1、必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）考纲点击备考指导1.功和功率2.动能和动能定理3.重力做功与重力势能4.功能关系、机械能守恒及应用实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律1.准确掌握功、功率、动能、势能、机械能等重要概念及相关物理量的判断和计算。2.理解动能定理的含义，并能熟练应用动能定理解决问题。3.理解机械能守恒的条件，掌握机械能守恒定律的应用。4.熟练利用功能关系和能量守恒定律，结合牛顿运动定律、平抛运动和圆周运动、电磁学等相关内容处理综合性的问题。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）第1讲 功和功率知识点一 功
2、想一想下图为某人提包运动的情景图，试分析各图中该人提包的力做功的情况。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【提示】甲图中将包提起来的过程中，提包的力对包做正功，乙图中人提包水平匀速行驶时，提包的力不做功，丙图中人乘电梯上升过程中，提包的力对包做正功，丁图中人提包上楼的过程中，提包的力对包做正功。记一记1做功的两个必要条件力和物体在力的方向上发生的。2公式W，适用于恒力做功，其中为F、l方向间夹角，l为物体对地的位移。位移Flcos 必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）3功的正负判断夹角功的正负90力对物体做90力对物体做，或者说物体这个力做了功90力对物体正功负功克服不做功
3、必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）试一试1如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是()A轮胎受到地面的摩擦力做了负功B轮胎受到的重力做了正功C轮胎受到的拉力不做功D轮胎受到地面的支持力做了正功必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解析】根据力做功的条件，轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直，这两个力均不做功，B、D错误；轮胎受到地面的摩擦力与位移反向，做负功，A正确；轮胎受到的拉力与位移夹角小于90，做正功，C错误。【答案】A必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）知识点二 功率
4、想一想如图所示，用水平恒力F将物体m由静止开始从A位置拉至B位置，前进距离为l，设地面光滑时，力F做功为W1，做功的功率为P1，地面粗糙时，力F做功为W2，做功的功率为P2，试比较W1和W2及P1和P2的大小。【提示】力F做功的大小与有无摩擦力无关，W1W2，但有摩擦时，物体m由A到B的时间长，故有P1P2。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）记一记1物理意义描述力对物体。2公式(1)P(P为时间t内的平均功率)。(2)P(为F与v的夹角)。3额定功率机械时的最大功率。4实际功率机械时的功率，要求不大于。Fvcos 做功的快慢长时间工作实际工作额定功率必修二 第五章 机械能高考总复习
5、 物理（JK）试一试2一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从t0开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，在tt1时刻力F的瞬时功率是()【答案】C必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）计算功的方法(1)恒力做的功：直接用WFlcos 计算。(2)合外力做的功：方法一：先求合外力F合，再用W合F合lcos 求功。方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3，再应用W合W1W2W3求合外力做的功。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(3)变力做的功：应用动能定理求解。用WPt求解，其中变力的功率P不变。常用方法还有转换法、微元法、图像法、平均力法等，求解时根据条件灵活选择。必
6、修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【例1】如图所示，建筑工人通过滑轮装置将一质量是100 kg的料车沿30角的斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L是4 m，若不计滑轮的质量和各处的摩擦，g取10 m/s2，求这一过程中：(1)人拉绳子的力做的功；(2)料车的重力做的功；(3)料车受到的各力对料车做的总功。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解题探究】(1)请对料车进行受力分析，它受到哪些力，哪些力不做功？受到的力：。不做功的力：。(2)有几根绳子在拉料车？拉力大小F与料车的重力有何关系？【提示】两根绳子拉料车，F mgsin 30。(3)计算总功的方法有哪些？本题采用哪种方
7、法计算总功？重力、斜面的支持力、绳子的拉力斜面的支持力必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【提示】有两种方法求总功：先求出各力的功，再代数相加；先求出合力，再求出合力的功。本题采用第二种方法求总功较方便。【自主解答】_【答案】(1)2 000 J(2)2 000 J(3)0必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【总结提升】计算功时应注意的三个问题(1)公式WFlcos 中位移“l”的意义：力对平动的物体(可看做质点)做功，“l”为物体上每一点的位移(即受力质点对地的位移)；若受力物体发生转动或形变，“l”应取作用点的位移；“l”的取值一般以大地为参考系。必修二 第五章 机械能
