2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功章末總結(jié)學(xué)案 滬科版必修2.doc
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第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 章末總結(jié) 一、功和功率的計(jì)算 1.功的計(jì)算方法 (1)利用W=Fscos α求功,此時(shí)F是恒力. (2)利用動(dòng)能定理或功能關(guān)系求功. (3)利用W=Pt求功. 2.功率的計(jì)算方法 (1)P=:此式是功率的定義式,適用于任何情況下功率的計(jì)算,但常用于求解某段時(shí)間內(nèi)的平均功率. (2)P=Fvcos α:此式一般計(jì)算瞬時(shí)功率,但當(dāng)速度為平均速度時(shí),功率為平均功率. 例1 質(zhì)量為m=20 kg的物體,在大小恒定的水平外力F的作用下,沿水平面做直線運(yùn)動(dòng).0~2 s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相反,2~4 s內(nèi)F與運(yùn)動(dòng)方向相同,物體的v-t圖像如圖1所示,g 取10 m/s2,則( ) 圖1 A.拉力F的大小為100 N B.物體在4 s時(shí)拉力的瞬時(shí)功率為120 W C.4 s內(nèi)拉力所做的功為480 J D.4 s內(nèi)物體克服摩擦力做的功為320 J 答案 B 解析 由題圖可得:0~2 s內(nèi)物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為:a1== m/s2=5 m/s2,勻減速過程有F+f=ma1.勻加速過程加速度大小為a2== m/s2=1 m/s2,有F-f=ma2,解得f=40 N,F(xiàn)=60 N,故A錯(cuò)誤.物體在4 s時(shí)拉力的瞬時(shí)功率為P=Fv=602 W=120 W,故B正確.4 s內(nèi)物體通過的位移為s=(210-22)m=8 m,拉力做功為W=-Fs=-480 J,故C錯(cuò)誤.4 s內(nèi)物體通過的路程為x=(210+22) m=12 m,摩擦力做功為Wf=-fx=-4012 J=-480 J,故D錯(cuò)誤. 針對訓(xùn)練 1 如圖2所示,兩個(gè)完全相同的小球A、B,在同一高度處以相同大小的初速度v0分別水平拋出和豎直向上拋出,不計(jì)空氣阻力,則( ) 圖2 A.兩小球落地時(shí)速度相同 B.兩小球落地時(shí)重力的功率相等 C.從開始運(yùn)動(dòng)至落地,重力對兩小球做功相同 D.從開始運(yùn)動(dòng)至落地,重力對兩小球做功的平均功率相等 答案 C 解析 由動(dòng)能定理可得兩球落地時(shí)速度大小相等,但落地時(shí)的速度方向不相同,故速度不相同,A項(xiàng)錯(cuò)誤.重力在落地時(shí)的瞬時(shí)功率P=mgvcos α,α為重力與速度方向的夾角,由于α不相等,故兩小球落地時(shí)重力的功率不相等,B項(xiàng)錯(cuò)誤.重力做功取決于下降的高度h,從開始運(yùn)動(dòng)至落地h相等,故重力對兩小球做功相同,C項(xiàng)正確.重力做功的平均功率P=,兩球運(yùn)動(dòng)的時(shí)間不相等,故重力對兩小球做功的平均功率不相等,D項(xiàng)錯(cuò)誤. 二、對動(dòng)能定理的理解及在多過程問題中的應(yīng)用 動(dòng)能定理一般應(yīng)用于單個(gè)物體,研究過程可以是直線運(yùn)動(dòng),也可以是曲線運(yùn)動(dòng);既適用于恒力做功,也適用于變力做功;既適用于各個(gè)力同時(shí)作用在物體上,也適用于不同的力分階段作用在物體上,凡涉及力對物體做功過程中動(dòng)能的變化問題幾乎都可以使用,但使用時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn): 1.明確研究對象和研究過程,確定初、末狀態(tài)的速度情況. 2.對物體進(jìn)行正確的受力分析(包括重力、彈力等),弄清各力做功大小及功的正、負(fù)情況. 3.有些力在運(yùn)動(dòng)過程中不是始終存在,物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、受力等情況均發(fā)生變化,則在考慮外力做功時(shí),必須根據(jù)不同情況分別對待,正確表示出總功. 4.若物體運(yùn)動(dòng)過程中包含幾個(gè)不同的子過程,解題時(shí),可以分段考慮,也可視為一個(gè)整體過程考慮,列出動(dòng)能定理方程求解. 例2 一列火車由機(jī)車牽引沿水平軌道行駛,經(jīng)過時(shí)間t,其速度由0增大到v.已知列車總質(zhì)量為M,機(jī)車功率P保持不變,列車所受阻力f為恒力.求這段時(shí)間內(nèi)列車通過的路程. 答案 解析 以列車為研究對象,列車水平方向受牽引力和阻力.設(shè)列車通過的路程為x.據(jù)動(dòng)能定理WF-Wf=Mv2-0,因?yàn)榱熊嚬β室欢?,?jù)P=可知牽引力的功WF=Pt,Pt-fx=Mv2,解得x=. 例3 滑板運(yùn)動(dòng)是極限運(yùn)動(dòng)的鼻祖,許多極限運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目均由滑板項(xiàng)目延伸而來.如圖3是滑板運(yùn)動(dòng)的軌道,BC和DE是兩段光滑圓弧形軌道,BC段的圓心為O點(diǎn),圓心角為60,半徑OC與水平軌道CD垂直,水平軌道CD段粗糙且長8 m.某運(yùn)動(dòng)員從軌道上的A點(diǎn)以3 m/s的速度水平滑出,在B點(diǎn)剛好沿軌道的切線方向滑入圓弧形軌道BC,經(jīng)CD軌道后沖上DE軌道,到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度減為零,然后返回.已知運(yùn)動(dòng)員和滑板的總質(zhì)量為60 kg,B、E兩點(diǎn)到水平軌道CD的豎直高度分別為h和H,且h=2 m,H=2.8 m,g取10 m/s2.求: 圖3 (1)運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB; (2)軌道CD段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ; (3)通過計(jì)算說明,第一次返回時(shí),運(yùn)動(dòng)員能否回到B點(diǎn)?如能,請求出回到B點(diǎn)時(shí)速度的大??;如不能,則最后停在何處? 答案 (1)6 m/s (2)0.125 (3)不能回到B處,最后停在D點(diǎn)左側(cè)6.4 m處或C點(diǎn)右側(cè)1.6 m處 解析 (1)由題意可知:vB= 解得:vB=6 m/s. (2)從B點(diǎn)到E點(diǎn),由動(dòng)能定理可得:mgh-μmgxCD-mgH=0-mvB2 代入數(shù)據(jù)可得:μ=0.125. (3)設(shè)運(yùn)動(dòng)員能到達(dá)左側(cè)的最大高度為h′,從B到第一次返回左側(cè)最高處,根據(jù)動(dòng)能定理得: mgh-mgh′-μmg2xCD=0-mvB2 解得h′=1.8 m- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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