【金版教程】2015届高考物理大一轮总复习()5-1 机械能及其守恒定律课件.ppt

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1、第五章第五章 机械能及其守恒定律机械能及其守恒定律 考纲下载考纲下载考情上线考情上线1.功和功率功和功率()2动能和动动能和动能定理能定理()3重力做功重力做功与重力势能与重力势能()4功能关系、功能关系、机械能守恒定机械能守恒定律及其应用律及其应用()实验五：探究实验五：探究动能定理动能定理实验六：验证实验六：验证机械能守恒定机械能守恒定律律考纲考纲解读解读高考对本章知识点考查频率最高的是动能定理、机械能守高考对本章知识点考查频率最高的是动能定理、机械能守恒定律，单独考查功和功率时多以选择题形式出现，与牛恒定律，单独考查功和功率时多以选择题形式出现，与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动及电磁学

2、知识相结合时，顿运动定律、平抛运动、圆周运动及电磁学知识相结合时，多以计算题的形式出现多以计算题的形式出现高考高考地位地位1.从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题2功和能的关系一直是高考的功和能的关系一直是高考的“重中之重重中之重”，是高考的，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守

3、恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题3动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点高动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低降低第第1讲功和功率讲功和功率 01主干回顾固基础知识点知识点1功功 1.做功的两个必要条件做功的两个必要条件(1)作用在物体上的

4、作用在物体上的(2)物体在物体在上发生的位移上发生的位移2公式：公式：WFlcos(1)是力与是力与 方向之间的夹角，方向之间的夹角，l为物体对地的位移为物体对地的位移(2)该公式只适用于该公式只适用于做功做功(3)功是功是(标或矢标或矢)量量力力力的方向力的方向位移位移恒力恒力标标3功的正负判断功的正负判断夹角夹角功的正负功的正负90力对物体做力对物体做 ，或者说物体，或者说物体 这这个力做了功个力做了功90力对物体力对物体_正功正功负功负功克服克服不做功不做功知识点知识点2功率功率1.定义：定义：功与完成这些功所用时间的功与完成这些功所用时间的物理意义：描述力对物体物理意义：描述力对物体比

5、值比值做功的快慢做功的快慢平均功率平均功率 平均功率平均功率 瞬时功率瞬时功率 3额定功率额定功率机械机械时的最大功率时的最大功率4实际功率实际功率机械机械 时的功率，要求不大于时的功率，要求不大于长时间工作长时间工作实际工作实际工作额定功率额定功率一、基础知识题组一、基础知识题组1.功功的的理理解解(多多选选)下下列列选选项项所所示示的的四四幅幅图图是是小小明明提提包包回回家的情景，其中小明提包的力做正功的是家的情景，其中小明提包的力做正功的是()解解析析：A中中将将包包提提起起来来的的过过程程中中，提提包包的的力力对对包包做做正正功功，B中中人人提提包包水水平平匀匀速速行行驶驶时时，提提包

6、包的的力力不不做做功功，C中中人人乘乘电电梯梯上上升升过过程程中中，提提包包的的力力对对包包做做正正功功，D中中人人提提包包上上楼楼的的过过程程中中，提提包包的力对包做正功的力对包做正功答案：答案：ACD2.功功的的理理解解拖拖着着旧旧橡橡胶胶轮轮胎胎跑跑是是身身体体耐耐力力训训练练的的一一种种有有效效方方法法如如果果某某受受训训者者拖拖着着轮轮胎胎在在水水平平直直道道上上跑跑了了100 m，那那么么下列说法正确的是下列说法正确的是()A轮胎受到地面的摩擦力做了负功轮胎受到地面的摩擦力做了负功B轮胎受到的重力做了正功轮胎受到的重力做了正功C轮胎受到的拉力不做功轮胎受到的拉力不做功D轮胎受到地面

7、的支持力做了正功轮胎受到地面的支持力做了正功解解析析：根根据据力力做做功功的的条条件件，轮轮胎胎受受到到的的重重力力和和地地面面的的支支持持力力都都与与位位移移垂垂直直，这这两两个个力力均均不不做做功功，B、D错错误误；轮轮胎胎受受到到地地面面的的摩摩擦擦力力与与位位移移反反向向，做做负负功功，A正正确确；轮轮胎胎受受到到的的拉拉力力与与位位移夹角小于移夹角小于90，做正功，做正功，C错误错误答案：答案：A3.功功的的理理解解如如图图所所示示的的a、b、c、d中中，质质量量为为M的的物物体体甲甲受受到到相相同同的的恒恒力力F的的作作用用，在在力力F作作用用下下使使物物体体甲甲在在水水平平方方向

