳送帶之間的滑動(dòng)摩擦力，則傳送帶對(duì)小箱做Afx1mv 傳送帶克服小箱對(duì)它的摩擦力做功Afx21mv

Q1mv 可見，在小箱加速運(yùn)動(dòng)過程中，小箱獲得的動(dòng)能與發(fā)熱量相等。T

W W1Nmv2Nmgh

v0T P

NmT

N2T

人做的功就是消耗化學(xué)能的量度，不少學(xué)生錯(cuò)誤認(rèn)為只是人對(duì)其它物體作用力所做例26、質(zhì)量為m1、m2的兩物體，靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的人站在m1上用恒力F拉繩子，經(jīng)過一段時(shí)間后，兩物體的速度大小分別為V1和V2，位移分別為S1和S2，如圖25m mC．1mV21(mm)V D．1mV 2 2Fm2

FS1mVAC

2m1m2的動(dòng)F

S)1mV21(mm)V 典型錯(cuò)誤之二：注意“相對(duì)位移”與“絕對(duì)位移。27、小物塊位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面26FPFPQA

OAB桌面上，物體A的位移方向和彈力方向垂直，這時(shí)斜面對(duì)物塊A不做功。但此題告訴的條件是OAB典型錯(cuò)誤之三：“桿的彈力方向”與“繩的彈力方向。28、如圖28在長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿中點(diǎn)A和端點(diǎn)B各固定一B

用力做功總和等于零，故系統(tǒng)機(jī)械能守恒。若取B2mgL=1mV21mV21 AB55由以上二式得：VA ,VB55A、BAW+mgL/2=1mV

- 所以WA0.2BW+mgL=1mV20W 典型錯(cuò)誤之四：作用力做功與反作用力做功的不同 B。1234D。θR θR1質(zhì)點(diǎn)從O點(diǎn)的正上方離O8R的O點(diǎn)以水平的速度1 4V0

OV,根據(jù)能量守恒定律可得：1mV2mg(R8R)1mV 2V2

根據(jù)向心力得：Tmg

，解得：TR

mg

4gt28RRcos，其中 4

t 2

3直時(shí)，V0損失，質(zhì)點(diǎn)僅有速度V⊥，且Vgt 3mV/21mV2mg V/ T，則TmgR

，聯(lián)立解得：T

mg9用力拉質(zhì)量為Ｍ的物體水平面勻速前進(jìn)Ｓ，已知力與水平面的夾角為，方向斜向上物體與地面間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為，則此力做功為：Ａ．MgＳ MgＳ/(Cos 力隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖31所示，則下列結(jié)論正確的是：2s2s2s

機(jī)以 32MmMM重力對(duì)木塊m

E，V，E/2。若2E，則有 C.2V；D.

2VttＣ.物體克服阻力做的功為Ｆ2Ｄ.Ｆ對(duì)物體做功的平均功率為Ｆ2t/4M AB33

圖 h B.物體所受各力的合力做功為mghC.恒力F與摩擦力的合力做功為零; D.恒力F做功