2018高考物理專題6機械能與其守恒定律

2018高考物理專題6機械能與其守恒定律第一頁，共116頁。目錄Contents考情精解讀考點1考點2考點3A.知識全通關(guān)B.題型全突破考法1考法2考法3考點4考法4C.能力大提升方法1方法2方法3方法4考法5易錯點1易錯點2方法5方法6易錯點3易錯點4第二頁，共116頁。考情精解讀第三頁，共116頁?？季V解讀命題趨勢命題規(guī)律考情精解讀1

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律知識體系構(gòu)建考試大綱123

功和功率Ⅱ功能關(guān)系、機械能守恒定律及其應(yīng)用Ⅱ

動能和動能定理Ⅱ4

重力做功與重力勢能Ⅱ第四頁，共116頁?？季V解讀命題規(guī)律考情精解讀2命題趨勢知識體系構(gòu)建近三年同類題型高考實況考點2016全國2015全國2014全國自主命題地區(qū)功和功率【80%】全國Ⅱ25,20分全國Ⅱ17,6分

2016海南,13,9分2016天津,8,6分2015江蘇,9,4分2014上海,11,3分2014江蘇,15,16分動能定理及其應(yīng)用【80%】全國Ⅱ16,6分全國Ⅲ,24,12分全國Ⅱ24,12分全國Ⅱ16,6分2016四川,1,6分2016浙江,23,16分

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第五頁，共116頁。考綱解讀命題規(guī)律考情精解讀3命題趨勢知識體系構(gòu)建考點2016全國2015全國2014全國自主命題地區(qū)機械能守恒定律及其應(yīng)用【85%】全國Ⅰ25,18分全國Ⅱ21,6分全國Ⅱ,17,6分2016上海,7,2分2015天津,5,6分功能關(guān)系、能量守恒定律【80%】全國Ⅱ21,6分全國Ⅰ17,6分

2015北京,23,18分

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六頁，共116頁?？季V解讀命題規(guī)律考情精解讀4繼續(xù)學(xué)習(xí)1.熱點預(yù)測

利用功與能的觀點分析和解決動力學(xué)問題是高考考查的熱點,主要包括對功、功率的理解,對動能定理、機械能守恒定律、能的轉(zhuǎn)化和守恒定律的理解及應(yīng)用.分值一般為6~20分.2.趨勢分析

以生活實際和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)為背景,與其他專題相結(jié)合考查的趨勢較強,同學(xué)們應(yīng)注重對基本原理的理解與應(yīng)用.命題趨勢知識體系構(gòu)建

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第七頁，共116頁。考綱解讀命題規(guī)律考情精解讀5命題趨勢知識體系構(gòu)建返回目錄高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第八頁，共116頁。知識全通關(guān)第九頁，共116頁。考點全通關(guān)1考點1

功和功率繼續(xù)學(xué)習(xí)一、功1.定義:一個物體受到力的作用,如果在力的方向上發(fā)生了一段位移,就說這個力對物體做了功.2.做功的兩個必要因素:力和物體在力的方向上發(fā)生的位移.

注意：兩個要素缺一不可,因為有力不一定有位移,有位移也不一定有力.3.功的物理意義:功是能量轉(zhuǎn)化的量度.4.計算公式(1)當(dāng)恒力F的方向與位移l的方向一致時,力F對物體所做的功為W=Fl.(2)當(dāng)恒力F的方向與位移l的方向成某一夾角α?xí)r,力F對物體所做的功為W=Flcosα,即力對物體所做的功,等于力的大小、位移的大小、力與位移夾角的余弦這三者的乘積.高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第十頁，共116頁。考點全通關(guān)2繼續(xù)學(xué)習(xí)5.功的正負

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律

條件從動力學(xué)角度看從能量角度看正功力對物體做正功,力是物體運動的動力使物體的動能增加不做功力對物體不做功,力對物體既不起動力作用,也不起阻力作用,力只改變物體的運動方向力沒有使物體的動能發(fā)生變化負功力對物體做負功(或者說物體克服阻力做功),力是物體運動的阻力使物體的動能減少說明不能把負功的負號理解為力與位移的方向相反,更不能錯誤地認為功是矢量,負功的方向與位移的方向相反.一個力對物體做了負功,往往說成物體克服這個力做了功(取絕對值),即力F對物體做功-Fl等效于物體克服力F做功Fl第十一頁，共116頁?？键c全通關(guān)3繼續(xù)學(xué)習(xí)6.恒力做功的計算方法7.合力做功的計算方法方法一:先求合力F合,再用W合=F合lcosα求功.方法二:先求各個力做的功W1、W2、W3…,再應(yīng)用W合=W1+W2+W3+…求合力做的功.8.變力做功的計算方法(1)應(yīng)用動能定理求解.(優(yōu)先考慮)(2)用W=Pt求解,其中變力的功率P不變.注意：功是標(biāo)量,功的正負既不表示大小,也不表示方向,只表示兩種相反的做功效果.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第十二頁，共116頁?？键c全通關(guān)4

繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第十三頁，共116頁。考點全通關(guān)5繼續(xù)學(xué)習(xí)(2)P=Fvcosα,α為F與v的夾角.該公式一般用來計算某個力的瞬時功率.

