2022年高考物理專題復(fù)習(xí) 機(jī)械能學(xué)案

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1、2022年高考物理專題復(fù)習(xí) 機(jī)械能學(xué)案 【知識(shí)網(wǎng)絡(luò)】 【知識(shí)要點(diǎn)精講】 一、功 功是力的空間積累效應(yīng)。它和位移相對(duì)應(yīng)（也和時(shí)間相對(duì)應(yīng)）。計(jì)算功的方法有兩種： 1、按照定義求功。即：W=Fscosθ。功等于恒力和沿該恒力方向上的位移的乘積。 2、用動(dòng)能定理W=ΔEk或功能關(guān)系求功。當(dāng)F為變力時(shí)，高中階段往往考慮用這種方法求功。 二、 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟 （1）確定研究對(duì)象和研究過程。 （2）對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析。（研究對(duì)象以外的物體施于研究對(duì)象的力都要分析。 （3）寫出該過程中合外力做的功，或分別寫出各個(gè)力做的功（注意功的正負(fù)）。 （4）寫出物體的初、末動(dòng)能。

2、 （5）按照動(dòng)能定理列式求解。 三、機(jī)械能守恒定律 1．機(jī)械能守恒定律的表述：在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機(jī)械能保持不變。 2．對(duì)機(jī)械能守恒定律的理解： （1）機(jī)械能守恒定律的研究對(duì)象一定是系統(tǒng)，至少包括地球在內(nèi)。 （2）當(dāng)研究對(duì)象（除地球以外）只有一個(gè)物體時(shí)，往往根據(jù)是否“只有重力做功”來(lái)判定機(jī)械能是否守恒；當(dāng)研究對(duì)象（除地球以外）由多個(gè)物體組成時(shí)，往往根據(jù)是否“沒有摩擦和介質(zhì)阻力”來(lái)判定機(jī)械能是否守恒。 （3）“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在該過程中，物體可以受其它力的作用，只要這些力不做功，或所做功的代數(shù)和為零，就可

3、以認(rèn)為是“只有重力做功”。 3.機(jī)械能守恒定律的各種表達(dá)形式 （1），即； （2）；； 五.功能關(guān)系 ⑴物體動(dòng)能的變化量由外力做的總功來(lái)量度：W外=ΔEk，這就是動(dòng)能定理。 ⑵物體重力勢(shì)能的變化量由重力做的功來(lái)量度：WG= -ΔEP，這就是勢(shì)能定理。 ⑶物體機(jī)械能的變化量由重力以外的其他力做的功來(lái)量度：W其它=ΔE機(jī)。 【例證題】 1.（功的概念）如圖所示，小物塊位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上，從地面上看，在小物塊沿斜面下滑的過程中，斜面對(duì)小物塊的作用力( ) A. 垂直于接觸面，做功為零 B. 垂直于接觸面，做功不為零 C. 不垂直于接觸面，做功為零

4、 D. 不垂直于接觸面，做功不為零。 2.（汽車的功率）卡車在平直公路上從靜止開始加速行駛，經(jīng)時(shí)間t前進(jìn)距離s，速度達(dá)到最大值vm。設(shè)此過程中發(fā)動(dòng)機(jī)功率恒為P，卡車所受阻力為f，則這段時(shí)間內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功為（ ） A．Pt B．fs C．Pt+fs D．fvmt 3．（功和功率的概念）同一恒力按同樣方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平地面移動(dòng)相同一段距離時(shí)，恒力的功和平均功率分別為、和、，則二者的關(guān)系是（ ） A．、 B．、 C．、 D．、 4．(物體對(duì)物體做功)如圖所示，質(zhì)量為m的物塊，始終固定在傾角為α的斜面

5、上，下面說法中正確的是( ) m α ①若斜面向左勻速移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊沒有做功 ②若斜面向上勻速移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊做功mgs ③若斜面向左以加速度a移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊做功mas ④若斜面向下以加速度a移動(dòng)距離s，斜面對(duì)物塊做功m（g+a）s A．①②③ B．②④ C．②③④ D．①③④ 5. 如圖甲所示，滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì)，質(zhì)量為2kg的物體在F作用下由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示，由此可知（ ）（g取10m/s2） A． 物體加速度大小為2 m/s2 B． F的大小

