2022年高中物理总复习机械能.docx

《2022年高中物理总复习机械能.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高中物理总复习机械能.docx（17页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载第五章 机械能一、功和功率1.功功是力的空间积存效应；它和位移相对应（也和时间相对应）；运算功的方法有两种：依据定义求功；即：W=Fscos ；在高中阶段,这种方法只适用于恒力做功；当02时 F 做正功,当2时 F 不做功,当2时 F 做负功；这种方法也可以说成是：功等于恒力和沿该恒力方向上的位移的乘积；用动能定理 W= Ek 或功能关系求功；当 F 为变力时,高中阶段往往考虑用这种方法求功；这里求得的功是该过程中外力对物体做的总功（或者说是合外力做的功）；这种方法的依据是：做功的过程就是能量转化的过程,功是能的转化的量度

2、；假如知道某一过程中能量转化的数值,那么也就知道了该过程中对应的功的数值；例 1. 如下列图,质量为 m 的小球用长 L 的细线悬挂而静止在竖直位置；在以下三种情形下,分别用水平拉力 F 将小球拉到细线与竖直方向成 角的位置；在此过程中,拉力 F 做的功各是多少？用 F 缓慢地拉；F 为恒力；如 F 为恒力,而且拉到该位置时小球的速度刚好为零；可供挑选的答案有A.FLcosB.FLsinC.FL1cosD.mgL1cosF 解：如用 F 缓慢地拉,就明显 F 为变力,只能用动能定理求解； F 做的功L m 等于该过程克服重力做的功；选 D 如 F 为恒力,就可以直接按定义求功；选 B 如 F

3、为恒力,而且拉到该位置时小球的速度刚好为零,那么按定义直接求功和按动能定理求功都是正确的；选 B、D 在第三种情形下,由 FL sin = mgL 1 cos,可以得到 F 1 cos tan,可见在摆mg sin 2角为 2 时小球的速度最大；实际上,由于 F 与 mg 的合力也是恒力,而绳的拉力始终不做功,所以其成效相当于一个摆,我们可以把这样的装置叫做“ 歪摆” ；2.一对作用力和反作用力做功的特点一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零；一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力）,但不行能为正；3.功率功率是描述做功快

4、慢的物理量；功率的定义式：PW,所求出的功率是时间 t 内的平均功率；t功率的运算式： P=Fvcos ,其中 是力与速度间的夹角；该公式有两种用法：求某一时刻的瞬时功率；这时 F 是该时刻的作用力大小, v 取瞬时值,对应的 P 为 F 在该时刻的瞬时功率；当 v 为某段位移（时间）内的平均速度时,就要求这段位移（时间）内 F 必须为恒力,对应的 P 为 F 在该段时间内的平均功率；重力的功率可表示为 PG=mgvy,即重力的瞬时功率等于重力和物体在该时刻的竖直分名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎

5、下载速度之积；汽车的两种加速问题；当汽车从静止开头沿水平面加速运动时,有两种不同的加速过程,但分析时采纳的基本公式都是 P=Fv 和 F-f = ma 恒定功率的加速；由公式 P=Fv 和 F-f=ma 知,由于 P 恒定,v a F W=Pt 运算,不能随着 v 的增大,F 必将减小,a 也必将减小,汽车做加速度不断f 减小的加速运动,直到 F=f,a=0,这时 v 达到最大值v mP mP m；Ff可见恒定功率的加速肯定不是匀加速；这种加速过程发动机做的功只能用用 W=Fs 运算（由于 F 为变力）；恒定牵引力的加速；由公式 P=Fv 和 F- f =ma知,由于 F 恒定,所以 a 恒定

6、,汽车做匀 加速运动,而随着 v 的增大,P 也将不断增大,直到 P 达到额定功率 Pm,功率不能再增大了；这时匀加速运动终止,其最大速度为vmP mP mvm,此后汽车要想连续加速就只能做恒Ff定功率的变加速运动了；可见恒定牵引力的加速时功率肯定不恒定；这种加速过程发动机做 的功只能用 W=F s 运算,不能用 W=P t 运算（由于 P 为变功率）；要留意两种加速运动过程的最大速度的区分；例 2. 质量为 2t 的农用汽车,发动机额定功率为 30kW,汽车在水平路面行驶时能达到的最大 时速为 54km/h；如汽车以额定功率从静止开头加速,当其速度达到 v=36km/h 时的瞬时加速 度是多

7、大？解：汽车在水平路面行驶达到最大速度时牵引力 F 等于阻力 f ,即 Pm=f vm,而速度为 v 时的 2 牵引力 F=Pm/ v,再利用 F- f =ma,可以求得这时的 a=0.50m/s 二、动能定理1.动能定理的表述 合外力做的功等于物体动能的变化；（这里的合外力指物体受到的全部外力的合力,包括 重力）；表达式为 W= EK 动能定理也可以表述为：外力对物体做的总功等于物体动能的变化；实际应用时,后一 种表述比较好操作；不必求合力,特殊是在全过程的各个阶段受力有变化的情形下,只要把 各个力在各个阶段所做的功都依据代数和加起来,就可以得到总功；和动量定理一样,动能定理也建立起过程量（

8、功）和状态量（动能）间的联系；这样,无论求合外力做的功仍是求物体动能的变化,就都有了两个可供挑选的途径；和动量定理不 同的是：功和动能都是标量,动能定理表达式是一个标量式,不能在某一个方向上应用动能 定理；2.应用动能定懂得题的步骤 确定讨论对象和讨论过程；和动量定理不同,动能定理的讨论对象只能是单个物体,假如是系统,那么系统内的物体间不能有相对运动；（缘由是：系统内全部内力的总冲量肯定 是零,而系统内全部内力做的总功不肯定是零）；对讨论对象进行受力分析；（讨论对象以外的物体施于讨论对象的力都要分析,含重力）写出该过程中合外力做的功,或分别写出各个力做的功（留意功的正负）；假如讨论过 程中物体

