（新教材）2022年高中物理（浙江）人教版必修第二册课件：第八章　机械能守恒定律 阶段提升课 .ppt

1、阶段提升课 第八章 知识体系知识体系思维导图思维导图 考点整合考点整合素养提升素养提升 【核心素养核心素养物理观念物理观念】 考考 点点 功与功率的计算方法功与功率的计算方法( (难度难度) ) 1.1.常见力做功的特点常见力做功的特点: : 做功的力做功的力 做功特点做功特点 重力重力 与路径无关与路径无关, ,与物体的重力和初、末与物体的重力和初、末 位置的高度差有关位置的高度差有关,W,WG G=mg=mg h h 静摩擦力静摩擦力 可以做正功、做负功、不做功可以做正功、做负功、不做功 滑动摩擦力滑动摩擦力 可以做正功、做负功、不做功可以做正功、做负功、不做功 一对静摩擦力一对静摩擦力

2、总功为零总功为零 一对滑动摩擦一对滑动摩擦 力力 总功为负功总功为负功,W,W总 总= =- -F Ff fx x相对相对 机车牵引力机车牵引力 P P不变时不变时,W=Pt;F,W=Pt;F不变时不变时,W=F,W=Fl 2.2.功和功率的求解方法功和功率的求解方法: : (1)(1)功的计算方法功的计算方法: : 利用利用W=FW=Flcoscos 求功求功, ,此时此时F F是恒力。是恒力。 利用动能定理或功能关系求功。利用动能定理或功能关系求功。 利用利用W=PtW=Pt求功。求功。 (2)(2)功率的计算方法功率的计算方法: : P=P= : :此式是功率的定义式此式是功率的定义式,

3、 ,适用于任何情况下功率的计算适用于任何情况下功率的计算, ,但常用于求解某但常用于求解某 段时间内的平均功率。段时间内的平均功率。 P=FvcosP=Fvcos , ,此式一般计算瞬时功率此式一般计算瞬时功率, ,但当速度为平均速度但当速度为平均速度 时时, ,功率功率 为平为平 均功率。均功率。 W t vP 【名师支招名师支招】 【素养评价素养评价】 1.(20201.(2020青岛高一检测青岛高一检测) )某物体在变力某物体在变力F F作用下沿水平方向做直线运动作用下沿水平方向做直线运动, ,物体的质物体的质 量量m=10 kg,Fm=10 kg,F随物体的坐标随物体的坐标x x的变化

4、情况如图所示。若物体从坐标原点由静止出发的变化情况如图所示。若物体从坐标原点由静止出发, , 不计一切摩擦。借鉴教科书中学习直线运动时由不计一切摩擦。借鉴教科书中学习直线运动时由v v- -t t图像求位移的方法图像求位移的方法, ,结合其他结合其他 所学知识所学知识, ,根据图示的根据图示的F F- -x x图像可求出物体运动到图像可求出物体运动到x=16 m x=16 m 处时的速度大小处时的速度大小 为为 ( ( ) ) A.3 m/sA.3 m/s B.4 m/sB.4 m/s C.2C.2 m/sm/s D.D. m/sm/s 217 2.(2.(多选多选)(2020)(2020天津

5、等级考天津等级考) )复兴号动车在世界上首次实现速度复兴号动车在世界上首次实现速度350 km/h350 km/h自动自动 驾驶功能驾驶功能, ,成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m m的动车的动车, , 初速度为初速度为v v0 0, ,以恒定功率以恒定功率P P在平直轨道上运动在平直轨道上运动, ,经时间经时间t t达到该功率下的最大速度达到该功率下的最大速度 v vm m, ,设动车行驶过程所受到的阻力设动车行驶过程所受到的阻力F F保持不变。动车在时间保持不变。动车在时间t t内内 ( ( ) ) A.A.做匀加速直

6、线运动做匀加速直线运动 B.B.加速度逐渐减小加速度逐渐减小 C.C.牵引力的功率牵引力的功率P=FvP=Fvm m D.D.牵引力做功牵引力做功W=W= 22 m0 11 mvmv 22 【加固训练加固训练】 如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照 射到小车上方的光电板时射到小车上方的光电板时, ,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若质量光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若质量 为为m m的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶, ,经

7、过时间经过时间 t t前进的距离前进的距离 为为 x,x,且速度达到最大值且速度达到最大值v vm m。设这一过程中电动机的功率恒为。设这一过程中电动机的功率恒为P,P,小车所受阻力恒小车所受阻力恒 为为 F,F,那么这段时间内那么这段时间内 ( ( ) ) A.A.小车做匀加速运动小车做匀加速运动 B.B.小车受到的牵引力逐渐增大小车受到的牵引力逐渐增大 C.C.小车受到的合外力所做的功为小车受到的合外力所做的功为 PtPt D.D.小车受到的牵引力做的功为小车受到的牵引力做的功为 Fx+Fx+ 2 m 1 mv 2 【核心素养核心素养科学思维科学思维】 考点考点1 1 功能关系问题功能关系

