高一物理培優(yōu)人教版必修2課件 第七章本章《機(jī)械能守恒定律》優(yōu)化總結(jié)

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歡迎進(jìn)入物理課堂 本章優(yōu)化總結(jié) 知識(shí)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 專(zhuān)題歸納整合 1 恒力功的計(jì)算方法一個(gè)恒力F對(duì)物體做功有兩種處理方法 一種是W等于力F乘物體在力F方向上的分位移lcos 另一種是W等于力F在位移l方向上的分力Fcos 乘物體的位移l 2 變力做功的計(jì)算方法 1 若變力大小是線性變化 且方向不變時(shí) 可將變力平均值求出后用公式W Flcos 計(jì)算 彈簧彈力做功 2 利用F l圖象 其所包圍的面積即是力F做功的數(shù)值 3 利用動(dòng)能定理等功能關(guān)系計(jì)算做功多少 對(duì)于無(wú)法用公式W Flcos 求解的變力做功 多考慮此種方法求解 4 利用W Pt計(jì)算 此種方法多用于功率恒定的情況 如圖7 1所示 運(yùn)動(dòng)員駕駛摩托車(chē)做騰躍特技表演 運(yùn)動(dòng)員從斜坡底部的A處以v0 10m s的初速度保持摩托車(chē)以額定功率P 1 8kW行駛 經(jīng)t 13s的時(shí)間沖上斜坡 然后從斜坡頂部的B點(diǎn)水平飛出 已知人和車(chē)的總質(zhì)量m 180kg 坡頂高度h 5m 落地點(diǎn)距B點(diǎn)的水平距離x 16m 不計(jì)空氣阻力 重力加速度g取10m s2 摩托車(chē)沖上坡頂?shù)倪^(guò)程中克服摩擦力做的功 圖7 1 解析 由動(dòng)能定理 得 車(chē)從B點(diǎn)水平飛出到落地做平拋運(yùn)動(dòng) 則有h 1 2 gt2 x vBt 聯(lián)立以上方程代入數(shù)據(jù)得 360J 答案 360J 一 動(dòng)能定理1 表達(dá)式 W Ek 1 2 1 2 2 W是合外力對(duì)物體做的功 也可以是做功的代數(shù)和 3 Ek1 1 2 Ek2 1 2 是物體初 末狀態(tài)的動(dòng)能 Ek Ek2 Ek1為物體做功過(guò)程中動(dòng)能的變化 4 動(dòng)能定理是一條應(yīng)用范圍很廣泛的物理規(guī)律 只要明確各力做功的情況 無(wú)論是直線運(yùn)動(dòng)還是曲線運(yùn)動(dòng) 恒力還是變力 若不涉及過(guò)程的細(xì)節(jié) 可考慮使用動(dòng)能定理 二 應(yīng)用動(dòng)能定理應(yīng)該注意1 明確研究對(duì)象和研究過(guò)程 找出始 末狀態(tài)的速度情況 2 要對(duì)物體進(jìn)行正確的受力分析 包括重力 彈 力等 明確各力的做功大小及正 負(fù)情況 3 有些力在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不是始終存在 若物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中包含幾個(gè)物理過(guò)程 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 受力等情況均發(fā)生變化 則在考慮外力做功時(shí) 必須根據(jù)不同情況 分別對(duì)待 4 若物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程中包含幾個(gè)不同的物理過(guò)程 解題時(shí) 可以分段考慮 也可視為一個(gè)整體過(guò)程 列出動(dòng)能定理求解 2010年金華十校聯(lián)考 總質(zhì)量為M的列車(chē) 沿水平直線軌道勻速前進(jìn) 其末節(jié)車(chē)廂質(zhì)量為m 中途脫節(jié) 司機(jī)發(fā)覺(jué)時(shí) 機(jī)車(chē)已行駛的距離為l 于是立即關(guān)閉油門(mén) 除去牽引力 設(shè)運(yùn)動(dòng)的阻力與重力成正比 機(jī)車(chē)的牽引力是恒定的 求列車(chē)完全停下時(shí) 列車(chē)兩部分間的距離是多少 思路點(diǎn)撥 讀題 中途脫節(jié) 末節(jié)車(chē)廂只受阻力 司機(jī)發(fā)覺(jué)時(shí) 機(jī)車(chē)已行駛的距離為l 在此之前 機(jī)車(chē)受牽引力和阻力作用 關(guān)閉油門(mén) 除去牽引力 只受阻力 完全停下 末動(dòng)能為零 畫(huà)圖 如圖7 2所示 列式 Fl k M m gl2 0 1 2 M m v02 kmgl1 0 1 2 mv02 F kMg 解析 以機(jī)車(chē)為研究對(duì)象 發(fā)現(xiàn)脫鉤前受牽引力和阻力 發(fā)現(xiàn)后只受阻力 對(duì)其脫鉤前后的全過(guò)程 根據(jù)動(dòng)能定理有 Fl k M m gl2 0 1 2 M m v02 以末節(jié)車(chē)廂為研究對(duì)象 