[高三理化生]高考綜合復(fù)習(xí)機(jī)械能專題(已改無錯字)
2023-02-09 16:09:14 本頁面
【正文】 。設(shè)某一時刻小球通過軌道的最低點(diǎn)，此時繩子所受拉力為 7 ，此后小球繼續(xù)做圓周運(yùn)動，經(jīng)過半個圓周恰能通過最高點(diǎn)，則在此過程中小球克服空 氣阻力所做的功為（ ） A． B． C． D． 思路點(diǎn)撥： 小球所受空氣阻力時刻在變化，運(yùn)動情況和受力情況均比較復(fù)雜，用 動能定理求解比較容易。 解析： 小球在最低點(diǎn)： 得 小球在最高點(diǎn)： 得 根據(jù)動能定理有： 得 ，故 C選項(xiàng)正確。 答案： C 總結(jié)升華： 求解變力的功時最常用的方法是利用動能定理或功能關(guān)系從能量的角度來解決。 另外還有一些方法如：①將變力轉(zhuǎn)化為恒力；②平均方法（僅大小變化且為線性變化的力）；③利 用 圖象的面積；④利用 （功率恒定時）。 舉一反三 【變式】 如圖所示，質(zhì)量為 m 的物塊與轉(zhuǎn)臺之間能出現(xiàn)的最大靜摩擦力為物塊重力的 k倍，它與轉(zhuǎn)軸 相距 R。物塊隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到一定值時，物塊即將在轉(zhuǎn) 臺上滑動，在物塊由靜止到開始滑動前的這一過程中，轉(zhuǎn)臺對物 塊做的功為（ ） A． B． 0 C． D． 答案： A 解析： 物塊在開始滑動時最大靜摩擦力是圓周運(yùn)動的向心力，故 ，所以 則由動能定理 得 故選 A。 類型三 —— 動能定理的綜合應(yīng)用 在應(yīng)用動能定理解題時，應(yīng)注意受力分析和過程分析，先確定受力分析，確定各個力是否做功及做功正負(fù)，后進(jìn)行過程分析以確定物體的初、末狀態(tài)即動能的變化。同時要注意物體過程中物體機(jī)械能的損失和物體合運(yùn)動與分運(yùn)動的關(guān)系。 一個質(zhì)量為 4kg的物體靜止在足夠大的水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù) 。從 開始，物體受到一個大小和方向呈周期性變化的水平力 F 作用，力 F隨時間的變化規(guī)律如圖所示。求 83秒內(nèi)物體的位移大小和力 F對物體所做的功。 取。 思路點(diǎn)撥： 通過對物體運(yùn)動過程的分析，應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動方程，找出其位移關(guān)系，應(yīng)用動能定理就可以輕松解決問題。 解析： 物體所受的摩擦力 在每個周期內(nèi)的前 2s，物體運(yùn)動的加速度大小為： 后 2s，物體運(yùn)動的加速度大小為： m/s2，由于 ， 經(jīng)過 2s的加速，速度達(dá)到 =4m/s，再經(jīng)后 2s減速為零。 物體在一個周期內(nèi)的位移為 =8m 物體在 82s 內(nèi)的位移為 =164m 在第 83s內(nèi)，物體的速度由 v=4m/s減為 =2m/s，發(fā)生的位移為=3m 所以 83s內(nèi)物體的位移大小為 s=167m 由動能定理，此過程中拉力 F做功為 =676J。 總結(jié)升華： 本題涉及牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)的知識以及運(yùn)動定理的應(yīng)用，求解本題的關(guān)鍵是認(rèn)真分析物理過程，主要考查分析、推理和綜合能力。 舉一反三 【變式】 如圖所示，輕質(zhì)彈簧的勁度系數(shù)為 k，下面懸掛一個質(zhì)量為 m的砝碼 A，手持木板 B托住 A緩慢向上壓彈簧，至某一位置靜止 .此時如果撤去 B，則 A的瞬時加速度為 。現(xiàn)用手控制 B使之以 的加速度向下做勻加速直線運(yùn)動。求： （ 1）砝碼 A能夠做勻加速運(yùn)動的時間？ （ 2）砝碼 A做勻加速運(yùn)動的過程中，彈簧彈力對它做了多少功 ?木板 B對它的支持力做了多少功？ 解析： （ 1） 設(shè)初始狀態(tài)彈簧壓縮量為 ，則 k ＋ mg=m 可得 = 當(dāng) B以 勻加速向下運(yùn)動時，由于 a＜ g， 所以彈簧在壓縮狀態(tài)時 A、 B不會分離，分離時彈簧處于伸長狀態(tài) 設(shè)此時彈簧伸長量為 ，則 mg－ k = m 可得 = A勻加速運(yùn)動的位移 s= ＋ = s= 解得 （ 2） ∵ = ∴這一過程中彈簧對物體 A的彈力做功為 0 A、 B分離時 由動能定理得 代入得 。 第三部分 實(shí)驗(yàn)：探究動能定理 內(nèi)容展示 實(shí)驗(yàn)?zāi)康? 通過實(shí)驗(yàn)得出質(zhì)量一定時，力對物體做的功與物體動能的關(guān)系 實(shí)驗(yàn)器材 橡皮筋、打點(diǎn)計時器、小車、紙帶、復(fù)寫紙、電源、導(dǎo)線、刻度尺、木板、釘子 實(shí)驗(yàn)原理 如圖小車在橡皮筋的 作用下彈出，沿木板滑行。當(dāng)我們用 2條、 3條??同樣的橡皮筋進(jìn)行第 2次、第 3次??實(shí)驗(yàn)時，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都保持一致，那么，第 2次、第 3次??實(shí)驗(yàn)沖橡皮筋對小車做的功就是第一次的 2倍、 3倍??如果把第一次實(shí)驗(yàn)時橡皮筋所做的功記為 W ，以后各次做的功就是 2W、 3W??。 由于橡皮筋做功而使小車獲得的速度可以由紙帶和打點(diǎn)計時器測出，也可以用其他方法測出。這樣，進(jìn)行若干次測量，就得到若干組功和速度的數(shù)據(jù)。 以橡皮筋對小車做的功為縱坐標(biāo)，小車獲得的速度為橫坐標(biāo)，以第一次實(shí)驗(yàn)時的功 W為單位，作出 曲線即功一 — 速度曲線。分析這條曲線，可以得知橡皮筋對小車做的功與小車獲得的速度的定量關(guān)系。 實(shí)驗(yàn)步驟 1．按圖組裝好實(shí)驗(yàn)器材，由于小車在運(yùn)動中會受到阻力，把木板略微傾斜，作為補(bǔ)償。 2．先用一條橡皮筋進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，把橡皮筋拉伸一定長度，理清紙帶，接通電源，放開小車。 3．換用紙帶，改用 2條、 3條??同樣的橡皮筋進(jìn)行第 2次、第 3次??實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)中橡皮筋拉伸的長度都相同。 4．由紙帶算出小車獲得的速度，把第 1次實(shí)驗(yàn)獲得的速度記為 ，第 2次、第 3次??記為 。 5．對測量數(shù)據(jù)進(jìn)行估計，大致判斷兩個量可能的關(guān)系，然后以 W為縱坐標(biāo)， （或 v， 為橫坐標(biāo)作圖。 方法攻略
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