高三一階段-機(jī)械能.ppt

高三一階段復(fù)習(xí),-機(jī)械能,本章要點(diǎn),五個(gè)概念（功，功率，機(jī)械能，動(dòng)能，勢能）； 三個(gè)規(guī)律（動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律）,想一想：思考回答下列問題,功、功率、機(jī)械能、動(dòng)能、勢能概念，標(biāo)量，單位 功的二要素 功率的不同表達(dá)形式 動(dòng)能定理的內(nèi)容及應(yīng)用 重力做功和重力勢能變化的關(guān)系 機(jī)械能守恒定律的內(nèi)容及適用條件 能量守恒定律（功能關(guān)系）的應(yīng)用,知識(shí)點(diǎn)1 功,（1）功的兩個(gè)要素 （2）功的公式：W=FScos 注意：公式中字母的含義（s是對(duì)地位移）；適用條件：F為恒定矢量；計(jì)算時(shí)要明確什么力對(duì)什么系統(tǒng)做功；W由FS共同決定，與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān) （3）功的性質(zhì)：標(biāo)量,有正負(fù)；過程量；相對(duì)量（對(duì)地） （4）功的計(jì)算：公式法：適合于恒力的功；動(dòng)能定理：適合于恒力的功和變力的功 （5）注意：作用力的功和反作用力的功不一定等大；摩擦力的功可為正、負(fù)值，與路徑有關(guān),例1,例1水平恒力F作用于質(zhì)量為M的物體，使之在光滑的水平面上沿力的方向移動(dòng)距離S，恒力做功為W1,再在該恒力的作用下作用于質(zhì)量為m的物體（mW2 B. W1W2 C. W1=W2 D.無法判斷,例2,例4以一定的初速度豎直上拋一小球，小球上升的最大高度為h，空氣阻力的大小恒為f，則從拋出至回到出發(fā)點(diǎn)的過程中，空氣阻力對(duì)小球做的功為： A.0 B.-fh C.-2fh D.-4fh,例3,質(zhì)量為M的長木板放在光滑的水平面上，一個(gè)質(zhì)量為m的木塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑到B點(diǎn)，在木板上前進(jìn)了L，木板前進(jìn)了S，若木板與木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，求摩擦力對(duì)滑塊，對(duì)木板做功各為多少？,知識(shí)點(diǎn)2 功率,(1)計(jì)算公式：P平均=W/t; p=Fscos (2)機(jī)械的功率：P出=Fv v=vm的條件：F=f,例1質(zhì)量為5kg的物體，以10m/s的速度水平拋出，求拋出后第1s內(nèi)重力做功的平均功率和拋出后1s末重力的的瞬時(shí)功率 例2質(zhì)量m=10kg的物體，沿傾角為37度的斜面由靜止滑下，當(dāng)它下滑4s時(shí)重力的瞬時(shí)功率 ，這4s重力做的功是 ，這4s重力的平均 功率是 。,例3、如圖，一長為 的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上，另一端固定一質(zhì)量為 的小球。一水平向右的拉力作用于桿的中點(diǎn)，使桿以角速度 勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)桿與水平方向成60時(shí)，拉力的功率為,知識(shí)點(diǎn)3 機(jī)械能,（1）動(dòng)能：EK=mv2/2, 標(biāo)量，狀態(tài)量 （2）勢能：重力勢能EP=mgh 標(biāo)量、系統(tǒng)量、狀態(tài)量、相對(duì)量 彈性勢能EP=KX2/2 標(biāo)量、系統(tǒng)量、狀態(tài)量 (3)能的一般概念：所有的能都是表明運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量；功是描述運(yùn)動(dòng)過程的，與能量的變化相聯(lián)系，是物體能量變化的量度,知識(shí)點(diǎn)4 動(dòng)能定理,1、推導(dǎo) 2、公式：W總=EK 3、解題步驟：（1）選取研究對(duì)象（2）分析受力（3）分析運(yùn)動(dòng)（4）列方程（5）解方程、分析結(jié)果 4、注意：找W總時(shí)先確定每一外力（包括重力）做的功的大小及正負(fù)；變力的功要用WF表示，不要用FS表示,動(dòng)能定理的應(yīng)用1 變力功的計(jì)算,1、利用動(dòng)能定理求解 2、變力功率P恒定，則用w=pt計(jì)算 3、將變力轉(zhuǎn)化為恒力： （1）摩擦力只方向變化時(shí)可做為恒力 （2）力均勻變化時(shí)利用平均值計(jì)算 （3）利用圖像面積計(jì)算,例1某運(yùn)動(dòng)員臂長為L,將質(zhì)量為M的鉛球推出，鉛球出手的速度為V，方向與水平方向成300角，則該運(yùn)動(dòng)員對(duì)鉛球所做的功是 例2一粗糙圓盤，上置一鐵塊，鐵塊距圓心距離r、質(zhì)量為m，鐵塊始終沒有在盤上滑動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速由w1增大到w2時(shí)，摩擦力對(duì)鐵塊做的功為？