8、高考总复习 物理（JK）(2)力的独立性原理：求某个力做的功仅与该力及物体沿该力方向的位移有关，而与其他力是否存在、是否做功无关。(3)一对作用力和反作用力的做功问题：一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负，也可能为零。一对相互作用的摩擦力做的总功可能为零(静摩擦力)、可能为负(滑动摩擦力)，但不可能为正。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）变式训练1 一质量为m的小球，用长为L的轻绳悬挂在O点，小球在水平力F作用下，开始由平衡位置P点缓慢地移动到Q点，此时绳与竖直方向的偏角为，如图所示，则力F所做的功为()AmgLcos BmgL(1cos)CFLsin DF
9、Lcos 必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解析】小球受重力、水平拉力和绳子拉力的作用，其中绳子拉力对小球不做功，水平拉力对小球做功设为W，小球克服重力做功mgL(1cos)。小球缓慢移动时可认为动能始终为0，根据动能定理有：WmgL(1cos)0，所以WmgL(1cos)。【答案】B必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）1平均功率的计算(1)利用P。(2)利用PFvcos，其中v为物体运动的平均速度。2瞬时功率的计算(1)利用公式PFvcos，其中v为t时刻的瞬时速度。(2)利用公式PFvF，其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度。(3)利用公式PFvv，其中Fv为
10、物体受的外力F在速度v方向上的分力。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【例2】如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是()A逐渐增大B逐渐减小C先增大，后减小D先减小，后增大必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解题探究】(1)小球做何种运动，所受水平拉力F与重力mg间满足何种关系(设细线与竖直方向夹角为)?小球的运动性质为。小球所受水平拉力F与重力mg的关系为。(2)拉力F的瞬时功率PFvcos。【自主解答】_【答案】A匀速圆周运动Fmgtan mgvsin 必修二
11、第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【答案】AD必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）1两种启动方式的比较必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【例3】(2013宜春模拟)在检测某款电动车性能的某次实验中，质量为8102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，
12、并描绘出F图像如图所示(图中AB、BO均为直线)。假设电动车行驶中所受的阻力恒定。(1)根据图线ABC，判断该电动车做什么运动，并计算电动车的额定功率；(2)求此过程中电动车做匀加速直线运动的加速度的大小；(3)电动车由静止开始运动，经过多长时间速度达到v12 m/s?必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解题探究】(1)图像的斜率表示什么物理量？在BC段上斜率的意义是什么？【提示】斜率kFvP，BC段斜率不变，说明BC段牵引力的功率是恒定的。(2)图像中的C点对应电动车的速度为，恰好为电动车的速度。【自主解答】_15 m/s最大必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解析】
13、(1)分析图线可知：图线AB段代表的过程为牵引力F不变，阻力Ff不变，电动车由静止开始做匀加速直线运动；图线BC段的斜率表示电动车的功率P，P不变，为额定功率，达到额定功率后，则电动车所受牵引力逐渐减小，做加速度减小的变加速直线运动，直至达最大速度15 m/s；此后电动车做匀速直线运动。由图像可得，当达到最大速度vmax15 m/s时，牵引力为Fmin400 N故恒定阻力FfFmin400 N额定功率PFminvmax6103 W必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【答案】(1)AB段表示电动车做匀加速直线运动，BC段表示电动车做加速度逐渐减小的变加速直线运动6103 W(2)2 m
14、/s2(3)1 s必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【总结提升】分析机车启动问题时应注意的事项(1)机车启动的方式不同，机车运动的规律就不同，因此机车启动时，其功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律也不相同，分析图像时应注意坐标轴的意义及图像变化所描述的规律。(2)恒定功率下的加速一定不是匀加速，这种加速过程发动机做的功可用WPt计算，不能用WFl计算(因为F为变力)。(3)以恒定牵引力加速时的功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用WFl计算，不能用WPt计算(因为功率P是变化的)。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）变式训练3(2013浙江理综)如图所示，水
15、平木板上有质量m1.0 kg的物块，受到随时间t变化的水平拉力F作用，用力传感器测出相应时刻物块所受摩擦力Ff的大小。取重力加速度g10 m/s2，下列判断正确的是()A5 s内拉力对物块做功为零B4 s末物块所受合力大小为4.0 NC物块与木板之间的动摩擦因数为0.4D6 s9 s内物块的加速度大小为2.0 m/s2必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【答案】D必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）曲线运动中功的计算【典例】如图所示，一质量m2.0 kg的物体在大小恒为15 N的拉力F作用下，从半径R5.0 m的圆弧的A端沿圆弧缓慢运动到B端(圆弧在竖直平面内)，拉力F的方