9、受力情形有变化,要分别写出该力在各个阶段做的功；写出物体的初、末动能；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载依据动能定理列式求解；例 3. 如下列图,斜面倾角为 ,长为 L,AB 段光滑,BC 段粗糙,且 BC=2 AB；质量为 m 的木块从斜面顶端无初速下滑,到达 C 端时速度刚好减小到零；求物体和斜面 BC 段间的动 摩擦因数 ；解：以木块为对象,在下滑全过程中用动能定理：重力做的功为 mgLsin ,摩擦力做的功为2 3mgLcos,支持力不做功；初、末动能均为零；C B A mgLsin2m

10、gLcos=0,3tan32从本例题可以看出,由于用动能定理列方程时不牵扯过程中不同阶段的加速度,所以比 用牛顿定律和运动学方程解题简洁得多；例 4. 将小球以初速度 v0 竖直上抛,在不计空气阻力的抱负状况下,小球将上升到某一最大 高度；由于有空气阻力,小球实际上升的最大高度只有该抱负高度的 80%；设空气阻力大小恒定,求小球落回抛出点时的速度大小 v；v f 解：有空气阻力和无空气阻力两种情形下分别在上升过程对小球用动能定理：mgH1 mv 22和0 .8mgfH1mv2 0,可得 H=v0 2/2g,f1mg / v024G f G 再以小球为对象,在有空气阻力的情形下对上升和下落的全过

11、程用动能定理；全过程重力做的功为零,所以有：f2.08H12 mv 01mv2,解得v3v 5022从此题可以看出：依据题意敏捷地选取讨论过程可以使问题变得简洁；有时取全过程简 单；有时就取某一阶段简洁；原就是尽量使做功的力削减,各个力的功运算便利；或使初、末动能等于零；例 5. 质量为 M 的木块放在水平台面上,台面比水平地面高出 L=1.7m；质量为 m=0.10M 的子弹以 v0=180m/s的速度水平射h=0.20m,木块离台的右端向木块,并以 v=90m/s的速度水平射出,木块落到水平地面L h s 时的落地点到台面右端的水平距离为 s=1.6m,求木块与台面间的动摩擦因数为 ；解：

12、此题的物理过程可以分为三个阶段,在其中两个阶段中有机械能缺失：子弹射穿木块阶段和木块在台面上滑行阶段；所以此题必需分三个阶段列方程：子弹射穿木块阶段,对系统用动量守恒,设木块末速度为 v1,mv0= mv+Mv1 木块在台面上滑行阶段对木块用动能定理,设木块离开台面时的速度为 v2,有：MgL1Mv21Mv2 v22h 1222木块离开台面后的平抛阶段,sg由、可得 =0.50 从此题应引起留意的是：凡是有机械能缺失的过程,都应当分段处理；从此题仍应引起留意的是：不要对系统用动能定理；在子弹穿过木块阶段,子弹和木块名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 9 页精选学习资料 -

13、- - - - - - - - 优秀学习资料 欢迎下载间的一对摩擦力做的总功为负功；假如对系统在全过程用动能定理,就会把这个负功漏掉；例 6. 如下列图,小球以大小为 v0的初速度由 A 端向右运动,到 B 端时的速度减小为 vB；如 以同样大小的初速度由 B 端向左运动,到 A 端时的速度减小为 vA；已知小球运动过程中始终未离开该粗糙轨道；比较 vA 、vB的大小,结论是N ND N B A.vAvBB.vA=vBA C G G C.vAm 时,相对静止是的共同速度必向左,不会再次与墙相碰,可求得摩擦生热是Q2Mmv2；当 M=mMm时,明显最终共同速度为零,当 Mm 时,相对静止时的共同

14、速度必向右,再次与墙相碰,直到小车停在墙边,后两种情形的摩擦生热都等于系统的初动能Q1Mm2 v2例 18. 一传送带装置示意图如图,其中传送带经过 AB 区域时是水平的,经过 BC 区域时变为圆弧形（圆弧由光滑模板形成,末画出）,经过 CD 区域时是倾斜的,AB 和 CD 都与 BC相切；现将大量的质量均为 m的小货箱一个一个在 A 处放到传送带上,放置时初速为零,经传送带运输到 D 处,D 和 A 的高度差为 h；稳固工作时传送带速度不变, CD 段上各箱等距排列,相邻两箱的距离为 L；每个箱子在 A 处投放后,在到达 B 之前已经相对于传送带静止,且以后也不再滑动（忽A B C L L

15、D 略经 BC段时的微小滑动）；已知在一段相当长的时间 T内,共运输小货箱的数目为 N；这装置由电动机带动,传送带与轮子间无相对滑动,不计轮轴处的摩擦；求电动机的平均输出功率 P；解：电动机做功的过程,电能除了转化为小货箱的机械能,仍有一部分由于小货箱和传送带间的滑动摩擦而转化成内能；摩擦生热可以由 Q=f d 求得,其中 f 是相对滑动的两个物体间的摩擦力大小,d 是这两个物体间相对滑动的路程；此题中设传送带速度始终是 v,就相对滑名师归纳总结 动过程中传送带的平均速度就是小货箱的 2 倍,相对滑动路程 d 和小货箱的实际位移 s大小第 9 页,共 9 页相同,故摩擦生热和小货箱的末动能大小相同 Q=mv 2/2；因此有 W=mv 2+mgh；又由已知,在一段相当长的时间 T 内,共运输小货箱的数目为 N,所以有P TNW,vT=NL,带入后得到PNmN2L2gh；TT2- - - - - - -