在F為恒力的情況下,若v為平均速度,則可以用來計算平均功率.4.額定功率與實際功率額定功率是發(fā)動機正常工作時的最大功率,通常都在銘牌上標(biāo)明.額定功率是動力機器重要的性能指標(biāo),一個動力機器的額定功率是一定的.(2)實際功率是發(fā)動機實際工作時輸出的功率.發(fā)動機工作時要受額定功率的限制,一般發(fā)動機實際工作時輸出的功率(即實際功率)小于或等于額定功率,有時也可以略大于額定功率,但不允許長時間超過額定功率.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第十四頁，共116頁。考點全通關(guān)65.P=Fv中三個物理量的相互制約及應(yīng)用返回目錄

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律定值各物理量間的關(guān)系應(yīng)用P一定F與v成反比汽車上坡時,要增大牽引力,應(yīng)換擋減小速度v一定F與P成正比汽車上坡時,要使速度不變,應(yīng)加大油門,增大輸出功率,獲得較大的牽引力F一定v與P成正比汽車在高速路上,加大油門增大輸出功率,可以提高速度第十五頁，共116頁?？键c全通關(guān)7繼續(xù)學(xué)習(xí)考點2動能及動能定理

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第十六頁，共116頁。考點全通關(guān)8說明：(1)動能具有瞬時性,在某一時刻,物體具有一定的速度,也就具有一定的動能.(2)動能具有相對性,參考系不同,速度就不同,所以動能也不同.一般以地面為參考系描述物體的動能.(3)動能是狀態(tài)量,是表示物體運動狀態(tài)的物理量.物體的運動狀態(tài)一旦確定,物體的動能也將唯一確定.(4)物體的動能對應(yīng)于某一時刻運動的能量,它僅與該物體運動的速度大小和物體的質(zhì)量有關(guān),而與速度的方向無關(guān).動能是標(biāo)量,且恒為正值.繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第十七頁，共116頁?？键c全通關(guān)9繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第十八頁，共116頁?？键c全通關(guān)10返回目錄3.物理意義(1)動能定理實際上是一個質(zhì)點的功能關(guān)系,即合外力對物體所做的功是物體動能變化的量度,動能變化的大小由合外力對物體所做的功的多少來決定.(2)動能定理實質(zhì)上說明了功和能之間的密切關(guān)系,即

做功的過程也就是能量轉(zhuǎn)化

的過程.4.適用范圍:動能定理的研究對象一般為單一物體,或者可以看成單一物體的物體系.動能定理既適用于直線運動,也適用于曲線運動;既適用于恒力做功,也適用于變力做功.力可以是各種性質(zhì)的力,既可以同時作用,也可以分段作用.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第十九頁，共116頁?？键c全通關(guān)11繼續(xù)學(xué)習(xí)一、勢能1.勢能:與相互作用的物體的相對位置有關(guān)的能量叫作勢能,包括重力勢能、彈性勢能、分子勢能等.2.重力勢能(1)定義:物體由于處于一定的高度而具有的能量叫作重力勢能,用符號Ep表示.(2)表達式:Ep=mgh,即物體的重力勢能Ep等于物體所受的重力mg和它所處的高度h的乘積.(3)重力勢能具有相對性.Ep=mgh中的h是物體相對于參考平面的高度.同一物體相對于不同的參考平面重力勢能不同,其值可能為正,可能為負,也可能為零.說明：重力勢能為零的水平面稱為參考平面(零勢能面).參考平面的選取是任意的,一般以求解問題簡便為原則,若無特別說明,通常以水平地面為參考平面.考點3

勢能、重力做功與機械能守恒

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第二十頁，共116頁。考點全通關(guān)12(4)重力勢能是標(biāo)量,只有大小,沒有方向,但有正負.在國際單位制中,重力勢能的單位是焦耳(J).說明：重力勢能的正負代表其大小.當(dāng)物體在參考平面上方時,重力勢能為正值,表示比物體在參考平面上時的重力勢能大;當(dāng)物體在參考平面下方時,重力勢能為負值,表示比物體在參考平面上時的重力勢能小.(5)重力勢能的變化重力勢能的變化是指末狀態(tài)的重力勢能減去初狀態(tài)的重力勢能,即

ΔEp=Ep2-Ep1.說明：重力勢能的變化是絕對的,與參考平面的選取無關(guān).繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第二十一頁，共116頁?？键c全通關(guān)133.重力做功與重力勢能變化的關(guān)系(1)重力做功的特點重力做功跟物體的運動路徑無關(guān),只跟初位置與末位置的高度差有關(guān).(2)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系①數(shù)量關(guān)系WG=mgh1-mgh2=Ep1-Ep2=-(Ep2-Ep1),即