脫鉤后只受阻力作用 根據(jù)動(dòng)能定理有 kmgl1 0 1 2 mv02 又F kMg 聯(lián)立 式解得 l l2 l1 M M m l 答案 M M m l 一 機(jī)械能是否守恒的判斷1 分析物體的受力情況 如果是系統(tǒng)則包括內(nèi)力 明確各力做功 如果只有重力或彈力做功 其他力不做功或其他力做功的代數(shù)和為零 則機(jī)械能守恒 2 若物體或系統(tǒng)只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 而無(wú)機(jī)械能與其他形式能的轉(zhuǎn)化 則物體或系 統(tǒng)的機(jī)械能守恒 二 機(jī)械能守恒定律可以有三種表達(dá)方式1 Ek1 Ep1 Ek2 Ep2 理解為物體或系統(tǒng)初狀態(tài)的機(jī)械能與末狀態(tài)的機(jī)械能相等 2 Ek Ep 表示動(dòng)能和勢(shì)能發(fā)生了相互轉(zhuǎn)化 系統(tǒng)減少 或增加 的勢(shì)能等于增加 或減少 的動(dòng)能 3 EA增 EB減 適用于系統(tǒng) 表示由A B組成的系統(tǒng) A部分機(jī)械能的增加量與B部分機(jī)械能的減少量相等 一個(gè)質(zhì)量m 0 2kg的小球系于輕質(zhì)彈簧的一端 且套在豎立的圓環(huán)上 彈簧的上端固定于環(huán)的最高點(diǎn)A 環(huán)的半徑R 0 5m 彈簧的原長(zhǎng)l0 0 50m 勁度系數(shù)為4 8N m 如圖7 3所示 若小球從圖中所示位置B點(diǎn)由靜止開(kāi)始滑動(dòng)到最低點(diǎn)C時(shí) 彈簧的彈性勢(shì)能Ep彈 0 60J 求 小球到C點(diǎn)時(shí)的速度vC的大小 g取10m s2 圖7 3 思路點(diǎn)撥 把小球 彈簧看做一個(gè)系統(tǒng) 只有重力和彈簧的彈力對(duì)小球做功 該系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 在下落過(guò)程中 小球的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為小球的動(dòng)能和彈簧的彈性勢(shì)能 解析 由機(jī)械能守恒定律 Ep減 Ek增得 mgR 1 cos60 Ep彈 1 2 mvC2代入數(shù)據(jù)解得 vC 3m s 答案 3m s 利用功能關(guān)系求解物理問(wèn)題是常用的物理解題手段 本章所涉及的功能關(guān)系有以下幾種 1 合外力對(duì)物體做功等于物體動(dòng)能的改變 W合 Ek2 Ek1 即動(dòng)能定理 2 重力做功對(duì)應(yīng)重力勢(shì)能的改變WG Ep Ep2 Ep1 重力做多少正功 重力勢(shì)能減少多少 重力做多少負(fù)功 重力勢(shì)能增加多少 3 彈簧彈力做功與彈性勢(shì)能的改變相對(duì)應(yīng) W彈 Ep Ep2 Ep1彈力做多少正功 彈性勢(shì)能減少多少 彈力做多少負(fù)功 彈性勢(shì)能增加多少 4 除重力或彈簧的彈力以外的其他力做的功與物體機(jī)械能的增量相對(duì)應(yīng) 即W其他 E 1 除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少正功 物體的機(jī)械能就增加多少 2 除重力或彈簧的彈力以外的其他力做多少負(fù)功 物體的機(jī)械能就減少多少 3 除重力或彈簧的彈力以外的其他力不做功 物體的機(jī)械能守恒 如圖7 4所示 一物體質(zhì)量m 2kg 在傾角為 37 的斜面上的A點(diǎn)以初速度v0 3m s下滑 A點(diǎn)距彈簧上端B的距離AB 4m 當(dāng)物體到達(dá)B后彈簧壓縮到C點(diǎn) 最大壓縮量BC 0 2m 然后物體又被彈簧彈上去 彈到的最高位置為D點(diǎn) D點(diǎn)距A點(diǎn)的距離AD 3m 擋板及彈簧質(zhì)量不計(jì) g取10m s2 sin37 0 6 求 1 物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 彈簧的最大彈性勢(shì)能Epm 解析 1 最后的D點(diǎn)與開(kāi)始的位置A點(diǎn)比較 動(dòng)能減少 Ek 9J 重力勢(shì)能減少 Ep mglADsin37 36J 機(jī)械能減少 E Ek Ep 45J 機(jī)械能的減少量全部用來(lái)克服摩擦力做功 即 Ff s 45J 而路程s 5 4m 則Ff 8 33N 而Ff mgcos37 所以 0 52 2 由A到C的過(guò)程 動(dòng)能減少 E k 1 2 9J 重力勢(shì)能減少 E p mglAC sin37 50 4J 機(jī)械能的減少用于克服摩擦力做功 W Ff Ff sAC mgcos37 sAC 35J 由能的轉(zhuǎn)化和守恒定律得 Epm E k E p W Ff 24 4J 答案 1 0 52 2 24 4J 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全