20xx粵教版高中物理必修2第四章機(jī)械能和能源章末整合(已修改)
2024-12-25 01:54 本頁面
【正文】 知識(shí)網(wǎng)絡(luò) 答案：在力的方向上發(fā)生一段位移 ?cosFs Fv 221mv 路徑 合外力對(duì)物體所做的功 在只有重力做功的情形下，物體的動(dòng)能和重力勢(shì)能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，而總機(jī)械能保持不變 章 末 整 合 090?? ,W為正 機(jī)械能和能源 功 概念：一個(gè)物體受到力的作用且 就說這個(gè)力對(duì)物體做了功。 公式： W= 090?? ,W=0 090?? ,W為 負(fù) 功是標(biāo)量，但有正負(fù) 動(dòng)能 標(biāo)量 表達(dá)式： Ek= 機(jī)械能 重力勢(shì)能 關(guān)系 WG=Ek2—Ek1=mv22/2—mv12/2 Ep=mgh(h 為重心到參 考平面的高度，標(biāo)量，有正負(fù) ) 彈性勢(shì)能 勢(shì)能 重力做功的特點(diǎn)：與 無關(guān)，重力做功與重力勢(shì)能的 動(dòng)能定理 內(nèi)容： 等于物體動(dòng)能的變化 W 合 =Ek2—Ek1=mv22/2—mv12/2 能源的開發(fā)與利用 能源及分類 能源危機(jī)及環(huán)境污染 未來能源 能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的方向性 能量之間的轉(zhuǎn)化 能量轉(zhuǎn)化與守恒定律 能量 瞬時(shí)功率 P= 平均功率 P=W/t 功率 表達(dá)式： Ep1+Ek1=Ep2+Ek2 內(nèi)容： 守恒條件：只有重力（或彈力）做功 機(jī)械能守恒定律 專題突破 專題一 功的判斷與計(jì)算 1．判斷力 F做功的方法 (1)看力 F與位移 s的夾角 α的大?。?α＝ 90176。，則 F 不 做功；若 α90176。，則 F做正功；若 α90176。，則 F 做負(fù)功 (或物體克服力 F 做功 )．此法常用于判斷恒力做功的情況． (2)看力 F與物體速度 v方向的夾角 α的大?。?α＝ 90176。，則 F 不做功；若 α90176。，則 F做正功；若 α90176。，則 F 做負(fù)功．此法常用于曲線運(yùn)動(dòng)情況． (3)看物體間是否有能量轉(zhuǎn)化． “功是能量轉(zhuǎn)化的量度 ”，若有能量轉(zhuǎn)化 (增大或減小 )，則必是有力做功．此法常用于兩個(gè)相聯(lián)系的物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況． 【例 1】如圖 4－ 1 所示，一輛玩具小車靜止在光滑的水平導(dǎo)軌上，一個(gè)小球用細(xì)繩懸掛在車上，由圖中位置無初速度釋放 ，則小球在下擺過程中，下列說法正確的是 ( ) 圖 4－ 1 A．繩的拉力對(duì)小球不做功 B．繩的拉力對(duì)小球做正功 C．小球所受的合力不做功 D．繩的拉力對(duì)小球做負(fù)功 解析：在小球向下擺動(dòng)的過程中，小車向右運(yùn)動(dòng)，繩對(duì)小車做正功，小車的動(dòng)能增加；因?yàn)樾∏蚝托≤嚱M成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，且小車的機(jī)械能增加，則小球的機(jī)械能一定減小，所以繩對(duì)小球的拉力做負(fù)功． 答案： D 2．變力做功的計(jì)算方法 對(duì)于功的定義式 W＝ ?cosFs ，其中的 F 是恒力，適用于求恒力做功，其中的 s 是力 F的作用點(diǎn)發(fā)生的位移， ? 是力 F 與位移 s 的夾角。在高中階段求變力做功問題，既是學(xué)生學(xué)習(xí)和掌握的難點(diǎn)，也是教師教學(xué)的難點(diǎn)。求變力做功的方法很多，比如用動(dòng)能定理、功率的表達(dá)式 PtW? 、功能關(guān)系、平均值、 sF? 圖像、微元累積法、轉(zhuǎn)換參考系等來求變力做功。 （ 1） 運(yùn)用功的公式求變力做功 求某個(gè)過程中的変力做功，可以通過 等效法把求該変力做功轉(zhuǎn)換成求與該変力做功相同的恒力的功，此時(shí)可用功定義式 W＝ ?cosFs 求恒力的功，從而可知該変力的功。