(浙江選考)2020版高考物理大一輪復習 第五章 機械能守恒定律本章學科素養(yǎng)提升學案.docx
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第五章 機械能守恒定律 (1)用動能定理求變力做功 動能定理既適用于直線運動,也適用于曲線運動,既適用于求恒力做功,也適用于求變力做功.因使用動能定理可由動能的變化來求功,所以動能定理是求變力做功的首選. (2)利用微元法求變力做功 將物體的位移分割成許多小段,因小段很小,每一小段上作用在物體上的力可以視為恒力,這樣就將變力做功轉化為在無數(shù)多個無窮小的位移上的恒力所做“元功”的代數(shù)和.此法在中學階段常應用于求解大小不變、方向改變的變力做功問題. (3)化變力為恒力求變力做功 變力做功直接求解時,通常都比較復雜,但若通過轉換研究對象,有時可化為恒力做功,可以用W=Flcosα求解.此法常常應用于輕繩通過定滑輪拉物體的問題中. 例1 如圖1所示,一質量為m的質點在半徑為R的半球形容器中(容器固定)由靜止開始自邊緣上的A點滑下,到達最低點B時,它對容器的正壓力為FN.重力加速度為g,則質點自A滑到B的過程中,摩擦力對其所做的功為( ) 圖1 A.R(FN-3mg) B.R(2mg-FN) C.R(FN-mg) D.R(FN-2mg) 答案 A 解析 質點在B點,由牛頓第二定律,有:FN′-mg=m,由牛頓第三定律有FN′=FN,質點在B點的動能為EkB=mv2=(FN-mg)R.質點自A滑到B的過程中,由動能定理:mgR+Wf=EkB-0,解得:Wf=R(FN-3mg),故A正確,B、C、D錯誤. [規(guī)律總結] 利用公式W=Flcosα不容易直接求功時,可考慮由動能的變化來間接求功,尤其對于曲線運動或變力做功問題. 例2 如圖2所示,在一半徑為R=6m的圓弧形橋面的底端A,某人把一質量為m=8kg的物塊(可看成質點),用大小始終為F=75N的拉力從底端緩慢拉到橋面頂端B(圓弧AB在一豎直平面內),拉力的方向始終與物塊在該點的切線成37角.整個圓弧橋面所對的圓心角為120,物塊與橋面間的動摩擦因數(shù)為μ(g取10m/s2),求這一過程中: 圖2 (1)拉力F做的功; (2)橋面對物塊的摩擦力做的功. [思維導引] 本題中拉力和摩擦力均為變力,不能直接用功的公式計算.因為拉力F的大小不變,方向時刻在變,可用微元法分析求解;而對于摩擦力,由于正壓力在變,所以摩擦力大小和方向都變,可根據(jù)動能定理求解. 答案 (1)376.8J (2)-136.8J 解析 (1)將圓弧分成很多小段l1、l2、…、ln,拉力在每小段上做的功為W1、W2、…、Wn,因拉力F大小不變,方向始終與物塊在該點的切線成37角,所以W1=Fl1cos37、W2=Fl2cos37、…、Wn=Flncos37 所以WF=W1+W2+…+Wn=Fcos37(l1+l2+…+ln)=Fcos372πR=376.8J (2)因為重力G做的功WG=-mgR(1-cos60)=-240J. 而因物塊在拉力F作用下緩慢移動,動能不變,由動能定理知WF+WG+Wf=0 所以Wf=-WF-WG=-376.8J+240J=-136.8J. [規(guī)律總結] 微元法解題的思想方法:將研究對象分解為很多“微元”,或將其運動過程分解成許多微小的“元過程”(對應的物理量微元可以分為時間微元、速度微元、位移微元、電荷量微元等),分析每個“元過程”遵循的物理規(guī)律,然后將每個“元過程”相關的物理量累加求和,從而使問題得到解決. 例3 如圖3所示,固定的光滑豎直桿上套著一個滑塊,用輕繩系著滑塊繞過光滑的定滑輪,以大小恒定的拉力F拉繩,使滑塊從A點起由靜止開始上升.若從A點上升至B點和從B點上升至C點的過程中拉力F做的功分別為W1和W2,圖中AB=BC,則( ) 圖3 A.W1>W2 B.W1- 配套講稿:
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