8、向移移动动相相同同的的位位移移表表示示物物体体甲甲与与水水平平面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数，乙乙是是随随物物体体甲甲一一起起运运动动的的小小物物块块，比比较较物物体体甲甲移移动动的的过过程程中中力力F对对甲甲所所做的功的大小做的功的大小()AWa最小最小BWd最大最大CWaWc D四种情况一样大四种情况一样大解解析析：依依据据功功的的定定义义式式WFscos，在在本本题题的的四四种种情情况况下下，F、s、均均相相同同，这这样样四四种种情情况况下下力力F所所做做的的功功一一样样大大，故故选选项项D正确正确答案：答案：D4.功功率率的的理理解解(多多选选)关关于于功功率率的的公公式式PFvco

9、s，以以下下理理解正确的是解正确的是()A它它是是由由功功率率的的定定义义式式PW/t及及功功的的定定义义式式WFlcos联联合导出的，所以它只能用来计算平均功率合导出的，所以它只能用来计算平均功率B若若F与与v的夹角的夹角0，PFvC当当公公式式中中的的v表表示示平平均均速速度度且且F为为恒恒力力时时，则则PFvcos求解的是平均功率求解的是平均功率D当当F、v、均均为为瞬瞬时时值值时时，PFvcos求求解解的的是是瞬瞬时时功功率率解解析析：PFvcos是是由由功功率率的的定定义义式式和和功功的的定定义义式式推推导导得得来来的的，但但它它既既能能用用来来求求解解平平均均功功率率，也也能能用用

10、来来求求解解瞬瞬时时功功率率，A错错误误夹夹角角是是力力F与与速速度度v的的夹夹角角，当当夹夹角角0时时，PFv，B正正确确当当F为为恒恒力力，v为为平平均均速速度度时时，P为为平平均均功功率率；当当v为为瞬瞬时时速速度时，度时，P为瞬时功率，为瞬时功率，C、D正确正确答案：答案：BCD5.功功率率的的简简单单计计算算设设飞飞机机飞飞行行中中所所受受阻阻力力与与速速度度的的平平方方成成正正比比，如如果果飞飞机机以以速速度度v匀匀速速飞飞行行，其其发发动动机机功功率率为为P，则则发发动机功率为动机功率为8P时，飞机飞行的速度为时，飞机飞行的速度为()Av B2vC4v D8v解解析析：当当速速度

11、度为为v时时，牵牵引引力力Ffkv2，则则PFvkv3，设设功功率率为为8P时时，速速度度为为v，则则8Pkv3.由由以以上上两两式式得得v2v，故故B正确正确答案：答案：B答案：答案：C 二、规律方法题组二、规律方法题组7.关关于于变变力力功功的的求求解解如如图图所所示示，一一个个人人推推磨磨，其其推推磨磨杆杆的的力力的的大大小小始始终终为为F，与与磨磨杆杆始始终终垂垂直直，作作用用点点到到轴轴心心的的距距离离为为r，磨磨盘盘绕绕轴轴缓缓慢慢转转动动则则在在转转动动一一周周的的过过程程中中推推力力F做做的的功功为为()A0 B2rFC2Fr D2rF解解析析：磨磨盘盘转转动动一一周周，力力的

12、的作作用用点点的的位位移移为为0，但但不不能能直直接接套用套用WFlcos求解，因为在转动过程中推力求解，因为在转动过程中推力F为变力为变力我们可以用微元的方法来分析这一过程我们可以用微元的方法来分析这一过程由由于于F的的方方向向在在每每时时刻刻都都保保持持与与作作用用点点的的速速度度方方向向一一致致，因因此此可可把把圆圆周周划划分分成成很很多多小小段段来来研研究究，如如图图所所示示当当各各小小段段的的弧弧长长si足足够够小小(si0)时时，F的的方方向向与与该该小小段段的的位位移移方方向向一一致致，所所以以有有：WFFs1Fs2Fs3FsiF2r2rF(这等效于把曲线拉直这等效于把曲线拉直)