WG=-ΔEp

.②相互關(guān)系a.當(dāng)物體由高處運動到低處時,WG>0,則ΔEp<0,表明

重力做正功時,重力勢能減少,

減少的重力勢能等于重力做的功.b.當(dāng)物體由低處運動到高處時,WG<0,則ΔEp>0,表明

重力做負功時,重力勢能增加,

增加的重力勢能等于克服重力做的功.繼續(xù)學(xué)習(xí)高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第二十二頁，共116頁?？键c全通關(guān)144.對重力勢能的幾點理解(1)重力勢能具有系統(tǒng)性重力勢能是物體和地球這一系統(tǒng)所共有的,不是物體單獨所有的.(2)重力勢能具有相對性重力勢能是一個相對量,它與參考平面(零勢能面)的選取有關(guān).(3)重力勢能是狀態(tài)量物體處于一定高度(即處于一定狀態(tài))時具有一定的重力勢能,只要這個高度(即狀態(tài))不變,它的重力勢能就不會改變(相對于同一參考平面),這說明重力勢能只與物體的狀態(tài)有關(guān),重力勢能是狀態(tài)量.(4)重力勢能的改變只與重力做功相聯(lián)系,與其他力做功無關(guān).重力勢能的計算公式Ep=mgh,只適用于地球表面及其附近g值不變的情況,若g值發(fā)生變化,則不能用該式計算.繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第二十三頁，共116頁。考點全通關(guān)155.彈性勢能:發(fā)生形變的物體,在恢復(fù)原狀時能夠?qū)ν饨缱龉?因而具有能量,這種能量叫作彈性勢能.彈性勢能的多少跟形變量的大小有關(guān).說明：對于彈性勢能,彈力做多少正功,彈性勢能就減少多少;彈力做多少負功,彈性勢能就增加多少.二、機械能守恒定律1.機械能:動能和勢能統(tǒng)稱為機械能,即E=Ek+Ep.2.機械能守恒定律在

只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi),動能和勢能可以相互轉(zhuǎn)化,而

總的機械能保持不變.繼續(xù)學(xué)習(xí)高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第二十四頁，共116頁。考點全通關(guān)163.對機械能守恒條件的理解(1)只受重力作用(例如不考慮空氣阻力的各種拋體運動),物體的機械能守恒.(2)除重力外,物體還受其他力,但其他力不做功或做功代數(shù)和為零.(3)除重力外,只有系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功,并且彈力做的功等于彈性勢能變化量的負值,那么系統(tǒng)的機械能守恒.注意并非物體的機械能守恒.4.機械能是否守恒的三種判斷方法(1)利用機械能的定義判斷:若物體動能、重力勢能之和不變,則機械能守恒.(2)利用守恒條件判斷.(3)利用能量轉(zhuǎn)化判斷:若物體系統(tǒng)與外界沒有能量交換,物體系統(tǒng)內(nèi)也沒有機械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化,則物體系統(tǒng)機械能守恒.返回目錄高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第二十五頁，共116頁。考點全通關(guān)17一、功能關(guān)系1.內(nèi)容:功是能量轉(zhuǎn)化的量度.做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程,做了多少功,就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化.反之,轉(zhuǎn)化了多少能量,就說明做了多少功.2.幾種常見的功能關(guān)系及其表達式繼續(xù)學(xué)習(xí)考點4功能關(guān)系、能量守恒定律

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律不同的力做功對應(yīng)不同形式能的變化定量關(guān)系合外力做功動能變化W合=Ek2-Ek1=ΔEk重力做功重力勢能變化重力做正功,重力勢能減少;重力做負功,重力勢能增加,WG=-ΔEp=Ep1-Ep2第二十六頁，共116頁?？键c全通關(guān)18繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律不同的力做功對應(yīng)不同形式能的變化定量關(guān)系彈簧彈力做功彈性勢能變化彈力做正功,彈性勢能減少;彈力做負功,彈性勢能增加,WF=-ΔEp=Ep1-Ep2只有重力、彈力做功不引起機械能變化機械能守恒,ΔE=0除重力和彈力之外的力做功機械能變化除重力和彈力之外的力做多少正功,物體的機械能就增加多少;除重力和彈力之外的力做多少負功,物體的機械能就減少多少,W其他=ΔE機第二十七頁，共116頁?？键c全通關(guān)19繼續(xù)學(xué)習(xí)注意：做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程,但“功”并不是“能”,它僅是實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化的途徑.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律不同的力做功對應(yīng)不同形式能的變化定量關(guān)系電場力做功電勢能變化電場力做正功,電勢能減少;電場力做負功,電勢能增加,W電=-ΔEp安培力做功電能變化安培力做正功,電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能;安培力做負功,其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能,W安=-ΔE電一對相互作用的滑動摩擦力做的總功內(nèi)能變化作用于系統(tǒng)的一對滑動摩擦力一定做負功,系統(tǒng)內(nèi)能增加Q=fs相對第二十八頁，共116頁。考點全通關(guān)20二、能量守恒定律1.內(nèi)容:能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失,它只能從

一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變.這就是能量守恒定律.2.表達式:E初=E終;ΔE增=ΔE減.3.意義:能量守恒定律是最基本、最普遍、最重要的自然規(guī)律之一,它揭示了自然界中各種運動形式不僅具有多樣性,而且具有統(tǒng)一性.它指出了能量既不能無中生有,也不能消失,只能在一定條件下相互轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移.4.對能量守恒定律的兩點理解(1)某種形式的能量減少,一定存在其他形式的能量增加,且減少量和增加量一定相等;(2)某個物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量一定相等.

