物理二轮(山东专用)学案:专题2 第2讲 机械能守恒定律 功能关系 Word版含解析.doc
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《物理二轮(山东专用)学案:专题2 第2讲 机械能守恒定律 功能关系 Word版含解析.doc》由用户(大海之歌)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 物理二轮山东专用学案:专题2 第2讲机械能守恒定律功能关系 Word版含解析 物理 二轮 山东 专用 专题 机械能 守恒定律 功能 关系 Word 解析 下载 _二轮专题_高考专区_物理_高中
- 资源描述:
-
1、- 1 - 第 2 讲 机械能守恒定律 功能关系 析考情 明考向_考情分析_透视命题规律 一、构建体系 透析考情 思维导图 考情分析 1.高考题对本讲的命题会 以选择题形式考查机械能 守恒的判断及功能关系的 简单分析与计算,如 2020 年山东卷第 11 题; 以计算 形式考查动力学、动量守 恒、机械能守恒及功能关 系的综合应用, 如 2020 年 山东卷第 18 题。 2.从高考命题的背景可以 看出,试题更注重联系生 活实际,考查学生学以致 用的能力。 3.功能关系渗透在整个物 理学内容中,常与直线运 动、平抛运动、圆周运动 及电磁学知识相结合,多 以计算题形式出现,难度 偏大。 二、熟记规
2、律 高效突破 1机械能守恒的条件:除重力(弹力)外其他力不做功,只是动能和势能之间的转化。 2机械能守恒定律的表达式 (1)守恒的观点:Ek1Ep1Ek2Ep2。 (2)转化的观点:EkEp。 (3)转移的观点:EA增EB减。 3力学中几种功能关系 (1)合外力做功与动能的关系:W合Ek。 (2)重力做功与重力势能的关系:WGEp。 (3)弹力做功与弹性势能的关系:W弹Ep。 (4)除重力及系统内弹力以外其他力做功与机械能的关系:W其他E机。 (5)滑动摩擦力做功与内能的关系:Ffl相对E内。 研考向 提能力_考向研析_掌握应试技能 考向一 机械能守恒的判断及应用 1四种判断方法 (1)利用机
3、械能的定义判断(直接判断):若物体在水平面匀速运动,其动能、势能均不变,机械 能不变。若一个物体沿斜面匀速下滑,其动能不变,重力势能减少,其机械能减少。 (2)利用做功判断: 若物体或系统只有重力(或系统内弹力)做功, 虽受其他力, 但其他力不做功, 或其他力做功的代数和为零,机械能守恒。 (3)利用能量转化来判断:若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式 的能的转化,则物体或系统机械能守恒。 (4)绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等,除非题目特别说明,否则机械能不守恒。 2三种表示形式 (1)守恒观点:Ek1Ep1Ek2Ep2(要选零势能参考平面)。 (2)转化观点:EkEp
4、(不用选零势能参考平面)。 (3)转移观点:EA增EB减(不用选零势能参考平面)。 典例 1 如图为某种鱼饵自动投放器的装置示意图, 其下半部 AB 是一长为 2R 的竖直细管, - 2 - 上半部 BC 是半径为 R 的四分之一圆弧弯管,管口 C 处切线水平,AB 管内有原长为 R、下端 固定的轻质弹簧。在弹簧上端放置一粒质量为 m 的鱼饵,解除锁定后弹簧可将鱼饵弹射出去。 投饵时,每次总将弹簧长度压缩到 0.5R 后锁定,此时弹簧的弹性势能为 6mgR(g 为重力加速 度)。不计鱼饵在运动过程中的机械能损失,求: (1)鱼饵到达管口 C 时的速度大小 v1; (2)鱼饵到达管口 C 时对管
5、子的作用力大小和方向; (3)已知地面比水面高出 1.5R,若竖直细管的长度可以调节,圆弧弯道管 BC 可随竖直细管一 起升降,求鱼饵到达水面的落点与 AB 所在竖直线 OO之间的最大距离 Lmax。 思路点拨 解此题的关键是分阶段研究鱼饵的运动规律和能量转化关系。 (1)鱼饵到达管口 C 的过程中弹簧的弹性势能转化为鱼饵的重力势能和动能。 (2)C 点为竖直圆周运动的最高点,重力与管子对鱼饵作用力的合力提供向心力。 (3)离开 C 点后,鱼饵做平抛运动。 解析 (1)鱼饵到达管口 C 的过程中弹簧的弹性势能转化为鱼饵的重力势能和动能,有 6mgR2.5mgR1 2mv 2 1 解得 v1 7
