2018届二轮复习动能定理　机械能守恒定律功能关系的应用课件（56张）（全国通用） 56页

第 1 讲　动能定理　机械能守恒定律　 功能 关系的应用 - 2 - 网络构建 要点必备 - 3 - 网络构建 要点必备 1 . 恒力做功的公式 : W=Fl cos α 。 2 . 机车启动两类模型中的关键方程 : P=F · v , F-F f =ma 。 3 . 动能定理的表达式 : 4 . 机械能守恒定律的表达式 : (1) 守恒的观点 : E k1 +E p1 =E k2 +E p2 。 (2) 转化的观点 :Δ E p =- Δ E k 。 (3) 转移的观点 : E A 增 =E B 减 。 5 . 常见的力学中功能关系 : (1) 合外力做功与动能的关系 : W 合 = Δ E k 。 (2) 重力做功与重力势能的关系 : W G =- Δ E p 。 (3) 弹力做功与弹性势能的关系 : W 弹 =- Δ E p 。 (4) 除重力以外其他力做功与机械能的关系 : W 其他 = Δ E 机 。 (5) 滑动摩擦力做功与内能的关系 : F f l 相对 = Δ E 内 。 - 4 - 1 2 3 4 1 . ( 多选 )(2015 全国 Ⅱ 卷 ) 如图 , 滑块 a 、 b 的质量均为 m , a 套在固定竖直杆上 , 与光滑水平地面相距 h , b 放在地面上。 a 、 b 通过铰链用刚性轻杆连接 , 由静止开始运动。不计摩擦 , a 、 b 可视为质点 , 重力加速度大小为 g 。则 ( 　　 ) A. a 落地前 , 轻杆对 b 一直做正功 B. a 落地时速度大小为 C. a 下落过程中 , 其加速度大小始终不大于 g D. a 落地前 , 当 a 的机械能最小时 , b 对地面的压力大小为 mg BD - 5 - 1 2 3 4 考点定位 : 机械能守恒定律 　 运动的合成与分解 命题能力点 : 侧重考查理解能力 + 分析综合能力 解题思路与方法 : 本题主要是理解 a 、 b 两物体沿杆的分速度相等 : v a cos θ =v b sin θ ; b 的速度最大 , 此时杆对 b 作用力为 0 也是解题的关键。 - 6 - 1 2 3 4 2 . (2015 全国 Ⅱ 卷 ) 一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时 , 发动机的功率 P 随时间 t 的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小 F f 恒定不变。下列描述该汽车的速度 v 随时间 t 变化的图线中 , 可能正确的是 ( 　　 ) A - 7 - 1 2 3 4 考点定位 : 机车问题 命题能力点 : 侧重考查理解能力 解题思路与方法 :0 ~t 1 和 t 1 ~t 2 时间内汽车的功率保持不变 , 在 t 1 时刻功率突然变大 , 但速度不突变。 - 8 - 1 2 3 4 3 . ( 多选 )(2016 全国 Ⅱ 卷 ) 如图 , 小球套在光滑的竖直杆上 , 轻弹簧一端固定于 O 点 , 另一端与小球相连。现将小球从 M 点由静止释放 , 它在下降的过程中经过了 N 点。已知在 M 、 N 两点处 , 弹簧对小球的弹力大小相等 , 且 ∠ ONM< ∠ OMN< 。在小球从 M 点运动到 N 点的过程中 ,( 　　 ) A. 弹力对小球先做正功后做负功 B. 有两个时刻小球的加速度等于重力加速度 C. 弹簧长度最短时 , 弹力对小球做功的功率为零 D. 