返回目錄高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第二十九頁，共116頁。題型全突破第三十頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破1考法透析1

有關(guān)功和功率問題的分析一、摩擦力做功問題1.靜摩擦力做功的特點(1)靜摩擦力可以對物體做正功,也可以做負功,還可以不做功.(2)在靜摩擦力做功的過程中,只有機械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體,而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.(3)相互摩擦的系統(tǒng),一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和為零.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第三十一頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破22.滑動摩擦力做功的特點(1)滑動摩擦力可以對物體做正功,也可以做負功,還可以不做功(如相對運動的兩物體之一相對地面靜止,則滑動摩擦力對該物體不做功).(2)在相互摩擦的物體系統(tǒng)中,一對相互作用的滑動摩擦力對物體系統(tǒng)所做的總功與路徑有關(guān),且總功為負值,其絕對值等于摩擦力與相對路程的乘積,即|W|=Ffl相對,表示物體系統(tǒng)損失了機械能,克服摩擦力做功,ΔE損=Ffl相對(摩擦生熱).(3)一對滑動摩擦力做功的過程中能量的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移情況:一是相互摩擦的物體通過摩擦力做功將部分機械能轉(zhuǎn)移到另一個物體上;二是部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,此部分能量就是系統(tǒng)損失的機械能,ΔE損=Q=Ffl相對.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第三十二頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破3二、作用力與反作用力做功問題1.作用力與反作用力的特點:大小相等、方向相反,但作用在不同物體上.2.作用力與反作用力作用下物體的運動特點:可能向相反的方向運動,也可能向同一方向運動;可能一個運動,而另一個靜止,還可能兩個都靜止.3.由W=Flcosα不難判斷,作用力做功時,反作用力可能做功,也可能不做功,作用力做的功與反作用力做的功沒有必然聯(lián)系,不能認為二者一正一負、絕對值相等.三、一對平衡力做的功:一對平衡力作用在同一物體上,若物體靜止,則兩個力都不做功;若物體運動,則這一對力所做的功在數(shù)值上一定相等,一正一負或均為零.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第三十三頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破4

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第三十四頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破5考法示例1如圖所示,質(zhì)量為M的長木板放在光滑水平面上,質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A端滑到B處.已知滑塊在木板上前進的距離為L,木板前進的距離為s,滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)為μ.求:(1)摩擦力對滑塊所做的功.(2)摩擦力對木板所做的功.思路分析本題可按以下思路進行分析:【考法示例1】高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第三十五頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破6解析

(1)由題圖可知,木板的位移為s,滑塊的位移為s+L,滑塊與木板之間的滑動摩擦力Ff=μmg由公式W=Flcosα可得摩擦力對滑塊所做的功為Wm=μmglmcos180°=-μmg(s+L),負號表示摩擦力對滑塊做負功.(2)摩擦力對木板所做的功為WM=μmglMcos0°=μmgs.答案

(1)-μmg(s+L)

(2)μmgs點評不能認為摩擦力總是做負功.摩擦力可以對物體做正功,也可以做負功,還可以不做功.計算摩擦力做功問題時,要弄清楚摩擦力與物體位移之間的關(guān)系,其中位移是相對地面的位移.在本題中,滑塊與長木板之間的摩擦力屬于作用力與反作用力,兩個滑動摩擦力做功的總和不為零.高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第三十六頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破7考法示例2

一臺起重機從靜止開始將一質(zhì)量m=1.0×103kg的貨物勻加速豎直吊起,在2s末貨物的速度v=4m/s.求起重機在這2s內(nèi)的平均輸出功率及2s末的瞬時功率.(g取10m/s2)思路分析

本題可按以下思路進行分析:【考法示例2】

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第三十七頁，共116頁。題型全突破8

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高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第三十八頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破9考法透析2機車啟動的兩種方式1.兩種啟動方式的比較

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動P-t圖和v-t圖OA段過程分析運動性質(zhì)加速度減小的加速直線運動第三十九頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破10

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動P-t圖和v-t圖AB段過程分析運動性質(zhì)以vm勻速直線運動加速度減小的加速直線運動BC段

第四十頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破11

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第四十一頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破12考法示例3