等效轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵是分析清楚該変力做功到底與哪個(gè)恒力的功是相同的。 【例 2】人在 A點(diǎn)拉著繩通過一定滑輪吊起質(zhì)量 m=50Kg的物體，如圖 1所示，開始繩與水平方向夾角為 ?60 ，當(dāng)人勻速提起重物由 A點(diǎn)沿水平方向運(yùn)動(dòng) ms 2? 而到達(dá) B 點(diǎn)，此時(shí)繩與水平方向成 ?30 角，求人對(duì)繩的拉力做了多少功？ 【 解 析】 人對(duì)繩的拉力大小雖然始終等于物體的重力，但方向卻時(shí)刻在變，而已知的位移 s 方向一直水平，所以無法利用 W＝ ?cosFs 直接求拉力的功 .若轉(zhuǎn)換一下研究對(duì)象則不難發(fā)現(xiàn)，人對(duì)繩的拉力的功與繩對(duì)物體的拉力的功是相同的，而繩對(duì)物體的拉力則是恒力，可利用 W＝ ?cosFs 求了！ G ?60 ?30A B圖 1 設(shè)滑輪距地面的高度為 h，則： ? ? sh ?? ?? 60c o t30c o t 人由 A 走到 B 的過程中，重物上升的高度 h? 等于滑輪右側(cè)繩子增加的長度，即：?? 60sin30sin hhh ???， 人 對(duì) 繩 子 做 的 功 為 ：? ? ? ? JJm g shmgW 73213100013 ???????? （ 2） 運(yùn)用動(dòng)能定理求變力做功 動(dòng)能定理的表述：合外力對(duì)物體做功等于物體的動(dòng)能的改變，或外力對(duì)物體做功的代數(shù)和等于物體動(dòng)能的改變。對(duì)于一個(gè)物體在某個(gè)過程中的初動(dòng)能和末動(dòng)能可求，該過程其它力做功可求，那么該過程中変力做功可求。運(yùn)用動(dòng)能定理求變力做功關(guān)鍵是了解哪些外力做功以及確定物體運(yùn)動(dòng)的初動(dòng)能和末動(dòng)能。 【例 3】如圖 2 所示，原來質(zhì)量為 m 的小 球用長 L 的細(xì)線懸掛而靜止在豎直位置 .用水平拉力 F將小球緩慢地拉到細(xì)線與豎直方向成 θ角的位置的過程中，拉力 F做功為（ ） A. ?cosFL B. ?sinFL C. ? ??cos1?FL D. ? ??cos1?mgL 【解析】 很多同學(xué)會(huì)錯(cuò)選 B，原因是沒有分析運(yùn)動(dòng)過程，對(duì)Ｗ＝ FLcosθ來求功的適用范圍搞錯(cuò)，恒力做功可以直接用這種方法求，但變力做功不能直接用此法正確的分析， 小球的運(yùn)動(dòng)過程是緩慢的，因而任一時(shí)刻都可看作是平衡狀態(tài)，因此 F 的大小不斷變大， F 做的功是變力功，小球上升過程中只有重力和拉力做功 ，而整個(gè)過程的動(dòng)能改變?yōu)榱悖捎脛?dòng)能定理求解： 0????? KKGF EEWW 所以 ? ??c o s1 ???? m g LWW GF ，故 D 正確。 （ 3） 運(yùn)用 PtW? 求變力做功 涉及到機(jī)車的啟動(dòng)、吊車吊物體等問題，如果在某個(gè)過程中保持功率 P 恒定，隨著機(jī)車或物體速度的改變，牽引力也改變，要求該過程中牽引力的功，可以通過 PtW? 求変力做功。 【例 4】質(zhì)量為 5000Kg 的汽車，在平直公路上以 60kW 的恒定功率從靜止開始啟動(dòng)，速度達(dá)到 24m/s 的最大速度后，立即關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車從啟動(dòng)到最后停下通過的總位移為 1200m.運(yùn)動(dòng)過程中汽車所受的阻力不變 .求汽車運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 . 【解析】 牽引力是変力，該過程中保持功率 P 恒定，牽引力的功可以通過 PtW? 來求。汽車加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 1t ，由動(dòng)能 定理得： 0FPt f1 ??s 汽車達(dá)到最大速度時(shí)，牽引力和阻力大小相等，則 mfm vFFvP ??? 即mf vPF ? 可求得汽車加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為 ssvsP sFt mf 5024120
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