小球到达 N 点时的动能等于其在 M 、 N 两点的重力势能差 BCD - 9 - 1 2 3 4 解析 如图所示 , 小球沿杆下滑要经过弹簧处于压缩状态的 M 点 , 压缩量最大点 P , 原长处 Q 点和伸长状态 N 点 , 根据题意可知 M 点和 N 点弹簧形变量相同 , 从 M 到 P , 弹力方向向左上 , 做负功 , P 到 Q , 弹力方向向左下 , 做正功 , 从 Q 到 N , 弹力方向向右上 , 做负功 , 弹力对小球应先做负功 , 再做正功 , 后做负功 ,A 选项错误 ; 在 P 点弹力方向与杆垂直 , 在 Q 点 , 弹力为零 , 这两个点加速度等于重力加速度 ,B 选项正确 ; 在 P 点弹簧长度最短 , 弹力方向与杆垂直 , 即弹力方向与小球速度方向垂直 , 故弹力的功率为零 ,C 选项正确 ; 从 M 点到 N 点 , 小球和弹簧组成的系统机械能守恒 , M 、 N 两点的弹性势能相等 , 故重力势能差等于动能的变化 , 即小球到达 N 点时的动能 ,D 选项正确。 - 10 - 1 2 3 4 考点定位 : 牛顿第二定律 　 能量守恒定律 命题能力点 : 侧重考查理解能力 + 分析综合能力 解题思路与方法 : 解题时要认真分析物体的受力情况 , 尤其是弹力变化情况 , 结合功的概念及牛顿第二定律来讨论 ; 注意弹簧弹力相等时 , 无论是压缩状态还是拉伸状态 , 弹性势能相等。 - 11 - 1 2 3 4 4 . (2017 全国 Ⅰ 卷 ) 一质量为 8 . 00 × 10 4 kg 的太空飞船从其飞行轨道返回地面。飞船在离地面高度 1 . 60 × 10 5 m 处以 7.5×10 3 m/s 的速度进入大气层 , 逐渐减慢至速度为 100 m/s 时下落到地面。取地面为重力势能零点 , 在飞船下落过程中 , 重力加速度可视为常量 , 大小取为 9.8 m/s 2 。 ( 结果保留 2 位有效数字 ) (1) 分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能 ; (2) 求飞船从离地面高度 600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功 , 已知飞船在该处的速度大小是其进入大气层时速度大小的 2.0% 。 答案 (1)4 . 0 × 10 8 J 　 2 . 4 × 10 12 J (2)9 . 7 × 10 8 J - 12 - 1 2 3 4 - 13 - 1 2 3 4 (2) 飞船在高度 h'= 600 m 处的机械能 为 由功能原理得 W=E h' -E k0 ⑥ 式中 , W 是飞船从高度 600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功。由 ②⑤⑥ 式和题给数据得 W= 9 . 7 × 10 8 J ⑦ - 14 - 1 2 3 4 考点定位 : 机械能 　 功能关系 命题能力点 : 侧重考查理解能力 + 分析综合能力 解题思路与方法 : 地面为重力势能零点 , 飞船在某处的机械能是动能和重力势能的和 , 由功能关系可知 , 机械能的减少量就是克服阻力所做的功。 - 15 - 1 2 3 4 命题规律研究及预测 分析高考试题可以看出 , 动能定理是高考的重点 , 经常与直线运动等综合起来进行考查。功能关系也是高考的重点 , 更是高考的热点。题型一般为选择题或计算题。 在 2018 年的备考过程中要重视动能定理和功能关系的复习。 - 16 - 考点一 考点二 考点三 功、功率、机车启动及相关图象问题的分析 题型 1 　 功、功率及相关图象问题 (H)   典题 1 (2017 江西南昌模拟 ) 用一根绳子竖直向上拉一个物块 , 物块从静止开始运动 , 绳子拉力的功率按如图所示规律变化 , 已知物块的质量为 m , 重力加速度为 g ,0 ~t 0 时间内物块做匀加速直线运动 , t 0 时刻后功率保持不变 , t 1 时刻物块达到最大速度 , 则下列说法正确的是 ( 　　 ) D - 17 - 考点一 考点二 考点三 - 18 - 考点一 考点二 考点三 典题 2 ( 多选 ) 一质量 m= 0 . 5 kg 的滑块以某一初速度冲上倾角 θ = 37° 的足够长的斜面 , 利用传感器测出滑块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度 , 并用计算机绘出滑块上滑过程中的 v - t 图象如图所示。 