机械能及其守恒定律.ppt
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1、机械能及其守恒定律2014高考高考导导航航考考纲纲展示展示热热点点视视角角1.功和功率功和功率2.动动能和能和动动能定理能定理 3.重力做功与重力重力做功与重力势势能能 4.功能关系、机械能守功能关系、机械能守恒定律及其恒定律及其应应用用 实验实验五:探究五:探究动动能定能定理理实验实验六:六:验证验证机械能机械能守恒定律守恒定律1.从近几年高考来看,关于功和功率等基本概从近几年高考来看,关于功和功率等基本概念的考念的考查查,多以,多以选择题选择题的形式出的形式出现现,有,有时还时还以以电电流及流及电电磁感磁感应应等知等知识识相相结结合命合命题题2.功和能的关系一直是高考的功和能的关系一直是高
2、考的“重中之重重中之重”,是高考的是高考的热热点和重点,涉及点和重点,涉及这这部分内容的考部分内容的考题题不不仅题仅题型全、分量重,而且型全、分量重,而且还经还经常有常有压轴题压轴题,考考查查最多的是最多的是动动能定理和机械能守恒定律,能定理和机械能守恒定律,题题目中目中经经常会涉及牛常会涉及牛顿顿运运动动定律、平抛运定律、平抛运动动、圆圆周运周运动动以及以及电电磁学等知磁学等知识识3.动动能定理及能量守恒定律仍将是高考考能定理及能量守恒定律仍将是高考考查查的的重点,由于高考重点,由于高考题题注重与生注重与生产产、生活和科技相、生活和科技相结结合,将合,将对对相关知相关知识识的考的考查查放在一
3、些与放在一些与实际问实际问题题相相结结合的情景中去,能力考合的情景中去,能力考查查要求要求较较高高.第第1讲讲功和功率功和功率本节目录本节目录基基础础再再现现对对点点自自测测知知能能演演练练轻轻巧巧夺夺冠冠考考点点探探究究讲讲练练互互动动技技法法提提炼炼思思维维升升华华要要点点透透析析直直击击高高考考目录目录基础再现对点自测基础再现对点自测知知识识清清单单一、功一、功1做做功功的的两两个个必必要要条条件件:_和和物物体体在在力力的的方方向向上上发发生的生的_.2公公式式:W_.适适用用于于_做做功功其其中中为为F、l方向方向间夹间夹角,角,l为为物体物体对对地的位移地的位移力力位移位移Fsco
4、s恒力恒力目录目录3功的正功的正负负判断判断特特别别提示:提示:功是功是标标量,比量,比较较做功多少看功的做功多少看功的绝对值绝对值夹夹角角功的正功的正负负090力力对对物体做正功物体做正功90180力力对对物体做物体做负负功,或者功,或者说说物体克服物体克服这这个力做了功个力做了功90力力对对物体不做功物体不做功目录目录二、功率二、功率1定定义义:功与完成功与完成这这些功所用些功所用时间时间的的_2物理意物理意义义:描述力描述力对对物体做功的物体做功的_3公式公式(1)定定义义式:式:P_,P为时间为时间t内的内的_(2)推推论论式:式:P_.(为为F与与v的的夹夹角角)4额额定功率:定功率
5、:机械机械_时输时输出的最大功率出的最大功率5实实际际功功率率:机机械械_时时输输出出的的功功率率,要要求求_额额定功率定功率比比值值快慢快慢平均功率平均功率Fvcos正常工作正常工作实际实际工作工作小于或等于小于或等于目录目录热热身体身体验验目录目录12.一一人人乘乘电电梯梯从从1楼楼到到20楼楼,在在此此过过程程中中经经历历了了先先加加速速、后后匀匀速速、再再减减速速的的运运动动过过程程,则则电电梯梯支支持持力力对对人人做做功功的的情况是情况是()A加速加速时时做正功,匀速做正功,匀速时时不做功,减速不做功,减速时时做做负负功功B加速加速时时做正功,匀速和减速做正功,匀速和减速时时做做负负
6、功功C加速和匀速加速和匀速时时做正功,减速做正功,减速时时做做负负功功D始始终终做正功做正功目录目录2位位于于水水平平面面上上的的物物体体在在水水平平恒恒力力F1作作用用下下,做做速速度度为为v1的的匀匀速速运运动动;若若作作用用力力变变为为斜斜向向上上的的恒恒力力F2,物物体体做做速速度度为为v2的匀速运的匀速运动动,且,且F1与与F2功率相同功率相同则则可能有可能有()AF2F1时时,一定有,一定有v1v2BF2F1时时,一定有,一定有v1v2CF2F1时时,一定有,一定有v1v2DF2F1时时,一定有,一定有v1v2目录目录热热身体身体验验答案与解析答案与解析11.答案:答案:B12.解