16、向与过该点的圆弧的切线的夹角始终为37。圆弧所对应的圆心角为60，BO边为竖直方向。求这一过程中(g取10 m/s2)：(1)拉力F做的功；(2)重力mg做的功；(3)圆弧面对物体的支持力FN做的功；(4)圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【深度剖析】(1)物体做曲线运动，但拉力与物体的运动方向之间的夹角始终为37，所以可应用公式WFs路程cos 来求解。WFFs路程cos 37Fs弧cos 37F Rcos 3762.8 J。(2)重力mg做的功WGmgR(1cos 60)50 J。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(3)物体受到的支持
17、力FN始终与物体的运动方向垂直，所以WFN0。(4)因为物体在拉力F的作用下缓慢移动，动能不变，由动能定理可知：WFWGWFf0，则WFf12.8 J。【答案】(1)62.8 J(2)50 J(3)0(4)12.8 J必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）变式训练 如图所示，一个人推磨，其推磨杆的力的大小始终为F，与磨杆始终垂直，作用点到轴心的距离为r，磨盘绕轴缓慢转动。则在转动一周的过程中推力F做的功为()A0B2rFC2Fr D2rF必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解析】磨盘转动一周，力的作用点的位移为0，但不能直接套用WFlcos 求解，因为在转动过程中推力F为变
18、力。我们可以用微元的方法来分析这一过程。由于F的方向在每时刻都保持与作用点的速度方向一致，因此可把圆周划分成很多小段来研究，如图所示，当各小段的弧长si足够小(si0)时，F的方向与该小段的位移方向一致，所以有：WFFs1Fs2Fs3FsiF2r2rF(这等效于把曲线拉直)。【答案】B必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）1(2014河北邯郸期中考试)如图所示，光滑的斜劈放在水平面上，斜面上用固定的竖直板挡住一个光滑球。当整个装置沿水平面以速度v匀速运动时，以下说法中正确的是()A小球的重力不做功B斜面对球的弹力不做功C挡板对球的弹力不做功D以上三种说法都正确必修二 第五章 机械能高考
19、总复习 物理（JK）【解析】重力方向与位移方向垂直，所以不做功，斜面对球的弹力做正功，挡板对球的弹力做负功，故选项A正确。【答案】A必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）2位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向上的恒力F2，物体做速度为v2的匀速运动，且F1与F2功率相同。则可能有()AF2F1v1v2BF2F1v1v2CF2F1v1v2 DF2F1v1v2必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解析】设F2与水平方向成角，由题意知：F1v1F2v2cos，因cos 1，故F1v1F2v2。当F2F1时，一定有v1v2，故选项A错误、B
20、正确。当F2F1时，有v1v2、v1v2、v1v2三种可能，故选项C错误。当F2F1时，一定有v1v2，故D选项正确。【答案】BD必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）3如图，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球。一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度匀速转动，当杆与水平方向成60时，拉力的功率为()【答案】C必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）4汽车在平直的公路上以恒定的功率启动，设阻力恒定，则下列图中关于汽车运动过程中加速度、速度随时间变化的关系，以下判断正确的是()必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）A汽车的加速度时间图像可用图
21、乙描述B汽车的速度时间图像可用图甲描述C汽车的加速度时间图像可用图丁描述D汽车的速度时间图像可用图丙描述【答案】BC必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）5(2013四川理综)在如图所示的竖直平面内，物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接，分别静止于倾角37的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上，轻绳与对应平面平行。劲度系数k5 N/m的轻弹簧一端固定在O点，一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连，弹簧处于原长，轻绳恰好拉直，DM垂直于斜面。水平面处于场强E5104N/C、方向水平向右的匀强电场中。已知A、B的质量分别为mA0.1 kg和mB0.2 kg，B所带电荷量q41
22、06 C。设两物体均视为质点，不计滑轮质量和摩擦，绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，B电量不变。取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）(1)求B所受静摩擦力的大小；(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F，使A以加速度a0.6 m/s2开始做匀加速直线运动。A从M到N的过程中，B的电势能增加了Ep0.06 J。已知DN沿竖直方向，B与水平面间的动摩擦因数0.4。求A到达N点时拉力F的瞬时功率。必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【解析】(1)F作用之前，A、B处于静止状态。设B所受静摩擦力大小为f0，A、B间绳中张力为T0，有对A：T0mAgsin 对B：T0qEf0联立式，代入数据解得f00.4 N(2)物体A从M点到N点的过程中，A、B两物体的位移均为s，A、B间绳子张力为T，有qEsepTmBgqEmBa必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）【答案】(1)0.4 N(2)0.528 W必修二 第五章 机械能高考总复习 物理（JK）