如圖所示為修建高層建筑常用的塔式起重機.在起重機將質(zhì)量m=5×103kg的重物豎直吊起的過程中,重物由靜止開始向上做勻加速直線運動,加速度a=0.2m/s2,當(dāng)起重機輸出功率達到其允許的最大值時,保持該功率直到重物做vm=1.02m/s的勻速直線運動.取g=10m/s2,不計額外功.求:(1)起重機允許輸出的最大功率;(2)重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間;(3)起重機在第2s末的輸出功率.【考法示例3】高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第四十二頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破13思路分析第一階段:勻加速直線運動階段.重物由靜止做勻加速直線運動,這個過程中v增大,起重機的功率P=F1v也增大(F1=mg+ma不變,v增大);第二階段:變加速直線運動階段.起重機的輸出功率達到最大功率后保持不變,重物做加速度逐漸減小的加速運動,直到加速度為零.這個過程中Pm=F2v不變(F2減小,v增大);第三階段:勻速直線運動階段.加速度等于零時,重物的速度達到最大值vm,此時F=mg,Pm=Fvm=mgvm,之后重物做勻速直線運動.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第四十三頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破14解析

(1)起重機達到允許輸出的最大功率時,Pm=FvmF=mg,可得起重機的最大輸出功率為Pm=mg·vm=5.1×104W(2)設(shè)重物做勻加速直線運動經(jīng)歷的時間為t1,達到的速度為v1,則有F1-mg=ma,Pm=F1·v1,v1=at1解得t1=5s.(3)2s末重物在做勻加速直線運動,速度為v2=at22s末起重機的輸出功率為P=F1·v2解得P=2.04×104W.答案

(1)5.1×104W

(2)5s

(3)2.04×104W

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第四十四頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破15考法示例4

某汽車發(fā)動機的額定功率為60kW,汽車質(zhì)量為5t,汽車在運動中所受阻力的大小恒為車重的0.1倍.(g取10m/s2)(1)若汽車以額定功率啟動,則汽車所能達到的最大速度是多少?當(dāng)汽車速度達到5m/s時,其加速度是多少?(2)若汽車以恒定加速度0.5m/s2啟動,則其勻加速過程能維持多長時間?思路分析解答有關(guān)機車啟動問題時,關(guān)鍵是能夠正確理解機車啟動過程中各個物理量間的相互制約關(guān)系.【考法示例4】高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第四十五頁，共116頁。題型全突破16

繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第四十六頁，共116頁。返回目錄題型全突破17(1)機車啟動的方式不同,運動的規(guī)律就不同,即其功率、速度、加速度、牽引力等物理量的變化規(guī)律不相同,分析圖像時應(yīng)注意坐標(biāo)軸的意義及圖像變化所描述的規(guī)律.(2)在機車功率P=Fv中,F是機車的牽引力而不是機車所受合力,因此P=Ffvm時,即牽引力與阻力平衡時機車達到最大運行速度.(3)恒定功率下的啟動過程一定不是勻加速運動,因此勻變速直線運動的公式就不再適用,這種加速過程發(fā)動機做的功可用W=Pt計算,不能用W=Fl計算(因為F為變力).(4)以恒定牽引力加速運動時功率不恒定,這種加速過程發(fā)動機做的功常用W=Fl計算,不能用W=Pt計算(因為功率P是變化的).方法探究

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第四十七頁，共116頁。題型全突破18繼續(xù)學(xué)習(xí)考法透析3動能定理的應(yīng)用1.應(yīng)用動能定理的流程簡記為:“確定狀態(tài)找動能,分析過程找力功,正功負功加一起,動能增量與它同”.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第四十八頁，共116頁。題型全突破192.應(yīng)用動能定理的注意事項(1)動能定理中的位移和速度必須是相對于同一個參考系的,一般以地面或相對地面靜止的物體為參考系.(2)應(yīng)用動能定理的關(guān)鍵在于準確分析研究對象的受力情況及運動情況,可以畫出運動過程的草圖,借助草圖理解物理過程之間的關(guān)系.(3)當(dāng)物體的運動包含多個不同過程時,可分段應(yīng)用動能定理求解;當(dāng)所求解的問題不涉及中間的速度時,也可以全過程應(yīng)用動能定理,這樣更簡便.(4)列動能定理方程時,必須明確各力做功的正、負,確實難以判斷的先假定為正功,最后根據(jù)結(jié)果加以檢驗.繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第四十九頁，共116頁。題型全突破20繼續(xù)學(xué)習(xí)3.應(yīng)用動能定理求物體運動的總路程對于物體往復(fù)運動的情況,物體所受的滑動摩擦力、空氣阻力等大小不變,方向發(fā)生變化,但在每一段上這類力均做負功,而且這類力所做的功等于力和路程的乘積,與位移無關(guān).如果已知物體運動過程初、末狀態(tài)的動能,則可利用動能定理求解物體運動的總路程.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第五十頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破21

【考法示例5】

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第五十一頁，共116頁。題型全突破22繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第五十二頁，共116頁。題型全突破23繼續(xù)學(xué)習(xí)答案