7、析:解析:选选D.在加速、匀速、减速的在加速、匀速、减速的过过程中,支持力与程中,支持力与人的位移方向始人的位移方向始终终相同,所以支持力始相同,所以支持力始终对终对人做正功故人做正功故选选D.2解析:解析:选选B.设设F2与水平方向成与水平方向成角,由角,由题题意可知:意可知:F1v1F2v2cos,因,因cos1,故,故F1v1F2v2.当当F2F1时时,一定有,一定有v1v2,故,故选项选项A错误错误、B正确当正确当F2F1时时,有,有v1v2、v1v2、v1v2三种可能,故三种可能,故选项选项C错误错误当当F2F1时时,一定,一定有有v1v2,故,故D选项错误选项错误目录目录一、功的一
8、、功的计计算算1恒力做功的恒力做功的计计算算用用公公式式WFlcos计计算算,其其中中F为为恒恒力力,l是是物物体体相相对对地地面面的的位移,而不是相位移,而不是相对对于和它接触的物体的位移于和它接触的物体的位移2变变力做功的力做功的计计算算(1)用用动动能定理能定理WEk计计算算(2)当当变变力做功的功率一定力做功的功率一定时时,用功率和,用功率和时间计时间计算:算:WPt.(3)将将变变力做功力做功转转化化为为恒力做功恒力做功要点透析直击高考要点透析直击高考目录目录3总总功的功的计计算算(1)先先求求合合外外力力F合合,再再应应用用公公式式W合合F合合lcos求求功功,其其中中为为合合力力
9、F合合与与位位移移的的夹夹角角一一般般适适用用于于整整个个过过程程中中合合力力恒恒定不定不变变的情况的情况(2)分分别别求求出出每每个个力力的的功功W1、W2、W3,再再应应用用W合合W1W2W3求求合合外外力力的的功功这这种种方方法法一一般般适适用用于于在在整整个个过过程中,某些力分程中,某些力分阶阶段作用的情况段作用的情况目录目录即即时应时应用用1静止在水平地面上的物体,同静止在水平地面上的物体,同时时受到水平面内受到水平面内两个互相垂直的拉力两个互相垂直的拉力F1、F2的作用,由静止开始运的作用,由静止开始运动动了了2 m,已知,已知F16 N,F28 N,则则()AF1做功做功12 J
10、 BF2做功做功16 JCF1、F2的合力做功的合力做功28 J DF1、F2做的做的总总功功20 J目录目录特特别别提醒提醒:对对于于变变化的不能用化的不能用PFvcos计计算平均功率算平均功率.目录目录2求解思路求解思路(1)首首先先要要明明确确所所求求功功率率是是平平均均功功率率还还是是瞬瞬时时功功率率,对对应应于于某某一一过过程程的的功功率率为为平平均均功功率率,对对应应于于某某一一时时刻刻的的功功率率为为瞬瞬时时功率功率(2)求求瞬瞬时时功功率率时时,如如果果F与与v不不同同向向,可可用用力力F乘乘以以F方方向向的分速度,或速度的分速度,或速度v乘以速度方向的分力求解乘以速度方向的分
11、力求解目录目录即即时时应应用用2宇宇航航员员在在进进行行素素质质训训练练时时,抓抓住住秋秋千千杆杆由由水水平平状状态态开开始始下下摆摆,到到达达竖竖直直状状态态的的过过程程中中,如如图图所所示示,宇宇航航员员所受重力的瞬所受重力的瞬时时功率功率变变化情况是化情况是()A一直增大一直增大 B一直减小一直减小C先增大后减小先增大后减小 D先减小后增大先减小后增大解解析析:选选C.在在水水平平状状态态时时,v0,则则P0,竖竖直直状状态态时时vmg则则P0,在在其其他他位位置置时时P0,故故瞬瞬时时功功率率先先增增后后减减,C正确正确目录目录三、机三、机车车两种启两种启动动方式的比方式的比较较1两种
12、启两种启动动方式比方式比较较目录目录目录目录目录目录即即时应时应用用3 (2013西工大附中高三模西工大附中高三模拟拟)当前我国当前我国“高高铁铁”事事业发业发展迅猛假展迅猛假设设一一辆辆高速列高速列车车在机在机车牵车牵引力和恒定阻力引力和恒定阻力作用下,在水平作用下,在水平轨轨道上由静止开始启道上由静止开始启动动,其,其vt图图象如象如图图所示,已知在所示,已知在0t1时时段段为过为过原点的原点的倾倾斜直斜直线线,t1时时刻达到刻达到额额定功率定功率P,此后保持功率,此后保持功率P不不变变,在,在t3时时刻达到最大速度刻达到最大速度v3,以后匀速运,以后匀速运动动下述判断正确的是下述判断正确
