2020高考物理浙江专用版大二轮课件:专题二 能量与动量 第4讲 .pdf
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1、专题二 能量与动量 第一部分 专题复习 专题定位 1.掌握功、功率相关的分析与计算方法; 2.深刻理解功能关系; 3.综合应用动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律,结合动力学方法解 决多运动过程问题; 4.掌握动量定理和动量守恒定律; 5.综合应用动量和能量观点解决复杂问题. 第4讲 功和功率 功能关系 题型1 功与功率的分析与计算 内容索引 NEIRONGSUOYIN 题型2 动能定理的应用 题型3 功能关系的理解和应用 题型4 动力学与能量观点的综合应用 功与功率的分析与计算 题型1 相关知识链接 1.功的计算 (1)单个恒力的功 WFlcos (2)合力为恒力的功 先求合力,再求WF合
2、lcos WW1W2 2.功率的计算 (2)PFv,若v为瞬时速度,P为瞬时功率,若v为平均速度,P为平均功率. 注意:力F与速度v方向不在同一直线上时功率为Fvcos . (3)机车启动问题 以恒定功率启动以恒定加速度启动 Pt图象与 vt图象 运动规律 OA段:做加速度逐渐减小的 变加速直线运动; AB段:做速度为vm的匀速直 线运动 OA段:以加速度a做匀加速直线运动; AB段:做加速度逐渐减小的变加速直 线运动; BC段:做速度为vm的匀速直线运动 过程分析 AB段:FF阻a0P额 F阻vm 规律方法提炼 变力功的计算 (1)若力大小恒定,且方向始终沿轨迹切线方向,可用力的大小跟路程的
3、乘积计算 (2)力的方向不变,大小随位移线性变化可用W lcos 计算 (3)已知Fl图象,功的大小等于“面积” (4)一般变力只能用动能定理求解 例1 (2019嘉、丽3月联考)如图所示,篮球运动员平筐扣篮,起跳后头顶与篮筐齐 平.若图中篮筐距地高度2.9 m,球员竖直起跳,则其平筐 扣篮过程中克服重力所做的功及离地时重力瞬时功率约为 A.900 J,2 000 W B.900 J,4 000 W C.500 J,1 000 W D.2 000 J,4 000 W 解析 篮球运动员的身高约为1.8 m,则跳起的高度h2.9 m1.8 m1.1 m 篮球运动员的体重约为mg800 N, 则起跳
4、过程中克服重力做的功Wmgh880 J900 J 起跳时的速度为v ,则根据位移速度关系可得:v22gh, 解得v 4.7 m/s 离地时重力瞬时功率约为Pmgv3 760 W4 000 W,故B正确,A、C、D 错误. 拓展训练1 (2019山东烟台市第一学期期末)把两个相同的小球从离地面相同高度处, 以相同大小的初速度v分别沿竖直向上和水平向右方向抛出,不计空气阻力.则下列 说法中正确的是 A.两小球落地时速度相同 B.两小球落地时,重力的瞬时功率相同 C.从小球抛出到落地,重力对两小球做的功相等 D.从小球抛出到落地,重力对两小球做功的平均功率相等 拓展训练2 (2019浙南名校联盟高三
5、期末)袋鼠跳是一项很有趣的运动.如图所示, 一位质量m60 kg的老师参加袋鼠跳游戏,全程10 m,假设该老师从起点到终点用 了相同的10跳,每一次跳起后,重心上升最大高度为h0.2 m.忽略空气阻力,下列 说法正确的是 A.该老师起跳时,地面对该老师做正功 B.该老师每跳跃一次克服重力做功的功率约为300 W C.该老师从起点到终点的时间可能是7 s D.该老师从起点到终点的时间可能是4 s 例2 (多选)发动机额定功率为P0的汽车在水平路面上从静止开始先匀加速启动,最 后达到最大速度并做匀速直线运动,已知汽车所受路面阻力恒为Ff,汽车刚开始启 动时的牵引力和加速度分别为F0和a0,如图所示
6、描绘的是汽车在这一过程中速度随 时间以及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象,其中正确的是 解析 汽车由静止开始匀加速启动时,a一定,根据vat知v增大,由FmaFf知F 一定,根据PFv知v均匀增大,功率P也均匀增大,达到P额后,功率保持不变,v继 续增大, 动能定理的应用 题型2 1.表达式:W总Ek2Ek1. 2.五点说明 (1)W总为物体在运动过程中所受各力做功的代数和. (2)动能增量Ek2Ek1一定是物体在末、初两状态的动能之差. (3)动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动. (4)动能定理既适用于恒力做功,也适用于变力做功. (5)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可
7、以分阶段作用. 相关知识链接 1.基本思路 (1)确定研究对象和物理过程; (2)进行运动分析和受力分析,确定初、末速度和各力做功情况,利用动能定理全过 程或者分过程列式. 2.“两点一过程” (1)“两点”:指初、末状态及对应的动能Ek1、Ek2. (2)“一过程”:指从初状态到末状态的运动过程及合力做的功W合. 3.在功能关系中的应用 (1)对于物体运动过程中不涉及加速度和时间,而涉及力和位移、速度的问题时,一 般选择动能定理,尤其是曲线运动、多过程的直线运动等. (2)动能定理也是一种功能关系 ,即合外力做的功(总功)与动能变化量一一对应. 规律方法提炼 例3 如图所示为一滑梯的实物图,
8、滑梯的斜面段长度L5.0 m,高度h3.0 m,为 保证小朋友的安全,在水平地面上铺设了安全地垫.水平段与斜面段平滑连接,小朋 友在连接处速度大小不变.某小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下,经斜面底端后水平 滑行一段距离,停在水平地垫上.已知小朋友质量为m20 kg,小朋友在斜面上受到 的平均阻力Ff188 N,在水平段受到的平均阻力Ff2100 N.不计空气阻力,取重力 加速度g10 m/s2.求: (1)小朋友在斜面顶端滑下的过程中克服摩擦力做的功; 答案 440 J 解析 小朋友在斜面滑下的过程中克服摩擦力做的功为:Wf1Ff1L885 J440 J (2)小朋友滑到斜面底端时的速度v的大小
9、; 答案 4 m/s 代入数据解得:v4 m/s (3)为使小朋友不滑出水平地垫,地垫的长度x至少多长. 答案 1.6 m 解析 小朋友在水平地垫上运动的过程,由动能定理得: 解得:x1.6 m. 拓展训练3 (多选)(2019宁夏银川市质检)如图所示为一滑草场.某条滑道由上、下两 段高均为h,与水平面倾角分别为45和37的滑道组成,滑草车与草地之间的动摩擦 因数为.质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑,经过上、下两段滑道后, 最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失,sin 370.6, cos 370.8).则 解析 对整段过程,由动能定理知 载人滑草车克服摩
10、擦力做功为mg2h,故A正确,C错误; 滑草车在下段滑道时,对其受力分析如图: 沿斜面方向:F合mgsin 37FN 垂直斜面方向:FNmgcos 37 知滑草车在下段滑道做匀减速直线运动 由以上分析知滑草车到达两段滑道交接处时速度最大,由动能定理知: 拓展训练4 在赛车场上,为了安全起见,车道外围都固定上废旧轮胎作为围栏,当 车碰撞围栏时起缓冲器作用.为了检验废旧轮胎的缓冲效果,在一次模拟实验中用轻 弹簧来代替废旧轮胎,实验情景如图所示,水平放置的轻弹簧左侧固定于墙上,处 于自然状态,开始赛车在A处且处于静止状态,距弹簧自由端的距离L11 m.当赛车 启动时,产生水平向左的恒为F24 N的牵
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