6、為21N C． 4s末F的功率大小為42W D． 4s內(nèi)F做功的平均功率為42W L S L s 6.(子彈打木塊問題).如圖所示，質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運(yùn)動(dòng).已知當(dāng)子彈相對(duì)木塊靜止時(shí)，木塊前進(jìn)距離L，子彈進(jìn)入木塊的深度為s.若木塊對(duì)子彈的阻力Ff視為恒定，則下列關(guān)系式中正確的是 A.FfL=Mv2 B.Ff s=mv2 C.Ff s=mv02－（M＋m）v2 D.Ff（L＋s）=mv02－mv

7、2 7.(機(jī)械能守恒定律).將一物體以速度v從地面豎直上拋，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到某高度時(shí)，他的動(dòng)能恰為重力勢(shì)能的一半，不計(jì)空氣阻力，則這個(gè)高度為 A.v2/g B.v2/2g C.v2/3g D.v2/4g 8.(功能關(guān)系) 質(zhì)量為m的物體在豎直向上的恒力F作用下減速上升了H，在這個(gè)過程中，下列說法中正確的有 A.物體的重力勢(shì)能增加了mgH B.物體的動(dòng)能減少了FH C.物體的機(jī)械能增加了FH D.物體重力勢(shì)能的增加小于動(dòng)能的減少 二．計(jì)算題 9. 如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)L的細(xì)線懸掛而靜止在豎直位置。在下列三種情況下

8、，分別用水平拉力F將小球拉到細(xì)線與豎直方向成θ角的位置。在此過程中，拉力F做的功各是多少？ θ L m F ⑴用F緩慢地拉； ⑵F為恒力； ⑶若F為恒力，而且拉到該位置時(shí)小球的速度剛好為零。 10. 質(zhì)量為m、額定功率為P的汽車在平直公路上行駛。若汽車行駛時(shí)所受阻力大小不變，并以額定功率行駛，汽車最大速度為v1，當(dāng)汽車以速率v2（v2

9、時(shí)的速度大小v。 12.總質(zhì)量為M的列車，沿水平直線軌道勻速前進(jìn)，其末節(jié)車廂質(zhì)量為m，中途脫節(jié)，司機(jī)發(fā)覺時(shí)，機(jī)車已行駛L的距離，于是立即關(guān)閉油門，除去牽引力。設(shè)運(yùn)動(dòng)的阻力與質(zhì)量成正比，機(jī)車的牽引力是恒定的。當(dāng)列車的兩部分都停止時(shí)，它們的距離是多少？ 例證題參考答案 一. 選擇題 1.B 2.AD 3.B 4.A 5.C 6.ACD 7.C 8.AC 二. 計(jì)算題 9. 解析：⑴若用F緩慢地拉，則顯然F為變力，只能用動(dòng)能定理求解。F做的功等于該過程克服重力做的功。W= ⑵若F為恒力，則可以直接按定義求功。W= ⑶若F為恒力，而且拉

10、到該位置時(shí)小球的速度剛好為零，那么按定義直接求功和按動(dòng)能定理求功都是正確的。W= 或W=。 10. 解：速度最大時(shí)，牽引力最小，在數(shù)值上等于阻力。所以，以速率v2運(yùn)動(dòng)時(shí)，由牛頓第二定律有： F-f=ma 其中， 得 11. v v / f G G f 解：有空氣阻力和無(wú)空氣阻力兩種情況下分別在上升過程對(duì)小球用動(dòng)能定理： 和，可得H=v02/2g， 再以小球?yàn)閷?duì)象，在有空氣阻力的情況下對(duì)上升和下落的全過程用動(dòng)能定理。全過程重力做的功為零，所以有：，解得 點(diǎn)評(píng)：從本題可以看出：根據(jù)題意靈活地選取研究過程可以使問題變得簡(jiǎn)單。有時(shí)取全過程簡(jiǎn)單；有時(shí)則取某一階段簡(jiǎn)單。原則是盡量使做功的力減少，各個(gè)力的功計(jì)算方便；或使初、末動(dòng)能等于零。 12. 解：此題用動(dòng)能定理求解。 對(duì)車頭，脫鉤后的全過程用動(dòng)能定理得： ? 對(duì)車尾，脫鉤后用動(dòng)能定理得： ? 而，由于原來(lái)列車是勻速前進(jìn)的，所以F=kMg 由以上方程解得。