,動(dòng)能定理的應(yīng)用2 分段和整體法運(yùn)用動(dòng)能定理,例1高為h的光滑斜面，與水平的動(dòng)摩擦因數(shù)為粗糙水平面相接，一物體由靜止沿斜面下滑，求：該物體在水平面上滑行的距離。 例2木塊在水平恒力的牽引下，沿水平路面由靜止出發(fā)前進(jìn)了s，隨即撤去此恒力，木塊沿原方向前進(jìn)了2s才停下，設(shè)木塊在運(yùn)動(dòng)的全過程中地面的情況不變。則摩擦力的大小為 ，運(yùn)動(dòng)過程中的最大動(dòng)能是 。,例3在光滑的水平面上有一輛平板小車，小車上表面粗糙，車上放著一個(gè)物體，物體在水平恒力的作用下，從車的一端拉到另一端，第一次把小車固定在地面上，第二次小車可以自由移動(dòng)，在這兩次移動(dòng)物體的過程中，下列說法正確的是 A.物體所受的摩擦力一樣大 B.物體獲得動(dòng)能一樣大 C.第一次物體獲得動(dòng)能大 D.小車和物體獲得的內(nèi)能兩次一樣多,動(dòng)能定理的應(yīng)用3 機(jī)車啟動(dòng)問題,某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P=6.0X104W,汽車的質(zhì)量為m=5000kg，該車在水平路面上沿直線行駛時(shí)，阻力是車重的0.1倍，求：（1）汽車保持額定功率的大小從靜止啟動(dòng)后能達(dá)到的最大速度為多少？若此過程歷時(shí)20s，則汽車的位移多大？（2）若汽車從靜止開始且保持以a=0.5m/s2的加速度作勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這一過程能維持多長時(shí)間？,知識(shí)點(diǎn)5 機(jī)械能守恒定律,1推導(dǎo) 2內(nèi)容 3注意：（1）守恒條件：只有重力和和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，其它力都不做功 （2）重力和系統(tǒng)內(nèi)的彈力做功，只使系統(tǒng)內(nèi)部動(dòng)能和勢能相互轉(zhuǎn)化 （3）研究對(duì)象是物體系統(tǒng)（不是單個(gè)物體，這個(gè)系統(tǒng)可能包括地球 （4）無機(jī)械能和其他形式的能的轉(zhuǎn)化 4應(yīng)用步驟：選研究對(duì)象包括地球在內(nèi)的物體系 分析受力-是否滿足守恒條件 分析運(yùn)動(dòng)-研究始末位置及速度 規(guī)定參考平面列方程 解方程，分析結(jié)果,機(jī)械能守恒的應(yīng)用1-鏈條,如圖，總長為L的光滑勻質(zhì)鐵鏈跨過一個(gè)光滑的輕小滑輪，開始時(shí)底端相齊，當(dāng)略有擾動(dòng)時(shí)，其一端下落，當(dāng)鐵鏈剛脫離滑輪的瞬間的速度多大？,機(jī)械能守恒的應(yīng)用2-桿,例4輕桿AB長2L，A端為固定軸，B端固定，一個(gè)質(zhì)量為2m的小球，中點(diǎn)C固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球，AB桿可以繞A端在豎直面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)將桿置于水平位置，然后由靜止釋放，不計(jì)摩擦和空氣阻力，求 （1）AB桿轉(zhuǎn)到豎直位置時(shí)角速度是多少 （2）此時(shí)B球的機(jī)械能增量是多大？,機(jī)械能守恒應(yīng)用3-連接體,例1如圖所示，斜面置于光滑的水平面上，其光滑斜面上有一物體有靜止沿斜面下滑，在物體下滑的過程中下列說法正確的是 A.物體的重力勢能減小，動(dòng)能增大 B.斜面的機(jī)械能不變 C.物體的機(jī)械能減小 D.物體和斜面組成的系統(tǒng)機(jī)械能不變,例2如圖所示，半徑為R的光滑半圓柱固定在桌面上，一根輕繩塊過半圓柱，兩端各系一個(gè)小球A和B，他們的質(zhì)量分別為mA和mB,開始時(shí)A球與桌面接觸，B球被穿過桌面的小孔的繩懸吊著，釋放A球后使A球能通過半圓柱的最高點(diǎn)P。求： （1）mA和mB之間應(yīng)滿足什么關(guān)系 （2）A到達(dá)P點(diǎn)的過程中繩對(duì)A做的功,機(jī)械能守恒和動(dòng)能定理綜合應(yīng)用,例1、某興趣小組設(shè)計(jì)了如圖所示的玩具軌道，其中“2008”四個(gè)等高數(shù)字用內(nèi)壁光滑的薄壁細(xì)圓管彎成，固定在豎直平面內(nèi)(所有數(shù)字均由圓或半圓組成，圓半徑比細(xì)管的內(nèi)徑大得多)，底端與水平地面相切。彈射裝置將一個(gè)小物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以Va=5m/s的水平初速度由a點(diǎn)彈出，從b點(diǎn)進(jìn)入軌道，依次經(jīng)過“8002”后從p點(diǎn)水平拋出。小物體與地面ab段間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.3，不計(jì)其它機(jī)械能損失。已知ab段長L=l.5m,數(shù)字“0”的半徑R=0.2m，小物體質(zhì)量m=0.0lkg，g=10ms2。求： (1)小物體從p點(diǎn)拋出后的水平射程。 (2)小物體經(jīng)過數(shù)字“0”的最高點(diǎn)時(shí)管道對(duì)小物體作用力的大小和方向。