13、答案：答案：B8.用用图图象象法法求求变变力力功功如如下下图图甲甲所所示示，静静止止于于光光滑滑水水平平面面上上坐坐标标原原点点处处的的小小物物块块，在在水水平平拉拉力力F作作用用下下，沿沿x轴轴方方向向运运动动，拉拉力力F随随物物块块所所在在位位置置坐坐标标x的的变变化化关关系系如如图图乙乙所所示示，图图线线为为半半圆则小物块运动到圆则小物块运动到x0处时处时F做的总功为做的总功为()答案：答案：C 变力做功的计算方法变力做功的计算方法1用动能定理用动能定理WEk或功能关系求或功能关系求2当当变变力力的的功功率率P一一定定时时，可可用用WPt求求功功，如如机机车车恒恒功功率率启动时启动时3当

14、当力力的的大大小小不不变变，而而方方向向始始终终与与运运动动方方向向相相同同或或相相反反时时，这这类类力力做做的的功功等等于于力力和和路路程程(不不是是位位移移)的的乘乘积积如如滑滑动动摩摩擦擦力力做功等做功等02典例突破知规律考点考点1判断正、负功的方法判断正、负功的方法考点解读：功的正负的判断方法考点解读：功的正负的判断方法1根据力和位移方向之间的夹角判断根据力和位移方向之间的夹角判断此法常用于物体做直线运动时恒力做功的判断此法常用于物体做直线运动时恒力做功的判断2根据力和速度方向之间的夹角判断根据力和速度方向之间的夹角判断此法常用于质点做曲线运动时变力做功的判断此法常用于质点做曲线运动时

15、变力做功的判断当当090，力力对对物物体体做做正正功功；90F阻阻，之之后后还还要要在在功功率率不不变变的的情情况况下下变变加加速速一一段段时时间间才才达到最后的最大速度达到最后的最大速度vmax.(3)机机车车以以恒恒定定功功率率运运行行时时，牵牵引引力力做做的的功功WPt.由由动动能能定定理理：PtF阻阻xEk.此此式式经经常常用用于于求求解解机机车车以以恒恒定定功功率率启启动动过过程程的位移大小的位移大小(1)根根据据图图线线ABC，判判断断该该电电动动车车做做什什么么运运动动，并并计计算算电电动动车的额定功率；车的额定功率；(2)求此过程中电动车做匀加速直线运动的加速度的大小；求此过程

16、中电动车做匀加速直线运动的加速度的大小；(3)电电动动车车由由静静止止开开始始运运动动，经经过过多多长长时时间间速速度度达达到到v12 m/s?(2)图图象象中中的的C点点对对应应电电动动车车的的速速度度为为_，恰恰好好为为电电动车的动车的_速度速度提示：提示：15 m/s最大最大尝尝试试解解答答(1)AB段段表表示示电电动动车车做做匀匀加加速速直直线线运运动动，BC段段表表 示示 电电 动动 车车 做做 加加 速速 度度 逐逐 渐渐 减减 小小 的的 变变 加加 速速 直直 线线 运运 动动_6103_W_(2)2_m/s2_(3)1_s(1)分分析析图图线线可可知知：图图线线AB段段代代表

17、表的的过过程程为为牵牵引引力力F不不变变，阻阻力力Ff不不变变，电电动动车车由由静静止止开开始始做做匀匀加加速速直直线线运运动动；图图线线BC段段的的斜斜率率表表示示电电动动车车的的功功率率P，P不不变变，为为额额定定功功率率，达达到到额额定定功功率率后后，则则电电动动车车所所受受牵牵引引力力逐逐渐渐减减小小，做做加加速速度度减减小小的的变变加加速速直直线线运运动动，直直至至达达最最大大速速度度15 m/s；此此后后电电动动车车做做匀匀速速直直线线运运动动由由图图象象可可得得，当当达达到到最最大大速速度度vmax15 m/s时时，牵牵引引力力为为Fmin400 N故恒定阻力故恒定阻力FfFmi