8、问题( (难度难度) ) 功能关系功能关系 表达式表达式 物理意义物理意义 正功、正功、 负功含负功含 义义 能量变化能量变化 重力做功与重重力做功与重 力势能力势能 W=W=- - E Ep p 重力做功是重力做功是 重力势能变重力势能变 化的原因化的原因 W0W0 势能减少势能减少 W0W0W0 势能减少势能减少 W0W0W0 动能增加动能增加 W0W0W0 机械能增加机械能增加 W0W0 机械能减少机械能减少 W=0W=0 机械能守恒机械能守恒 【名师支招名师支招】 【素养评价素养评价】 1.(1.(多选多选)(2020)(2020沈阳高一检测沈阳高一检测) )如图所示如图所示, ,固定

9、在水平面上的光滑斜面倾角为固定在水平面上的光滑斜面倾角为 3030, ,质量分别为质量分别为M M、m m的两个物体的两个物体A A、B B通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两 侧侧, ,斜面底端有一与斜面垂直的挡板。开始时用手按住物体斜面底端有一与斜面垂直的挡板。开始时用手按住物体A,A,此时此时A A与挡板的距与挡板的距 离为离为s,Bs,B静止于地面静止于地面, ,滑轮两边的细绳恰好伸直滑轮两边的细绳恰好伸直, ,且弹簧处于原长状态。已知且弹簧处于原长状态。已知 M=2m,M=2m,空气阻力不计。松开手后空气阻力不计。松开手后, ,关于二者的运动关于二者的

10、运动, ,下列说法中正确的是下列说法中正确的是 ( ( ) ) A.AA.A和和B B组成的系统机械能守恒组成的系统机械能守恒 B.B.当当A A的速度最大时的速度最大时,B,B与地面间的作用力为零与地面间的作用力为零 C.C.若若A A恰好能到达挡板处恰好能到达挡板处, ,则此时则此时B B的速度为零的速度为零 D.D.若若A A恰好能到达挡板处恰好能到达挡板处, ,则此过程中重力对则此过程中重力对A A做的功等于弹簧弹性势能的增加做的功等于弹簧弹性势能的增加 量与物体量与物体B B的机械能增加量之和的机械能增加量之和 2.(20202.(2020济南高一检测济南高一检测) )如图所示如图所

11、示, ,水平轻质弹簧一端固定在墙壁上的水平轻质弹簧一端固定在墙壁上的O O点点, ,另一端自另一端自 由伸长到由伸长到A A点点,OA,OA之间的水平面光滑。固定曲面在之间的水平面光滑。固定曲面在B B处与水平面平滑连接。处与水平面平滑连接。ABAB之间的距之间的距 离离s=1 ms=1 m。质量。质量m=0.2 kgm=0.2 kg的物块开始时静置于水平面上的的物块开始时静置于水平面上的B B点点, ,物块与水平面间的动摩物块与水平面间的动摩 擦因数擦因数 =0.4=0.4。现给物块一个水平向左的初速度。现给物块一个水平向左的初速度v v0 0=5 m/s,g=5 m/s,g取取10 m/s

12、10 m/s2 2。 (1)(1)求弹簧被压缩到最短时所具有的弹性势能求弹簧被压缩到最短时所具有的弹性势能E Ep p; ; (2)(2)求物块返回求物块返回B B点时的速度大小点时的速度大小; ; (3)(3)若物块能冲上曲面的最大高度若物块能冲上曲面的最大高度h=0.2 m,h=0.2 m,求物块沿曲面上滑过程所产生的热量。求物块沿曲面上滑过程所产生的热量。 【加固训练加固训练】 ( (多选多选) )如图所示如图所示, ,将一轻弹簧下端固定在倾角为将一轻弹簧下端固定在倾角为 的粗糙斜面底端的粗糙斜面底端, ,弹簧处弹簧处 于自然状态时上端位于于自然状态时上端位于A A点。质量为点。质量为m

13、 m的物体从斜面上的的物体从斜面上的B B点静止下滑点静止下滑, ,与弹簧发与弹簧发 生相互作用后生相互作用后, ,最终停在斜面上。下列说法正确的是最终停在斜面上。下列说法正确的是 ( ( ) ) A.A.物体最终将停在物体最终将停在A A点点 B.B.物体第一次反弹后不可能到达物体第一次反弹后不可能到达B B点点 C.C.整个过程中物体重力势能的减少量大整个过程中物体重力势能的减少量大 于克服摩擦力做的功于克服摩擦力做的功 D.D.整个过程中物体的最大动能大于弹簧的最大弹性势能整个过程中物体的最大动能大于弹簧的最大弹性势能 考点考点2 2 解决机械能守恒与圆周运动结合问题的方法解决机械能守恒

14、与圆周运动结合问题的方法( (难度难度) ) 两种分析思路两种分析思路: : (1)(1)动力学分析法动力学分析法: :在某一个点对物体受力分析在某一个点对物体受力分析, ,用牛顿第二定律列方程。注意用牛顿第二定律列方程。注意 圆周运动的向心力表达式及向心力来源。圆周运动的向心力表达式及向心力来源。 (2)(2)功能关系分析法功能关系分析法: :对物体运动的某一过程应用动能定理或机械能守恒定律列对物体运动的某一过程应用动能定理或机械能守恒定律列 方程方程, ,应用动能定理解题只需考虑外力做功和初、末两个状态的动能应用动能定理解题只需考虑外力做功和初、末两个状态的动能, ,并且可以并且可以 把不