,機(jī)械能守恒和平拋的綜合應(yīng)用,如圖所示，一物塊(可視作質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量為m=30kg，靜止于足夠長平臺(tái)距右端的P點(diǎn)S=1m處，平臺(tái)與物塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，現(xiàn)用恒力F推動(dòng)物塊在平臺(tái)上向右加速滑行，滑行至平臺(tái)右側(cè)P時(shí)撤去F，物塊以3m/s的速度滑出，而后恰能無碰撞地沿圓弧切線方向從A點(diǎn)進(jìn)入豎直面內(nèi)的光滑圓弧軌道ADBC，并沿軌道下滑。D為圓弧最低點(diǎn)，C點(diǎn)與圓心O等高，AOD=530，當(dāng)物塊通過圓弧最低點(diǎn)D時(shí)，對(duì)軌道的壓力大小為915N(計(jì)算中取g=10m ， ， )求： (1)恒力F的大小 (2)物塊自滑離平臺(tái)至進(jìn)入圓弧軌道所用的時(shí)間 (3)物體在圓弧軌道的半徑 (4)物塊最終停在何處,知識(shí)點(diǎn)6 功能關(guān)系 能量守恒,功能關(guān)系的理解 1、重力的功等于重力勢能的減少，彈力做的功等于彈性勢能的減少 2、合外力的功等于動(dòng)能的增量 3、除重力彈力外，其他力做的功等于機(jī)械能的增量,能量守恒定律的理解,定律內(nèi)容： 能量守恒定律應(yīng)從以下兩個(gè)方面理解： （1）某種形式的能減少，一定存在另一種形式的能增加，且減少量一定等于增加量 （2）某個(gè)物體的能量減少，一定存在另一個(gè)物體的能量增加，且減少量等于增加量。（或：能量的增加有來源；能量的減少有去向）,靜摩擦力做功的特點(diǎn)：,靜摩擦力可以做負(fù)功，也可以作正功，還可以不做功 在靜摩擦力做功的過程中，只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移，沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其它形式的能 相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)靜摩擦力做的功的和總等于零,滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn),滑動(dòng)摩擦力可以做負(fù)功，可以作正功 一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的過程，能量的轉(zhuǎn)化有兩種情況：一是相互摩擦的物體之間的機(jī)械能的轉(zhuǎn)移；二是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量值等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)位移的乘積 相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做的功總是負(fù)值，其絕對(duì)值恰等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)位移的乘積，即恰等于系統(tǒng)機(jī)械能的損失,例1、設(shè)質(zhì)量為M的木塊靜止在光滑的水平面上，被一水平方向飛來的速度為v0，質(zhì)量為m的子彈打中，子彈所受阻力為f，子彈未穿出木塊，打入木塊的深度為d，木塊移動(dòng)距離為L，如圖所示，設(shè)木塊與子彈的共同速度為V，整個(gè)過程中消耗的熱量為Q，試分析以上各量的關(guān)系。 小結(jié)：由上題可以看到，子彈木塊組成的系統(tǒng)的機(jī)械能的減小量等于滑動(dòng)摩擦力與子彈和小車相對(duì)位移的乘積，這部分能量轉(zhuǎn)化為兩物體的內(nèi)能增加。,例2、如圖所示，傳送帶以vo=2m/s的速度水平運(yùn)動(dòng)，質(zhì)量為m=2kg的行李原來與皮帶相對(duì)靜止，當(dāng)把他送到原來靜止在光滑軌道上的質(zhì)量為M=30kg的小車上，如行李包與車面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.4，問行李包在車面上滑行多長時(shí)間，相對(duì)于車面滑行的距離是多少？,例題3、一水平飛行的子彈穿過一塊木板后，損失的速度為原速度的9/10，問，這顆子彈能穿過幾塊同樣的木板？,例4、某地強(qiáng)風(fēng)的風(fēng)速為v=20m/s，設(shè)空氣密度為=1.3kg/m3,如果把通過橫截面積S=20m2的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為電能，則利用上述已知量計(jì)算電功率的公式應(yīng)為P= 大小約為： 。,例5、小球質(zhì)量為m，在距地面h處以速度v豎直上拋，空氣阻力為f(fmg),設(shè)小球與地面碰撞不損失能量，直至小球靜止，小球在整個(gè)過程中通過的路程為 A.mgh+mv2/2f B.mgh+mv2/f C.(2mgh+mv2)/2f D.(gh+v2)/mf,例6、一質(zhì)量均勻的不可伸長的軟繩，重為G，AB兩點(diǎn)固定在天花板上，今在最低點(diǎn)C施加一豎直向下的力將繩拉至D點(diǎn)，在此過程中，繩AB的重心位置將 A.逐漸升高