福建省2012届高考物理二轮专题总复习课件：专题4机械能.ppt

专题四 机械能 例1：图4-1-1为修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m=5×103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a=0.2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm=1.02m/s的匀速运动．取g=10m/s2，不计额外功． 求： (1)起重机允许输出的最大功率． (2)重物做匀加速运动所经历的时 间和起重机在第2秒末的输出功率． 【解析】本题以实际生产问题为背景，要求学生能正确提取信息，正确理解实际功率和额定功率的关系，分清起重机吊起重物过程中的几个不同的运动形式及其受力情况，结合牛顿第二定律进行求解． 解：(1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达 到最大速度时，拉力F0等于重力． P0=F0vm ① 　　F0=mg ② 　　代入数据，有：P0=5.1×104W ③  (2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有： P0=Fv1 ④ F-mg=ma ⑤ v1=at1 ⑥ 由③④⑤⑥，代入数据，得：t1=5s⑦ t=2s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则 v2=at ⑧ P=Fv2 ⑨由⑤⑧⑨，代入数据，得：P=2.04×104W. 　如图4-1-2所示，在外力作用下某质点运动的v-t图象为正弦曲线．从图中可以判断( ) A．在0～t1时间内， 外力做负功 B．在0～t1时间内， 外力的功率逐渐增大 C．在t2时刻，外力的功率最大 D．在t1～t3时间内，外力做的总功为零 【解析】由图象知0～t1时间内，物体做加速运动，外力和速度同方向，外力做正功，A错．v-t图象的斜率表示加速度的大小，则在0～t1时间内的加速度越来越小，t=0时刻，v=0外力最大，但外力的功P=Fv最小；t=t1时刻v最大外力却最小，因此在0～t1时间内，外力的功率应是先增大后减小，B错．同理，t2时刻外力功率最小，C错．v-t图线与坐标轴所围成的面积表示位移大小，因此t1～t3时间内物体发生的总位移为零，外力做的总功为零，D对． 二、动能定理的应用 2、(2010·福建省质检)滑板运动是一项陆地上的“冲浪运动”，具有很强的观赏性．如图4-1-3所示，abcdef为同一竖直平面内的滑行轨道，其中bc段水平，ab、de和ef段均为倾角θ=37°的斜直轨道，轨道间均用小圆弧平滑相连(小圆弧的长度可忽略)．已知H1=5m，L=15m，H2=1.25m，H3=12.75m，设滑板与轨道之间的 (1)运动员从c点水平飞出时的速度大小vc；(2)运动员在de上着陆时，沿斜面方向的分速度大小v0；(3)设运动员第一次和第四次滑上ef轨道时上升的最大高度分别为h1和h4，则h4∶h1等于多少？ 【解析】本题以滑板运动为背景，由浅入深地设计了三个问题．第一问解题关键是正确分析受力，区分斜面和平面摩擦力的不同，用动力学知识或动能定理列式求解．第二问的关键是建立平抛运动模型，正确分解与合成速度．第三问的关键是确定运动员在斜面上运动的始末状态，用功能关系列式并推理，寻找运动的规律． (2)运动员从c点水平飞出到落到de轨道上的过程中做平抛运动，设从c点到着陆点经过的时间为t 水平位移 　　 ⑤ 竖直位移 　　　 ⑥ 由几何关系 　 ⑦ 水平方向分速度 ⑧ 竖直方向分速度 ⑨ ⑩联立④、⑤、⑥、⑦、⑧、⑨、⑩式并代入数据，解得v0=10m/s ? (3)设运动员第一次沿ed斜面向上滑的最大高度为h1， 根据功能关系： ?  解得： ?同理可得，运动员第二次沿ef斜面