（通用版）2018-2019版高考物理總復習 主題三 機械能及其守恒定律單元總結(jié)學案 新人教版

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1、 主題三 機械能及其守恒定律 單元總結(jié) 一、功和功率的計算 1.功的計算方法 (1)定義法求功。 (2)利用動能定理或功能關(guān)系求功。 (3)利用W＝Pt求功。 2.功率的計算方法 (1)P＝：此式是功率的定義式，適用于任何情況下功率的計算，但常用于求解某段時間內(nèi)的平均功率。 (2)P＝Fvcos α：當v是瞬時速度時，此式計算的是F的瞬時功率；當v是平均速度時，此式計算的是F的平均功率。 [例1] 質(zhì)量為m＝20 kg的物體，在大小恒定的水平外力F的作用下，沿水平面做直線運動。0～2 s 內(nèi)F與運動方向相反，2～4 s 內(nèi)F與運動方向相同，物體的v－t圖象如圖

2、1所示，g取10 m/s2，則(　　) 圖1 A.拉力F的大小為100 N B.物體在4 s時拉力的瞬時功率為120 W C.4 s內(nèi)拉力所做的功為480 J D.4 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為320 J 解析　由圖象可得：0～2 s內(nèi)物體做勻減速直線運動，加速度大小為a1＝＝ m/s2＝5 m/s2，勻減速過程有F＋Ff＝ma1　①。勻加速過程加速度大小為a2＝＝ m/s2＝1 m/s2，有F－Ff＝ma2?、?，由①②聯(lián)立解得Ff＝40 N，F(xiàn)＝60 N，故A錯誤；物體在4 s時拉力的瞬時功率為P＝Fv＝60×2 W＝120 W，故B正確；4 s內(nèi)物體通過的位移為x＝×2×1

3、0 m－×2×2 m＝8 m，拉力做功為W＝－Fx＝－480 J，故C錯誤；4 s內(nèi)物體通過的路程為s＝×2×10 m＋×2×2 m＝12 m，摩擦力做功為Wf＝－Ff s＝－40×12 J＝－480 J，故D錯誤。 答案　B [針對訓練1] (多選)如圖2所示，一質(zhì)量為1.2 kg的物體從一固定的傾角為30°、長度為10 m的光滑斜面頂端由靜止開始下滑。g取10 m/s2，則(　　) 圖2 A.物體滑到斜面底端時重力做功的瞬時功率是60 W B.物體滑到斜面底端時重力做功的瞬時功率是120 W C.整個過程中重力做功的平均功率是30 W D.整個過程中重力做功的平均功率是6

4、0 W 解析　由動能定理得mglsin 30°＝mv2，所以物體滑到斜面底端時的速度為10 m/s，此時重力做功的瞬時功率為P＝mgvsin 30°＝1.2×10×10× W＝60 W，故A正確，B錯誤；物體下滑時做勻加速直線運動，其受力情況如圖所示。由牛頓第二定律得物體的加速度a＝＝10× m/s2＝5 m/s2，物體下滑的時間t＝＝ s＝2 s。物體下滑過程中重力做的功為W＝mgl·sin 30°＝1.2×10×10× J＝60 J。重力做功的平均功率＝＝ W＝30 W。故C正確，D錯誤。 答案　AC 二、功能關(guān)系的應用 功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種能量的轉(zhuǎn)移和轉(zhuǎn)化的數(shù)量一定與某種

5、力的功相等，與其他力的功無關(guān)，所以處理好功能關(guān)系題目的關(guān)鍵是記清常用的幾對功能關(guān)系。 (1)重力做功與重力勢能的關(guān)系：WG＝－ΔEp。 (2)彈簧彈力做功與彈性勢能的關(guān)系：W彈＝－ΔEp。 (3)合力做功與動能關(guān)系：W合＝ΔEk。 (4)除重力或彈力外其他力做功與機械能的關(guān)系：W其他＝ΔE。 [例2] 質(zhì)量為m的跳水運動員入水后受到水的阻力而豎直向下做減速運動，設(shè)水對他的阻力大小恒為F。那么在他減速下降到深度為h的過程中，下列說法正確的是(g為當?shù)氐闹亓铀俣?(　　) A.他的動能減少了Fh B.他的重力勢能減少了mgh C.他的動能減少了(F－mg)h D.他的機械能減少

6、了Fh 解析　跳水運動員入水減速下降h的過程中，他的重力勢能減少了mgh，則B選項正確；由動能定理知，動能減少了(F－mg)h，則C選項正確，A錯誤；重力以外的力做的功等于機械能的變化，則D選項正確。 答案　BCD [針對訓練2] 如圖3，一質(zhì)量為m、長度為l的均勻柔軟細繩PQ豎直懸掛。用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點，M點與繩的上端P相距l(xiāng)。重力加速度大小為g。在此過程中，外力做的功為(　　) 圖3 A.mgl B.mgl C.mgl D.mgl 解析　由題意可知，PM段細繩的機械能不變，MQ段細繩的重心升高了，則重力勢能增加ΔEp＝mg·＝mgl，由

7、功能關(guān)系可知，在此過程中，外力做的功為W＝mgl ，故選項A正確，B、C、 D錯誤。 答案　A 三、動力學方法和能量觀點的綜合應用 1.動力學方法：利用牛頓運動定律結(jié)合運動學規(guī)律求解力學問題。 2.能量的觀點：利用動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律以及一些功能關(guān)系求解力學問題。 3.應用技巧 涉及動力學方法和能量觀點的綜合題，應根據(jù)題目要求靈活選用公式和規(guī)律。 (1)涉及力和運動的瞬時性分析或恒力作用下物體做勻變速直線運動的問題時，可用牛頓運動定律。 (2)用動能定理求解物體受恒力作用下的問題比用牛頓運動定律求解過程要簡單，變力作用下的問題只能用能量觀點。 (3)涉及動能

8、與勢能的相互轉(zhuǎn)化，單個物體或系統(tǒng)機械能守恒問題時，通常選用機械能守恒定律。 [例3] 某快遞公司分揀郵件的水平傳輸裝置示意圖如圖4所示，皮帶在電動機的帶動下保持v＝1 m/s 的恒定速度向右運動，現(xiàn)將一質(zhì)量為m＝2 kg的郵件輕放在皮帶上，郵件和皮帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5。設(shè)皮帶足夠長，取g＝10 m/s2，在郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中，求： 圖4 (1)郵件滑動的時間t； (2)郵件對地的位移大小x； (3)郵件與皮帶間的摩擦力對皮帶做的功W。 解析　(1)設(shè)郵件放到皮帶上與皮帶發(fā)生相對滑動過程中受到的滑動摩擦力為Ff，則Ff＝μmg① 取向右為正方向，對郵件應用牛頓運動定律，有 Ff＝ma＝m② 由①②式并代入數(shù)據(jù)得t＝0.2 s③ (2)郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中，對郵件應用動能定理，有Ffx＝mv2－0④ 由①④式并代入數(shù)據(jù)得x＝0.1 m⑤ (3)郵件與皮帶發(fā)生相對滑動的過程中，設(shè)皮帶相對地面的位移為s，則s＝vt⑥ 摩擦力對皮帶做的功W＝－Ff s⑦ 由①③⑥⑦式并代入數(shù)據(jù)得W＝－2 J⑧ 答案　(1)0.2 s　(2)0.1 m　(3)－2 J 5