18、n400 N额定功率额定功率PFminvmax6103 W分析机车启动问题时应注意的事项分析机车启动问题时应注意的事项(1)机机车车启启动动的的方方式式不不同同，机机车车运运动动的的规规律律就就不不同同，因因此此机机车车启启动动时时，其其功功率率、速速度度、加加速速度度、牵牵引引力力等等物物理理量量的的变变化化规规律律也也不不相相同同，分分析析图图象象时时应应注注意意坐坐标标轴轴的的意意义义及及图图象象变变化化所所描描述的规律述的规律(2)恒恒定定功功率率下下的的加加速速一一定定不不是是匀匀加加速速，这这种种加加速速过过程程发发动动机做的功可用机做的功可用WPt计算，不能用计算，不能用WFl计

19、算计算(因为因为F为变力为变力)(3)以以恒恒定定牵牵引引力力加加速速时时的的功功率率一一定定不不恒恒定定，这这种种加加速速过过程程发发动动机机做做的的功功常常用用WFl计计算算，不不能能用用WPt计计算算(因因为为功功率率P是是变化的变化的)变式训练变式训练(多多选选)汽汽车车发发动动机机的的额额定定功功率率为为P1，它它在在水水平平路路面面上上行行驶驶时时受受到到的的阻阻力力f大大小小恒恒定定，汽汽车车在在水水平平路路面面上上由由静静止止开开始始运运动动，所所能能达达到到的的最最大大速速度度为为v，汽汽车车发发动动机机的的输输出出功功率率随随时时间间变变化化的的图图象如图所示则汽车象如图所

20、示则汽车()A在在0t1时间内做匀加速运动，牵引力恒定时间内做匀加速运动，牵引力恒定B在在0t1时间内做变加速运动，牵引力增大时间内做变加速运动，牵引力增大C在在t1时刻后加速度逐渐减小，速度达到时刻后加速度逐渐减小，速度达到v后做匀速运动后做匀速运动D在在t1时刻后牵引力恒定，与阻力大小相等时刻后牵引力恒定，与阻力大小相等03特色培优增素养解题突破：变力做功的计算解题突破：变力做功的计算典典题题例例证证(16分分)如如图图甲甲所所示示，在在世世博博会会上上拉拉脱脱维维亚亚馆馆的的风风洞洞飞飞行行表表演演，令令参参观观者者大大开开眼眼界界，最最吸吸引引眼眼球球的的就就是是正正中中心心那那个个高

21、高为为H10 m，直直径径D4 m的的透透明明“垂垂直直风风洞洞”风风洞洞是是人人工工产产生生和和控控制制的的气气流流，以以模模拟拟飞飞行行器器或或物物体体周周围围气气体体的的流流动动，并并可可量量度度气气流流对对物物体体的的作作用用以以及及观观察察物物理理现现象象的的一一种种管管道道状状实实验验设设备备风风洞洞飞飞行行表表演演的的示示意意图图如如图图乙乙所所示示在在风风力力作作用用的正对面积不变时，风力的正对面积不变时，风力F0.06v2(v为风速为风速)在在本本次次风风洞洞飞飞行行表表演演中中，表表演演者者的的质质量量m60 kg，为为提提高高表表演演的的观观赏赏性性，控控制制风风速速v与

22、与表表演演者者上上升升的的高高度度h间间的的关关系系如如图图丙所示丙所示g10 m/s2.求：求：(1)表演者上升达到最大速度时的高度表演者上升达到最大速度时的高度h1.(2)表演者上升的最大高度表演者上升的最大高度h2.审题审题抓住信息，快速推断抓住信息，快速推断信息挖掘信息挖掘关键信息关键信息 题题干干风力风力F0.06 v2表演者受的风力是变力表演者受的风力是变力v与与h关系图关系图v2与与h成线性变化并随着成线性变化并随着h的增大而减小的增大而减小问问题题(1)上升达到最大速度上升达到最大速度此时此时F合合0(2)上升的最大高度上升的最大高度此时表演者的速度为零此时表演者的速度为零答题答题规范解题，步步得分规范解题，步步得分(1)由图丙可知关系式：由图丙可知关系式：v21.2104500h(2分分)风力风力F7.210230h(3分分)当表演者在上升过程中达到最大速度当表演者在上升过程中达到最大速度vm时有时有Fmg(2分分)代入数据得代入数据得h14 m(2分分)答案答案(1)4 m(2)8 m