6、gR。 (2)设 C 处管子对鱼饵的作用力向下,大小设为 F, 根据牛顿第二定律有 mgFmv 2 1 R 解得 F6mg 由牛顿第三定律可得鱼饵对管子的作用力 F6mg,方向向上。 (3)设 AB 长度为 h,对应平抛水平距离为 x, 由机械能守恒定律有 6mgRmg(Rh0.5R)1 2mv 2 由平抛运动的规律得 xvt,2.5Rh1 2gt 2 解得 x 2g(5.5Rh) 2(2.5Rh) g 2 (5.5Rh)(2.5Rh) 由数学知识知,当 h1.5R 时,x 为最大值且 xmax8R 则 LmaxxmaxR9R。 答案 (1) 7gR (2)6mg 方向向上 (3)9R 规律总
7、结 应用机械能守恒定律解题的基本思路 - 3 - 1. (多选)(2019 高考全国卷)从地面竖直向上抛出一物体,其机械能 E总等于动能 Ek与重力势 能 Ep之和。取地面为重力势能零点,该物体的 E总和 Ep随它离开地面的高度 h 的变化如图所 示。重力加速度取 10 m/s2。由图中数据可得( ) A物体的质量为 2 kg Bh0 时,物体的速率为 20 m/s Ch2 m 时,物体的动能 Ek40 J D从地面至 h4 m,物体的动能减少 100 J 解析:由于 Epmgh,所以 Ep与 h 成正比,斜率 kmg,由图像得 k20 N,因此 m2 kg, A 正确。 当 h0 时,Ep0
8、,E总Ek1 2mv 2 0,因此 v010 m/s,B 错误。 由图像知 h2 m 时,E总90 J,Ep40 J,由 E总EkEp得 Ek50 J,C 错误。 h4 m 时,E总Ep80 J,即此时 Ek0,即上升 4 m 距离,动能减少 100 J,D 正确。 答案:AD 2. (多选)(2020 山东泰安高三检测)如图所示,将质量为 2m 的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的 另一端系一质量为 m 的环,环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑定滑轮与直杆的距离为 d。杆 上的 A 点与定滑轮等高,杆上的 B 点在 A 点正下方距离为 d 处。现将环从 A 处由静止释放, 不计一切摩擦阻力,下列说法
9、正确的是( ) - 4 - A环到达 B 处时,重物上升的高度 hd 2 B环到达 B 处时,环与重物的速度大小相等 C环从 A 到 B,环减少的机械能等于重物增加的机械能 D环能下降的最大高度为4d 3 解析:环到达 B 处时,对环的速度进行分解,可得 v环cos v物,由题图中几何关系可知 45 ,则 v环 2v物,B 错误;因环从 A 到 B,环与重物组成的系统机械能守恒,则环减少 的机械能等于重物增加的机械能,C 正确;当环到达 B 处时,由题图中几何关系可得重物上 升的高度 h( 21)d,A 错误;当环下落到最低点时,设环下落高度为 H,由机械能守恒定 律有 mgH2mg( H2d
10、2d),解得 H4 3d,故 D 正确。 答案:CD 3(2020 江西四校联考)如图所示,质量 mB3.5 kg 的物体 B 通过一轻弹簧固连在地面上,弹 簧的劲度系数 k100 N/m,一轻绳一端与物体 B 连接,绕过无摩擦的两个轻质小定滑轮 O1、 O2后,另一端与套在光滑直杆顶端的、质量 mA1.6 kg 的小球 A 连接。已知直杆固定,杆长 L 为 0.8 m,且与水平面的夹角 37 ,初始时使小球 A 静止不动,与 A 端相连的绳子保持水 平,此时绳子中的张力 F 为 45 N。已知 AO10.5 m,重力加速度 g 取 10 m/s2,sin 37 0.6,cos 37 0.8,
