《（廣東版）2013屆高三物理第二輪專題復(fù)習(xí)（專家概述+解題思路與方法+專題測試）專題四 動能定理與能量守恒定律.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（廣東版）2013屆高三物理第二輪專題復(fù)習(xí)（專家概述+解題思路與方法+專題測試）專題四 動能定理與能量守恒定律.doc（8頁珍藏版）》請在匯文網(wǎng)上搜索。

1、專題四 動能定理與能量守恒定律 【專家概述】 一、本專題的重點和難點內(nèi)容 1、功的定義是在力的方向上有位移。物體在運動過程中位移只有一個，但物體受力可以有多個，每一個力對應(yīng)一個功，計算公式為，其中是某一個恒力，為物體的位移，為該力與位移的夾角。功有正值，也有負值，也可以是零。若是隨位移均勻變化的力，可用平均值替換。其它情況用圖象中的面積求功。將每一個力對應(yīng)在功加起來，就得到總功，即合外力所對應(yīng)的功。 2、動能的定義是物體的質(zhì)量與速率的平方乘積的一半。計算公式是。動能定理是物體所受合外力對物體所做的功等于物體動能的增量。合外力對物體所做的功即總功。動能的增量就是末動能減初動能。動能定理與方向無關(guān)

2、。動能定理的計算公式是。 3、能量守恒是自然界普遍存在的規(guī)律之一。違背能量守恒的事情不可能發(fā)生。 二、本專題的解題思路與方法 1、仔細審題，確定研究對象，確認運動過程，找出已知量、所求量，對研究對象進行受力分析，根據(jù)動能定理建立方程。 2、若要使用能量守恒建立方程，則需要確認物體在運動過程中，有什么能量向什么能量轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化了多少。 3、通常在題目不涉及加速度和時間的問題中，用動能定理或能量守恒求解，一般比用牛頓定律和運動學(xué)公式簡單。 【經(jīng)典例說】 例1 （珠海二模）如圖所示，水平臺高h=0.8m，臺上A點放有一大小可忽略的滑塊，質(zhì)量m=0.5kg，滑塊與臺面間的動摩擦因數(shù)=0.5；現(xiàn)對滑塊施加

3、一個斜向上的拉力F=5N，=37，經(jīng)t1=1s，滑塊到達平臺上B點時撤去拉力，滑塊繼續(xù)運動，最終落到地面上的D點，x=0.4m.(取sin37=0.6，cos37=0.8，g=10m/s2) (1)求滑塊在C點離開臺面瞬間的速度； (2)滑塊在AB段的加速度大小； (3)求AC間的距離. 分析：滑塊開始做初速度為零的勻加速直線運動到B點，然后做勻減速直線運動到C點，再后做平拋運動。 解：(1)在CD段，由平拋規(guī)律： 滑塊在C點離開臺面瞬間的速度 (2)在AB段，滑塊受力如圖 滑塊的加速度 (3)由運動學(xué)規(guī)律： 在BC段，由動能定理： AC間的距離 小結(jié)：將運動分成幾段，在每段運動過程中受力分析

4、是關(guān)健。 變式訓(xùn)練（江蘇高考）如圖所示，長為L、內(nèi)壁光滑的直管與水平地面成30角固定放置.將一質(zhì)量為m的小球固定在管底，用一輕質(zhì)光滑細線將小球與質(zhì)量為M=km的小物塊相連，小物塊懸掛于管口.現(xiàn)將小球釋放，一段時間后，小物塊落地靜止不動，小球繼續(xù)向上運動，通過管口的轉(zhuǎn)向裝置后做平拋運動，小球在轉(zhuǎn)向過程中速率不變.(重力加速度為g) (1)求小物塊下落過程中的加速度大??； (2)求小球從管口拋出時的速度大小； (3)試證明小球平拋運動的水平位移總小于（山東高考）如圖所示，在高出水平地面的光滑平臺上放置一質(zhì)量、由兩種不同材料連接成一體的薄板A，其右段長度且表面光滑，左段表面粗糙.在A最右端放有可視為

