教科版物理必修第二册精品课件 第四章机械能及其守恒定律 本章整合.ppt

本章整合第四章

内容索引0102知识网络系统构建重点题型归纳剖析

知识网络系统构建

机械能及其守恒定律

重点题型归纳剖析

一功和功率1.功的理解和正负判断(1)功的公式:W=Flcosα,α是力与位移方向之间的夹角,l是物体对地的位移。该公式只适用于恒力做功。(2)功的正负(曲线运动中α是力与速度方向之间的夹角)夹角功的正负α90°力对物体做正功α=90°力对物体不做功α90°力对物体做负功或说成物体克服这个力做了功

2.功率的理解与计算(1)P=,P为时间t内的平均功率。(2)P=Fv,若v为平均速度,则P为平均功率;若v为瞬时速度,则P为瞬时功率。(3)对公式P=Fv的几点认识①公式P=Fv适用于力F的方向与速度v的方向在一条直线上的情况。②当力F和速度v不在同一条直线上时,可以将力F分解或者将速度v分解。

【例题1】汽车质量为m,输出功率恒为P,沿平行公路前进距离x的过程中,其速度由v1增至最大速度v2,假设汽车在运动过程中所受阻力恒定,则汽车通过距离x所用的时间为多少?

【变式训练1】质量m=20kg的物体,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直线运动。0~2s内F与运动方向相反,2~4s内F与运动方向相同,物体的v-t图像如图所示。g取10m/s2,则()A.拉力F的大小为100NB.物体在4s时拉力的瞬时功率为120WC.4s内拉力所做的功为480JD.4s内物体克服摩擦力做的功为320J答案：B

解析：取物体初速度方向为正方向,由图像可知物体与水平面间存在摩擦力,由图像可知0~2s内,-F-f=ma1且a1=-5m/s2;2~4s内,-F+f=ma2且a2=-1m/s2,联立以上两式解得F=60N,f=40N,A错误。由P=Fv得4s时拉力的瞬时功率为120W,B正确。拉力做功W=-Fx,x为物体的位移,由图像可知位移为8m,4s内拉力所做的功为-480J,C错误。摩擦力做功W=fs,摩擦力始终与速度方向相反,故s为路程,由图像可知总路程为12m,4s内物体克服摩擦力做的功为480J,D错误。

二动能定理的应用1.动能定理虽然是在恒力作用、直线运动中推导出来的,但也适用于变力作用、曲线运动的情况。2.动能定理是标量式,不涉及方向问题。在不涉及加速度和时间的问题时,可优先考虑动能定理。3.对于求解多个过程的问题可全过程考虑,从而避开考虑每个运动过程的具体细节,具有过程简明、运算量小等优点。

【例题2】(2019·天津卷)完全由我国自行设计、建造的国产新型航空母舰已完成多次海试,并取得成功。航母上的舰载机采用滑跃式起飞,故甲板是由水平甲板和上翘甲板两部分构成,如图(a)所示。(a)

为了便于研究舰载机的起飞过程,假设上翘甲板BC是与水平甲板AB相切的一段圆弧,示意如图(b),AB长L1=150m,BC水平投影L2=63m,图中C点切线方向与水平方向的夹角θ=12°(sin12°≈0.21)。若舰载机从A点由静止开始做匀加速直线运动,经t=6s到达B点进入BC。已知飞行员的质量m=60kg,g取10m/s2,求:(b)(1)舰载机水平运动的过程中,飞行员受到的水平力所做的功W;(2)舰载机刚进入BC时,飞行员受到竖直向上的压力N的大小。答案：(1)7.5×104J(2)1.1×103N

方法归纳应用动能定理解题的基本思路(1)选取研究对象,明确它的运动过程;(2)分析研究对象的受力情况和各力的做功情况:受哪些力→各力是否做功→做正功还是负功→做多少功→各力做功的代数和(3)明确研究对象在过程的初、末状态的动能Ek1和Ek2;(4)列动能定理的方程W合=Ek2-Ek1及其他必要的解题方程,进行求解

【变式训练2】(2019·全国卷Ⅲ)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。距地面高度h在3m以内时,物体上升、下落过程中动能Ek随h的变化如图所示。重力加速度取10m/s2。该物体的质量为()A.2kgB.1.5kgC.1kgD.0.5kg答案：C

解析：根据动能定理,物体在上升过程中有-mgh-Fh=Ek2-Ek1,其中Ek2=36J,Ek1=72J,h=3m;在下落过程中有mgh-Fh=Ek4-Ek3,其中Ek3=24J,Ek4=48J,h=3m,联立求得m=1kg,故选C。

三机械能守恒定律的理解和应用1.对于机械能守恒,要注意引起机械能变化的原因是:除了重力和系统内弹簧弹力以外其他的力做功,还应看到它有多种表达形式,要恰当灵活选取。2.机械能守恒定律的表达形式(1)Ek