(1)0.15

(2)10m

24J點評(1)運用動能定理解決問題時,選擇合適的研究過程能使問題簡化.當(dāng)物體的運動過程包含幾個運動性質(zhì)不同的子過程時,可以選擇一個、幾個或全部子過程作為研究對象.(2)當(dāng)選擇全部子過程作為研究過程,涉及重力、大小恒定的阻力或摩擦力做功時,要注意運用它們的功能特點:①重力的功取決于物體的初、末位置,與路徑無關(guān);②大小恒定的阻力或摩擦力的功等于力的大小與路程的乘積.高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第五十三頁，共116頁。題型全突破23繼續(xù)學(xué)習(xí)4.應(yīng)用動能定理解決關(guān)聯(lián)物體的運動問題對于用繩子連接的物體,在處理時要注意物體的速度與繩子速度的關(guān)系,需要同學(xué)們弄清合運動和分運動的關(guān)系,能夠合理地利用運動的合成與分解的知識確定物體運動的速度.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第五十四頁，共116頁。題型全突破24繼續(xù)學(xué)習(xí)考法示例6如圖所示,一輛汽車通過一根繩PQ跨過定滑輪提升井中質(zhì)量為m的物體,繩的P端拴在車后的掛鉤上,Q端拴在物體上.設(shè)繩的總長不變,繩的質(zhì)量、定滑輪的質(zhì)量和尺寸、繩與滑輪間的摩擦都忽略不計.開始時,車在A處,滑輪左右兩側(cè)的繩都繃緊并且是豎直的,左側(cè)繩長為H.提升時車水平向左加速運動,沿水平方向從A經(jīng)過B駛向C,設(shè)A到B的距離也為H,車經(jīng)過B時的速度為v0,求車由A運動到B的過程中,繩對物體所做的功.思路分析本題可按以下思路進行求解:求出物體的速度和位移?繩的拉力對物體做正功,物體的重力做負功?根據(jù)動能定理列方程求解【考法示例6】高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第五十五頁，共116頁。題型全突破25返回目錄

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第五十六頁，共116頁。題型全突破26繼續(xù)學(xué)習(xí)突破攻略應(yīng)用動能定理涉及一個過程,兩個狀態(tài).所謂一個過程是指做功過程,應(yīng)明確該過程中各外力所做的總功;兩個狀態(tài)是指初、末兩個狀態(tài)的動能.由于動能定理反映的是物體兩個狀態(tài)的動能變化與其所受合力做功的量值關(guān)系,所以對由初狀態(tài)到末狀態(tài)這一過程中物體的運動性質(zhì)、運動軌跡、做功的力是恒力還是變力等問題均不必深究.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第五十七頁，共116頁。題型全突破27繼續(xù)學(xué)習(xí)5.動能定理的圖像問題(1)解決物理圖像問題的基本步驟a.觀察題目給出的圖像,弄清縱坐標(biāo)、橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量及圖線所表示的物理意義.b.根據(jù)物理規(guī)律推導(dǎo)出縱坐標(biāo)與橫坐標(biāo)所對應(yīng)的物理量間的函數(shù)關(guān)系式.c.將推導(dǎo)出的物理規(guī)律與數(shù)學(xué)上與之相對應(yīng)的標(biāo)準函數(shù)關(guān)系式相對比,找出圖線的斜率、截距、圖線的交點、圖線與坐標(biāo)軸所圍面積所對應(yīng)的物理意義,分析解答問題.(2)四類圖線與坐標(biāo)軸所圍面積的含義高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律a.v-t圖線由公式x=vt可知,v-t圖線與橫坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體的位移b.a-t圖線由公式Δv=at可知,a-t圖線與橫坐標(biāo)軸圍成的面積表示物體速度的變化量c.F-s圖線由公式W=Fs可知,F-s圖線與橫坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做的功d.P-t圖線由公式W=Pt可知,P-t圖線與橫坐標(biāo)軸圍成的面積表示力所做的功第五十八頁，共116頁。題型全突破28考法示例7用水平力F拉一物體,使物體在水平地面上由靜止開始做勻加速直線運動,t1時刻撤去拉力F,物體做勻減速直線運動,到t2時刻停止,其速度—時間圖像如圖所示,且α>β,若拉力F做的功為W1,平均功率為P1;物體克服摩擦阻力Ff做的功為W2,平均功率為P2,則下列選項正確的是A.W1>W2,F=2Ff

B.W1=W2,F>2FfC.P1<P2,F>2Ff D.P1=P2,F=2Ff繼續(xù)學(xué)習(xí)【考法示例7】高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第五十九頁，共116頁。題型全突破29繼續(xù)學(xué)習(xí)解析

對整個過程由動能定理可得W1-W2=0,解得W1=W2.由圖像可知,撤去拉力F后運動的時間大于水平力F作用的時間,所以F>2Ff,選項A、D錯誤,B正確;由于摩擦阻力作用時間一定大于水平力F作用時間,所以P1>P2,選項C錯誤.答案