sin 37 °= 0 . 6, g 取 10 m/s 2 , 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 , 则 ( 　　 ) A. 滑块与斜面间的动摩擦因数 μ = 0 . 5 B. 滑块返回斜面底端时的速度为 2 m/s C. 滑块在上升过程中重力做的功为 - 25 J D. 滑块返回斜面底端时重力的功率为 AD - 19 - 考点一 考点二 考点三 - 20 - 考点一 考点二 考点三 规律方法计算功和功率时应注意的两个问题 1 . 功的计算 (1) 恒力做功 ( 典题 2 的 C 选项 ) 一般用功的公式或动能定理求解。 (2) 变力做功一般用动能定理或图象法求解 , 用图象法求外力做功时应注意横轴和纵轴分别表示的物理意义。 2 . 功率的计算 (1) 明确是求瞬时功率还是平均功率。 (2) P= 侧重于平均功率的计算 , P=Fv cos α ( α 为 F 和 v 的夹角 ) 侧重于瞬时功率的计算。要注意 P=Fv cos α 可理解成力 F 的瞬时功率等于该力乘以该力方向上的瞬时速度。 - 21 - 考点一 考点二 考点三 题型 2 　 机车启动及相关图象问题 (L)   典题 3 ( 多选 )(2017 湖南衡阳模拟 ) 一辆汽车在平直的公路上运动 , 运动过程中先保持某一恒定加速度 , 后保持恒定的牵引功率 , 其牵引力和速度的图象如图所示。若已知汽车的质量 m 、牵引力 F 1 和速度 v 1 及该车所能达到的最大速度 v 3 , 运动过程中所受阻力恒定 , 则根据图象所给的信息 , 下列说法正确的是 ( 　　 ) ABD - 22 - 考点一 考点二 考点三 - 23 - 考点一 考点二 考点三 规律方法解决机车启动问题时的四点注意 (1) 分清是匀加速启动还是恒定功率启动。 (2) 匀加速启动过程中 , 机车功率是不断增大的 , 当功率达到额定功率时匀加速运动速度达到最大 , 但不是机车能达到的最大速度 , 但该过程中的最大功率是额定功率。 (3) 以额定功率启动的过程中 , 牵引力是不断减小的 , 机车做加速度减小的加速运动 , 牵引力的最小值等于阻力。 (4) 无论哪种启动方式 , 最后达到最大速度时 , 均满足 P=F f v m , P 为机车的额定功率。 - 24 - 考点一 考点二 考点三 动能定理及机械能守恒定律的理解及应用 (H) 解题策略 　 策略 1: 研究对象的选择 : 动能定理的研究对象是单个物体 , 机械能守恒定律的研究对象是一个系统。 策略 2: 动能定理和机械能守恒定律的研究过程可以是分过程也可以是全过程。 - 25 - 考点一 考点二 考点三 典题 4 ( 多选 ) 如图所示 , 在倾角为 30° 的光滑固定斜面上 , 放有两个质量分别为 1 kg 和 2 kg 的可视为质点的小球 A 和 B , 两球之间用一根长 l= 0 . 2 m 的轻杆相连 , 小球 B 距水平面的高度 h= 0 . 1 m 。斜面底端与水平面之间有一光滑短圆弧相连 , 两球从静止开始下滑到光滑水平面上 , g 取 10 m/s 2 。则下列说法中正确的是 ( 　　 ) A. 下滑的整个过程中 A 球机械能守恒 B. 下滑的整个过程中两球组成的系统机械能守恒 C. 两球在光滑水平面上运动时的速度大小为 2 m/s D. 系统下滑的整个过程中 B 球机械能的增加量为 BD - 26 - 考点一 考点二 考点三 - 27 - 考点一 考点二 考点三 典题 5 ( 多选 )(2017 湖南衡阳模拟 ) 一质量为 m 的小球以初动能 E k0 从地面竖直向上抛出 , 已知上升过程中受到阻力作用 , 图中两条图线分别表示小球在上升过程中动能、重力势能中的某一个与其上升高度之间的关系 ( 以地面为零势能面 , h 0 表示上升的最大高度 , 图中坐标数据中的 k 值为常数且满足 0