11、绳子不可 伸长。现将小球 A 从静止释放。 (1)求在释放小球 A 之前弹簧的形变量; (2)若直线 CO1与杆垂直,求物体 A 运动到 C 点的过程中绳子拉力对物体 A 所做的功; (3)求小球 A 运动到底端 D 点时的速度大小。 解析:(1)释放小球前,B 处于静止状态,由于绳子拉力大于重力,故弹簧被拉伸,设弹簧形 变量为 x,有 - 5 - kxFmBg 解得 x0.1 m。 (2)对 A 球从顶点运动到 C 的过程应用动能定理得 WmAgh1 2mAv 2 A0 其中 hCO1 cos 37 , 而 CO1AO1 sin 37 0.3 m 物体 B 下降的高度 hAO1CO10.2
12、m 由此可知,弹簧此时被压缩了 0.1 m,此时弹簧弹性势能与初状态相等,对于 A、B 和弹簧组 成的系统机械能守恒,有 mAghmBgh1 2mAv 2 A1 2mBv 2 B 由题意知,小球 A 运动方向与绳垂直, 此瞬间物体 B 的速度 vB0 由得 W7 J。 (3)由题意知,杆长 L0.8 m,故CDO137 ,则 DO1AO1,当 A 到达 D 时,弹簧弹性 势能与初状态相等,物体 B 又回到原位置,在 D 点对 A 的速度沿平行于绳和垂直于绳两方向 进行分解,可得平行于绳方向的速度即为 B 的速度,由几何关系得 vB vAcos 37 对于整个下降过程由机械能守恒定律得 mAgL
13、sin 37 1 2mAvA 21 2mBvB 2 由得 vA2 m/s。 答案:(1)0.1 m (2)7 J (3)2 m/s 考向二 功能关系的应用 1分清是什么力做功,并且分析该力做正功还是做负功;根据功能之间的对应关系,确定能 量之间的转化情况。 2当涉及滑动摩擦力做功时,机械能不守恒,一般应用能量守恒定律求解,特别注意摩擦产 生的内能 QFfl相对,l相对为相对滑动的两物体间相对滑动路径的总长度。 3解题时,首先确定初、末状态,然后分清有多少种形式的能在转化,再分析状态变化过程 中哪种形式的能量减少,哪种形式的能量增加,求出减少的能量总和 E减和增加的能量总和 E增,最后由 E减E
14、增列式求解。 典例 2 (多选)如图甲所示,一质量不计的弹簧竖直地固定在水平面上,质量为 m 的物体由 弹簧正上方 h 处无初速度释放,图乙为弹簧的弹力与物体下落高度的关系图像,重力加速度 为 g,当弹簧的压缩量为 x 时弹簧储存的弹性势能为 Ep1 2kx 2,忽略空气阻力。下列说法正确 的是( ) A该弹簧的劲度系数为mg x0 B物体下落过程中的最大动能为 mgh1 2mgx0 C弹簧最大的压缩量等于 2x0 D物体所具有的最大加速度等于 g - 6 - 解析 由图乙可知,当物体下落 hx0,即弹簧压缩量为 x0时,有 kx0mg,解得 kmg x0 , 此时物体的合力为零,加速度为零,
15、速度最大,动能最大,弹簧储存的弹性势能为 Ep1 2kx 2 0 1 2mgx0,物体下落 hx0 的过程中,由功能关系可知 mg(hx0)EkmEp,则物体的最大动能 为 Ekmmgh1 2mgx0,A、B 正确;假设当弹簧最短时,弹簧的压缩量为 x1,由功能关系得 mg(hx1)1 2kx 2 1,解得 x1x0(1 12h x0),显然 x12x0,C 错误;由以上分析可知,弹簧的 最大压缩量大于 2x0,则物体受到弹簧弹力的最大值大于 2mg,可知物体的最大加速度 amg, D 错误。 答案 AB 4如图,一质量为 m、长度为 l 的均匀柔软细绳 PQ 竖直悬挂。用外力将绳的下端 Q
16、缓慢地 竖直向上拉起至 M 点,M 点与绳的上端 P 相距1 3l。重力加速度大小为 g。在此过程中,外力 做的功为( ) A.1 9mgl B1 6mgl C.1 3mgl D1 2mgl 解析: 由题意可知, PM 段细绳的机械能不变, MQ 段细绳的重心升高了l 6, 则重力势能增加 Ep 2 3mg l 6 1 9mgl,由功能关系可知,在此过程中,外力做的功为 W 1 9mgl,故选项 A 正确,B、 C、D 错误。 答案:A 5(多选)(2020 河北衡水模拟)如图所示,质量为 2 kg 的物体沿倾角为 30 的固定斜面减速上 滑,减速的加速度大小为 7 m/s2,重力加速度 g
展开阅读全文