B點評由α>β可知,物體加速運動的時間小于減速運動的時間,這是本題的關(guān)鍵.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六十頁，共116頁。題型全突破30繼續(xù)學(xué)習(xí)6.應(yīng)用動能定理解決平拋運動、圓周運動問題(1)平拋運動和圓周運動都屬于曲線運動,若只涉及位移和速度而不涉及時間,應(yīng)優(yōu)先考慮用動能定理列式求解.(2)動能定理的表達式為標(biāo)量式,不能在某一個方向上列動能定理方程.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六十一頁，共116頁。題型全突破31繼續(xù)學(xué)習(xí)考法示例8

如圖所示,傳送帶A、B之間的距離為L=3.2m,與水平面間的夾角為θ=37°,傳送帶沿順時針方向轉(zhuǎn)動,速度恒為v=2m/s,在上端A點無初速度地放置一個質(zhì)量為m=1kg、大小可視為質(zhì)點的金屬塊,它與傳送帶的動摩擦因數(shù)為μ=0.5,金屬塊滑離傳送帶后,經(jīng)過彎道,沿半徑R=0.4m的光滑圓軌道做圓周運動,剛好能通過最高點E,已知B、D兩點的豎直高度差為h=0.5m(g取10m/s2).求:(1)金屬塊經(jīng)過D點時的速度;(2)金屬塊在BCD彎道上克服摩擦力做的功.【考法示例8】

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六十二頁，共116頁。題型全突破32繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六十三頁，共116頁。題型全突破33繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六十四頁，共116頁。題型全突破33繼續(xù)學(xué)習(xí)7.動能定理在多過程問題中的應(yīng)用當(dāng)物體的運動是由幾個物理過程所組成的,又不需要研究過程的中間狀態(tài)時,可以把這幾個物理過程看成一個整體進行研究,從而避開每個運動過程的具體細節(jié),具有過程簡明、方法巧妙、運算量小等優(yōu)點.注意：不論哪種情況都不要出現(xiàn)“丟功”及“錯功”.嚴格按照重力、彈力、摩擦力的順序找出運動物體所受的各個力,然后準確判斷出各個力做的功.高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六十五頁，共116頁。題型全突破34繼續(xù)學(xué)習(xí)考法示例9

一輕彈簧的左端固定在墻壁上,右端可自由移動,一質(zhì)量為m的滑塊從距彈簧右端L0的P點以初速度v0正對彈簧運動,如圖所示,滑塊與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,在與彈簧碰后反彈回來,最終停在距P點為L1的Q點,求在滑塊與彈簧碰撞過程中彈簧的最大壓縮量.【考法示例9】

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六十六頁，共116頁。題型全突破35繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六十七頁，共116頁。繼續(xù)學(xué)習(xí)題型全突破36

8.運用動能定理巧解往復(fù)運動問題在某些物體的運動中,其運動過程具有重復(fù)性、往返性,而在這一過程中,描述物體的物理量多數(shù)是變化的,而重復(fù)的次數(shù)又往往是無法確定的或者是無限的,求解這類問題時若運用牛頓運動定律及運動學(xué)公式將非常繁瑣,甚至無法解出.由于動能定理只關(guān)注物體的初末狀態(tài)而不涉及運動過程的細節(jié),所以用動能定理分析這類問題可使解題過程簡化.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六十八頁，共116頁。題型全突破37繼續(xù)學(xué)習(xí)考法示例10如圖所示,ABCD是一個盆式容器,盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧,BC是水平的,其距離d=0.50m.盆邊緣的高度為h=0.30m.在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止開始下滑.已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的,而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為μ=0.10.小物塊在盆內(nèi)來回滑動,最后停下來,則停止的地點到B的距離為A.0.50m B.0.25mC.0.10m D.0【考法示例10】高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第六十九頁，共116頁。題型全突破38繼續(xù)學(xué)習(xí)解析

設(shè)小物塊在BC段通過的總路程為s,由于只有水平面上存在摩擦力,則小物塊從A點開始運動到最終靜止的整個過程中,摩擦力做功為-μmgs,而重力做功與路徑無關(guān),由動能定理得mgh-μmgs=0-0,代入數(shù)據(jù)可解得s=3m.由于d=0.50m,所以小物塊在BC段經(jīng)過3次往復(fù)運動后,又回到B點.答案

D高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第七十頁，共116頁。題型全突破39繼續(xù)學(xué)習(xí)

【考法示例11】

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第七十一頁，共116頁。題型全突破40繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第七十二頁，共116頁。題型全突破41繼續(xù)學(xué)習(xí)考法示例12

如圖所示,AB、CD為兩個對稱斜面,其上部足夠長,下部B、C分別與一個光滑的圓弧面的兩端相切,圓弧的圓心角為120°,半徑R=2.0m,一個物體在離弧底E高度為h=3.0m處,以初速度v=4.0m/s沿斜面運動,若物體與兩斜面間的動摩擦因數(shù)均為0.02,則物體在兩斜面上(不包括圓弧部分)一共運動的路程是多少?(g取10m/s2)【考法示例12】高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第七十三頁，共116頁。題型全突破42繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第七十四頁，共116頁。題型全突破43返回目錄方法總結(jié)(1)應(yīng)用動能定理求解往復(fù)運動問題時,要確定物體的初狀態(tài)和末狀態(tài).(2)重力做功與物體的運動路徑無關(guān),可用WG=mgh直接求解.(3)滑動摩擦力做功與物體運動路徑有關(guān),其功的大小可用Wf=Ff·s求解,其中s為物體相對滑行的路程.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第七十五頁，共116頁。題型全突破44繼續(xù)學(xué)習(xí)考法透析4機械能守恒定律的應(yīng)用一、機械能守恒的三種表達式