5、質(zhì)點的物塊B，其質(zhì)量.B與A左段間動摩擦因數(shù).開始時二者均靜止，先對A施加水平向右的恒力，待B脫離A(A尚未露出平臺)后，將A取走.B離開平臺后的落地點與平臺右邊緣的水平距離.(取)求： (1)B離開平臺時的速度. (2)B從開始運動到剛脫離A時，B運動的時間ts和位移xB (3)A左端的長度l2 例2 （天津高考）一質(zhì)點開始時做勻速直線運動，從某時刻起受到一恒力作用.此后，該質(zhì)點的動能可能（ ） A一直增大 B先逐漸減小到零，再逐漸增大 C先逐漸增大到某一值，再逐漸減小 D先逐漸減小至某一非零的最小值，再逐漸增大 答案：ABD 分析：質(zhì)點做勻速直線運動，合外力為零。某時刻受一恒力作用，合外力

6、不為零了。 解：若該恒力與開始時勻速運動的方向夾角小于90，則該恒力做正功，該質(zhì)點的動能一直增大，選項A正確；若該恒力與開始時勻速運動的方向相反，則該恒力先做負功，待速度減小到零后該恒力做正功，該質(zhì)點的動能先逐漸減小到零，再逐漸增大，選項B正確；若該恒力與開始時勻速運動的方向夾角大于90，則該恒力先做負功，后做正功，該質(zhì)點的動能先逐漸減小至某一非零的最小值，再逐漸增大，選項D正確. 小結(jié)：合外力與初速度的方向不確定，所以會有多種可能性，要分別討論，將所有的可能性討論完畢才算結(jié)束。 變式訓(xùn)練 （天津高考）一蹦極運動員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺下落，至最低點時距水面還有數(shù)米距離.假定空氣阻力可

7、忽略，運動員可視為質(zhì)點，下列說法正確的是（ ） A運動員到達最低點前重力勢能始終減小 B蹦極繩張緊后的下落過程中，彈力做負功，彈性勢能增加 C蹦極過程中，運動員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機械能守恒 D蹦極過程中，重力勢能的改變與重力勢能零點的選取有關(guān)（四川高考）如圖是“神舟”系列航天飛船返回艙返回地面的示意圖，假定其過程可簡化為：打開降落傘一段時間后，整個裝置勻速下降，為確保安全著陸，需點燃返回艙的緩沖火箭，在火箭噴氣過程中返回艙做減速直線運動，則（ ） A火箭開始噴氣瞬間傘繩對返回艙的拉力變小 B返回艙在噴氣過程中減速的主要原因是空氣阻力 C返回艙在噴氣過程中所受合外力可能做正功 D返回艙在

8、噴氣過程中處于失重狀態(tài) 例3 （惠州一調(diào)）（1）某行星有一質(zhì)量為m的衛(wèi)星，衛(wèi)星繞行星做勻速圓周運動，其運動半徑為r、周期為T，求行星的質(zhì)量（已知萬有引力常數(shù)為G） （2）鋼球質(zhì)量為m，沿光滑的軌道由靜止滑下，軌道形狀如圖所示，與光滑軌道相接的圓形軌道的半徑為R，要使小球沿光滑軌道恰能通過最高點，物體應(yīng)從離軌道最低點多高的地方開始滑下？ 分析：衛(wèi)星在運動過程中，由于只受萬有引力，所以機械能守恒。 解：（1）設(shè)行星的質(zhì)量為M，由行星對衛(wèi)星的萬有引力提供向心力得：，解得： (2)小鉛球恰能通過最高點時，N=0 最高點時，由牛頓第二定律得： 小球在下落過程中由機械能守恒定律得：，解得：h=2.5R 小

9、結(jié)：機械能守恒是有條件的，使用時一定要考慮條件。 變式訓(xùn)練 （上海高考）人造地球衛(wèi)星在運行過程中由于受到微小的阻力，軌道半徑將緩慢減小.在此運動過程中，衛(wèi)星所受萬有引力大小將_(填“減小”或“增大”)；其動能將_(填“減小”或“增大”).（茂名一模）設(shè)一衛(wèi)星在離地面高h處繞地球做勻速圓周運動，其動能為，重力勢能為，與該衛(wèi)星等質(zhì)量的另一衛(wèi)星在離地面高2h處繞地球做勻速圓周運動，其動能為，重力勢能為，則下列關(guān)系式中正確的是（ ） A B C D 例4 （汕尾模底）下圖是一道豎直放置的凹槽軌道，圓軌道部分的半徑為r，小球的質(zhì)量為，大小不計，重力加速度為g. (1)若小球在距離地面高為h=5r的B點從