15、同的运动过程合并为一个全过程来处理。机械能守恒定律中守恒条件是只把不同的运动过程合并为一个全过程来处理。机械能守恒定律中守恒条件是只 有重力做功或系统内弹簧弹力做功。有重力做功或系统内弹簧弹力做功。 【名师支招名师支招】 【素养评价素养评价】 1.1.如图所示如图所示, ,两个两个 竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上竖直圆弧轨道固定在同一水平地面上, ,半径半径R R相同相同, ,左侧轨道由金属凹槽制左侧轨道由金属凹槽制 成成, ,右侧轨道由金属圆管制成右侧轨道由金属圆管制成, ,均可视为光滑。在两轨道右侧的正上方分别将金属小球均可视为光滑。在两轨道右侧的正上方分别将金属小球A A和和B B由由

16、 静止释放静止释放, ,小球距离地面的高度分别为小球距离地面的高度分别为h hA A和和h hB B, ,下列说法正确的是下列说法正确的是 ( ( ) ) A.A.若使小球若使小球A A沿轨道运动并且从最高点飞出沿轨道运动并且从最高点飞出, ,释放的最小高度为释放的最小高度为3R3R B.B.若使小球若使小球B B沿轨道运动并且从最高点飞出沿轨道运动并且从最高点飞出, ,释放的最小高度为释放的最小高度为2.5R2.5R C.C.适当调整适当调整h hA A, ,可使可使A A小球从轨道最高点飞出后小球从轨道最高点飞出后, ,恰好落在轨道右端口处恰好落在轨道右端口处 D.D.适当调整适当调整h

17、hB B, ,可使可使B B小球从轨道最高点飞出后小球从轨道最高点飞出后, ,恰好落在轨道右端口处恰好落在轨道右端口处 3 4 2.2.某游乐场开发了一个名为“翻天滚地”的游乐项目某游乐场开发了一个名为“翻天滚地”的游乐项目, ,原理图如图所示原理图如图所示, ,一个一个 圆弧形光滑圆管轨道圆弧形光滑圆管轨道ABCABC放置在竖直平面内放置在竖直平面内, ,轨道半径为轨道半径为R,R,在在A A点与水平地面点与水平地面ADAD相相 接接, ,地面与圆心地面与圆心O O等高等高,MN,MN是放在水平地面上长为是放在水平地面上长为3R3R、厚度不计的减振垫、厚度不计的减振垫, ,左端左端M M正正

18、 好位于好位于A A点。让游客进入一个中空的透明弹性球点。让游客进入一个中空的透明弹性球, ,人和球的总质量为人和球的总质量为m,m,球的直径球的直径 略小于圆管直径。将球略小于圆管直径。将球( (内装有参与者内装有参与者) )从从A A处管口正上方某处由静止释放后处管口正上方某处由静止释放后, ,游游 客将经历一个“翻天滚地”的刺激过程客将经历一个“翻天滚地”的刺激过程, ,不考虑空气阻力。不考虑空气阻力。 3 4 (1)(1)要使球能从要使球能从C C点射出后恰好落到垫子上点射出后恰好落到垫子上, ,则球经过则球经过C C点时的速度至少为多大点时的速度至少为多大? ? (2)(2)若球从若

19、球从C C点射出后恰好能落到垫子的点射出后恰好能落到垫子的M M端端, ,求球经过求球经过C C点时管对球的作用力大点时管对球的作用力大 小。小。 (3)(3)要使球能通过要使球能通过C C点后落到垫子上点后落到垫子上, ,求球离求球离A A点高度的范围。点高度的范围。 【加固训练加固训练】 (2018(2018全国卷全国卷)如图如图,abc,abc是竖直面内的光滑固定轨道是竖直面内的光滑固定轨道,ab,ab水平水平, ,长度为长度为 2R;bc2R;bc是半径为是半径为R R的四分之一圆弧的四分之一圆弧, ,与与abab相切于相切于b b点。一质量为点。一质量为m m的小球的小球, ,始终受

20、始终受 到与重力大小相等的水平外力的作用到与重力大小相等的水平外力的作用, ,自自a a点处从静止开始向右运动。重力加速点处从静止开始向右运动。重力加速 度大小为度大小为g g。小球从。小球从a a点开始运动到其轨迹最高点点开始运动到其轨迹最高点, ,机械能的增量为机械能的增量为 ( ( ) ) A.2mgRA.2mgR B.4mgRB.4mgR C.5mgRC.5mgR D.6mgRD.6mgR 【解题指南解题指南】解答本题应注意以下三点解答本题应注意以下三点: : (1)(1)小球由小球由a a到到c c的过程的过程, ,由动能定理求出小球在由动能定理求出小球在c c点的速度大小。点的速度大小。 (2)(2)小球离开小球离开c c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g g。 (3)(3)小球轨迹最高点的竖直方向速度为零。小球轨迹最高点的竖直方向速度为零。