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律

表達式物理意義注意事項守恒觀點Ek+Ep=Ek'+Ep'系統(tǒng)初狀態(tài)機械能的總和與末狀態(tài)機械能的總和相等應(yīng)用時應(yīng)選好重力勢能的零勢能面,且初末狀態(tài)必須用同一零勢能面計算勢能轉(zhuǎn)化觀點ΔEk=-ΔEp表示系統(tǒng)(或物體)機械能守恒時,系統(tǒng)減少(或增加)的重力勢能等于系統(tǒng)增加(或減少)的動能應(yīng)用時關(guān)鍵在于分清重力勢能的增加量和減少量,可不選零勢能面而直接計算初末狀態(tài)的勢能差轉(zhuǎn)移觀點ΔEA增=ΔEB減若系統(tǒng)由A、B兩部分組成,則A部分物體機械能的增加量與B部分物體機械能的減少量相等常用于解決兩個或多個物體組成的系統(tǒng)的機械能守恒問題第七十六頁，共116頁。題型全突破45繼續(xù)學(xué)習(xí)二、機械能守恒定律的應(yīng)用技巧1.機械能守恒是有條件的,應(yīng)用時首先要判斷研究對象在所研究的過程中機械能是否守恒.2.如果系統(tǒng)(除地球外)只有一個物體,用守恒觀點列方程較方便;對于由兩個或兩個以上的物體組成的系統(tǒng),用轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的觀點列方程較簡便.三、多物體的機械能守恒1.對多個物體組成的系統(tǒng)要注意判斷物體運動過程中,系統(tǒng)的機械能是否守恒.2.注意尋找用繩或桿相連接的物體間的速度關(guān)系和位移關(guān)系.3.列機械能守恒方程時,一般選用ΔEk=-ΔEp或ΔEA=-ΔEB的形式.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第七十七頁，共116頁。題型全突破46繼續(xù)學(xué)習(xí)四、用機械能守恒定律解決非質(zhì)點問題在應(yīng)用機械能守恒定律處理實際問題時,經(jīng)常遇到像“鏈條”、“液柱”類的物體,其在運動過程中將發(fā)生形變,重心位置相對物體也發(fā)生變化,因此這類物體不能再看作質(zhì)點來處理.物體雖然不能看成質(zhì)點來處理,但因只有重力做功,物體整體機械能守恒.一般情況下,可將物體分段處理,確定質(zhì)量分布均勻的規(guī)則物體各部分重心的位置,根據(jù)初末狀態(tài)物體重力勢能的變化列式求解.

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第七十八頁，共116頁。題型全突破47繼續(xù)學(xué)習(xí)

【考法示例13】

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第七十九頁，共116頁。題型全突破48繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第八十頁，共116頁。題型全突破49繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第八十一頁，共116頁。題型全突破50繼續(xù)學(xué)習(xí)考法示例14

用輕質(zhì)不可伸長的細繩連接的A、B兩球懸掛在邊緣內(nèi)外兩側(cè),A球質(zhì)量為B球質(zhì)量的2倍,現(xiàn)將A球從圓柱面邊緣處由靜止釋放,如圖所示.已知A球始終不離開圓柱內(nèi)表面,且細繩足夠長,若不計一切摩擦,求:(1)A球沿圓柱內(nèi)表面滑至最低點時速度的大小;(2)A球沿圓柱內(nèi)表面運動的最大位移.思路分析

(1)A球沿繩方向的分速度大小與B球速度的大小相等.(2)A球沿圓柱內(nèi)表面運動的位移大小與B球上升高度相等.(3)A球下降的高度并不等于B球上升的高度.【考法示例14】高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第八十二頁，共116頁。題型全突破51繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第八十三頁，共116頁。題型全突破52繼續(xù)學(xué)習(xí)

高考幫·物理專題六機械能及其守恒定律第八十四頁，共116頁。題型全突破53繼續(xù)學(xué)習(xí)考法示例15

如圖所示,一條長為L的柔軟勻質(zhì)鏈條,開始時靜止在光滑梯形平臺上,斜面上的鏈條長為x0,已知重力加速度為g,L<BC,∠BCE=α,試用x0、x、L、g、α表示斜面上鏈條長為x時鏈條的速度大小(鏈條尚有一部分在平臺上且x>x0).思路分析

將鏈條分兩段處理,將梯形臺上減少的鏈條長度看作是截取到斜邊BC上,其重力勢能的減小轉(zhuǎn)化為整體的動能.【考法示例15】

高考幫·物理