10、靜止開始下落，小球通過圓軌道的最高點A時，軌道對小球的作用力大小為小球重力的2倍，求小球從開始下落到通過最高點A的過程中克服摩擦力做的功. (2)若軌道光滑，為了使小球在運動過程中不脫離軌道，求小球從靜止開始下落的B點離地面的豎直高度h的取值范圍？ Bh 分析：小球在運動過程中，受摩擦力，機械能不守恒，所以考慮動能定理。 解：(1)依牛頓第二定律，小球通過A點時 (1) 設(shè)小球從B點到A點的過程中克服摩擦力做的功為，依動能定理 (2) 由(1)、(2)得 (2)當(dāng)小球上升至與圓心同高度或低于圓心的位置時，速度已減為0，小球?qū)⒀剀壍雷鲌A周運動返回，不脫離軌道，依機械能守恒 當(dāng)小球通過最高點A時，

11、不脫離軌道，滿足 (3) 依機械能守恒(4) 由(3)、(4)得： 所以，為了使小球在運動過程中不脫離軌道，小球從靜止開始下落位置離地面的豎直高度h的取值范圍為： 小結(jié)：在處理運動問題時，用能量觀點建立方程比較實用，但要注意各動能定理、機械能守恒定律的使用條件，不能亂套公式。 變式訓(xùn)練 （上海高考）以初速為，射程為的平拋運動軌跡制成一光滑軌道.一物體由靜止開始從軌道頂端滑下，當(dāng)其到達軌道底部時，物體的速率為_，其水平方向的速度大小為_.、(重慶高考)小明站在水平地面上，手握不可伸長的輕繩一端，繩的另一端系有質(zhì)量為m的小球，甩動手腕，使球在豎直平面內(nèi)做圓周運動.當(dāng)球某次運動到最低點時，繩突然斷掉

12、，球飛行水平距離d后落地.如圖所示.已知握繩的手離地面高度為d，手與球之間的繩長為d，重力加速度為g.忽略手的運動半徑和空氣阻力. (1)求繩斷時球的速度大小和球落地時的速度大小v2. (2)向繩能承受的最大拉力多大？ (3)改變繩長，使球重復(fù)上述運動，若繩仍在球運動到最低點時斷掉，要使球拋出的水平距離最大，繩長應(yīng)是多少？最大水平距離為多少？ 例5 （東莞上末）如圖所示，一半徑為R的半圓形軌道BC與一水平面相連，C為軌道的最高點，一質(zhì)量為m的小球以初速度v0從圓形軌道B點進入，沿著圓形軌道運動并恰好通過最高點C，然后做平拋運動.求： (1)小球平拋后落回水平面D點的位置距B點的距離. (2)小

13、球由B點沿著半圓軌道到達C點的過程中，克服軌道摩擦阻力做的功. OABCDRv0vc 分析：小球先做圓周運動，注意不是勻速圓周，后做平拋運動。 解：(1)小球剛好通過C點，由牛頓第二定律： 小球做平拋運動，有： 解得小球平拋后落回水平面D點的位置距B點的距離： (2)小球由B點沿著半圓軌道到達C點，由動能定理： 解得小球克服摩擦阻力做功 小結(jié)：單個質(zhì)點在運動過程中，遇到有摩擦力做功問題，選用動能定理建立方程較方便。 變式訓(xùn)練 Rm（東莞上末）一個質(zhì)量為m的小蟲以不變的速率，從半徑為R的半球形的碗口爬行到碗的最低點的過程中，則（ ） A小蟲在爬行過程中受到的支持力不變 B小蟲在爬行過程中受到的摩擦力不變 C小蟲在爬行過程中受到的合力不變 D小蟲在爬行過程中動能不變（上海高考）如圖，一長為的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上，另一端固定一質(zhì)量為的小球.一水平向右的拉力作用于桿的中點，使桿以角速度勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)桿與水平方向成60時，拉力的功率為（ ） A B C D- 8 -