13、的是()目录目录目录目录考点探究讲练互动考点探究讲练互动例例例例1 1【思路点【思路点拨拨】WFlcos可以理解可以理解为为功等于力与力同方功等于力与力同方向位移的乘向位移的乘积积目录目录【解解析析】如如图图,小小球球在在F方方向向的的位位移移为为CB,方方向向与与F同同向向,则则 WFFCBFLsin小球在重力方向的位移小球在重力方向的位移为为AC,方向与重,方向与重力反向,力反向,则则WGmgACcos180mgL(1cos)绳绳的拉力的拉力FT时时刻与运刻与运动动方向垂直,方向垂直,则则WFT0故故W总总WFWGWFTFLsinmgL(1cos)【答案答案】见见解析解析【规规律律总总结结
14、】恒恒力力做做功功与与物物体体的的实实际际路路径径无无关关,等等于于力力与与物物体体在在力力方方向向上上位位移移的的乘乘积积,或或等等于于力力在在位位移移方方向向上上的的分力与位移的乘分力与位移的乘积积,注意力的正,注意力的正负负目录目录考点考点2功率的功率的计计算算 如如图图所所示示,水水平平传传送送带带正正以以2 m/s的的速速度度运运行行,两两端端水水平平距距离离l8 m,把把一一质质量量m2 kg的的一一个个物物块块轻轻轻轻放放到到传传送送带带的的A端端,物物块块在在传传送送带带的的带带动动下下向向右右运运动动,若若物物块块与与传传送送带带间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.1,不不计计物
15、物块块的的大大小小,g取取10 m/s2,则则把把这这个个物物块块从从A端端传传送送到到B端端的的过过程程中中,摩摩擦擦力力对对物物块块做功的最大功率和平均功率各是多少?做功的最大功率和平均功率各是多少?例例例例2 2目录目录目录目录【答案答案】4 W0.8 W目录目录目录目录例例3目录目录(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车的的额额定功率;定功率;(2)求此求此过过程中程中电动车电动车做匀加速直做匀加速直线线运运动动的加速度的大小;的加速度的大小;(3)电动车电动车由静止开始运由静止开始运动动,经过经过多多长时间长时间速度达到速
16、度达到v12 m/s【解解析析】(1)分分析析图图线线可可知知:图图线线AB段段代代表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速直匀速直线线运运动动目录目录【答答案案】(1)AB段段表表示示电电动动车车做
17、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目录目录【规规律律总结总结】分析机分析机车车启启动问题时应动问题时应注意:注意:(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也不相同律也不相同(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机做的功可用做的功可用WPt计计算
18、,不能用算,不能用WFl计计算算(因因为为F为变为变力力);(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是是变变化的化的)目录目录方法技巧方法技巧变变力做功的求法力做功的求法【范范例例】(12分分)如如图图所所示示,一一质质量量为为m2.0kg的的物物体体从从半半径径为为R5.0 m的的圆圆弧弧的的A端端,在在拉拉力力作作用用下下沿沿圆圆弧弧缓缓慢慢运运动动到到B端端(圆圆弧弧AB在在竖竖直直平平面面内内).拉拉力力F大大小小不不变变始始终终为为
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- 机械能 及其 守恒定律
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