黑龍江省哈爾濱市第一零九中學高考物理二輪沖刺 專題四功和能復習教案.doc

黑龍江省哈爾濱市第一零九中學2013屆高考物理二輪沖刺 專題四功和能復習教案1.做功的兩個重要因素：有力作用在物體上且使物體在力的方向上發(fā)生了位移。功的求解可利用求，但f為恒力；也可以利用f-l圖像來求；變力的功一般應用動能定理間接求解。2.功率是指單位時間內的功，求解公式有，當時，即f與v方向相同時，p=fv。3.常見的幾種力做功的特點重力、彈簧彈力，電場力、分子力做功與路徑無關摩擦力做功的特點單個摩擦力（包括靜摩擦力和滑動摩擦力）可以做正功，也可以做負功，還可以不做功。相互作用的一對靜摩擦力做功的代數和總等于零，在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能的轉移，沒有機械能的轉化為其他形式的能；相互作用的一對滑動摩擦力做功的代數和不為零，且總為負值，在一對滑動摩擦力做功的過程中，不僅有相互摩擦物體間機械能的轉移，還有機械能轉化為內能。轉化為內能的量等于系統(tǒng)機械能的減少，等于滑動摩擦力與相對路程的乘積。摩擦生熱，是指動摩擦生熱，靜摩擦不會生熱4.幾個重要的功能關系重力的功等于重力勢能的變化，即彈力的功等于彈性勢能的變化，即合力的功等于動能的變化，即重力之外的功（除彈簧彈力）的其他力的功等于機械能的變化，即一對滑動摩擦力做功等于系統(tǒng)中內能的變化，分子力的功等于分子勢能的變化。第二部分：功能關系在電學中的應用1. 電場力做功與路徑無關。若電場為勻強電場，則；若為非勻強電場，則一般利用來進行運算2. 磁場力可分為安培力和洛倫茲力。洛倫茲力在任何情況下對運動電荷都不做功；安培力可以做正功、負功，還可以不做功。3. 電流做功的實質是電場移動電荷做功。即w=uit=uq。4. 導體棒在磁場中切割磁感線時，棒中感應電流受到的安培力對導體棒做負功，使機械能轉化為電腦。5. 電場力做功等于電勢能的變化，即考綱要求考點要求考點解讀功和功率本專題考查的重點有：重力、摩擦力、電場力和洛倫茲力的做功特點和求解與功、功率相關的分析和計算。動能定理的綜合應用。綜合應用機械能守恒定律以及相關知識分析有關問題。應用動能定理解決動力學問題。其中動能定理和能的轉化與守恒定律的應用是考查的重點，考查的特點是密切聯(lián)系生活、生產實際，聯(lián)系現(xiàn)代科學技術的問題和能源環(huán)保問題本部分內容除在選擇題中進行簡單知識點組合考查功和功率的概念外在解答題中將會以兩種情景命題：一是多種運動組合的多運動過程問題，二是與電場、磁場聯(lián)系的綜合問題中考查重力、電場力、摩擦力和磁場力的做功特點、動能定理的應用和能量守恒定律。動能和動能定理重力做功與重力勢能電場力做功與電勢能功能關系、機械能守恒定律電功率、焦耳定律一 教法指引此專題復習時，可以先讓學生完成相應的習題，在精心批閱之后以題目帶動知識點，進行適當提煉講解。這一專題的知識點高考要求普遍較高，屬于必考知識點。二輪復習時還是要穩(wěn)扎穩(wěn)打，從基本規(guī)律，基本解題步驟出發(fā)再進行提升。因為這部分的綜合題較多，功和能僅僅是在解題中應用的物理規(guī)律而以。二 知識網絡三 典例精析題型1.（功能關系的應用）從地面豎直上拋一個質量為m的小球，小球上升的最大高度為h。設上升過程中空氣阻力為f恒定。則對于小球上升的整個過程，下列說法錯誤的是（ 小球動能減少了mgha. 小球機械能減少了fhb. 小球重力勢能增加了mghc. 小球加速度大于重力加速度gd. 解析：由動能定理可知，小球動能的減小量等于小球克服重力和阻力f做的功為（mg+f）h，a錯誤；小球機械能的減小等于克服阻力f做的功，為fh，b正確；小球重力勢能的增加等于小球小球克服重力做的功，為mgh，c正確；小球的加速度，d正確。規(guī)律總結：功是能量轉化的量度，有以下幾個功能關系需要理解并牢記重力做功與路徑無關，重力的功等于重力勢能的變化滑動摩擦力（或空氣阻力）做的功與路徑有關，并且等于轉化成的內能合力做功等于動能的變化重力（或彈力）以外的其他力做的功等于機械能的變化題型2.（功率及機車啟動問題）審題指導：1.在汽車勻加速啟動時，勻加速運動剛結束時有兩大特點牽引力仍是勻加速運動時的牽引力，即仍滿足2.注意勻加速運動的末速度并不是整個運動過程的最大速度題型3.（動能定理的應用）如圖所示，豎直平面內的軌道abcd由水平軌道ab與光滑的四分之一圓弧軌道cd組成，ab恰與圓弧cd在c點相切，軌道固定在水平面上。一個質量為m的小物塊（可視為質點）從軌道的a端以初動能e沖上水平軌道ab，沿著軌道運動，由dc弧滑下后停在水平軌道ab的中點。已知水平軌道ab長為l。求：（1）小物塊與水平軌道的動摩擦因數（2）為了保證小物塊不從軌道的d端離開軌道，圓弧軌道的半徑r至少是多大？（3）若圓弧軌道的半徑r取第（2）問計算出的最小值，增大小物塊的初動能，使得小物塊沖上軌道后可以達到最大高度是1.5r處，試求物塊的初動能并分析物塊能否停在水平軌道上。如果能，將停在何處？如果不能，將以多大速度離開水平軌道？解析：（1）小物塊最終停在ab的中點，在這個過程中，由動能定理得 得 （2）若小物塊剛好到達d處，速度為零，同理，有解得cd圓弧半徑至少為 （3）設物塊以初動能e沖上軌道，可以達到的最大高度是1.5r，由動能定理得解得物塊滑回c點時的動能為，由于，故物塊將停在軌道上設到a點的距離為x，有 解得 即物塊最終停在水平滑道ab上，距a點處。 規(guī)律總結：應用動能定理要比動力學方法方便、簡潔。只有應用動力學方法可以求解的勻變速直線運動問題，一般應用動能定理都可以求解。盡管動能定理是應用動力學方法推導出來的，但它解決問題的范圍更廣泛。題型4.（綜合問題）滑板運動是一項陸地上的“沖浪運動”，滑板運動員可在不同的滑坡上滑行，做出各種動作給人以美的享受。如圖甲所示，abcdef為同一豎直平面上依次平滑連接的滑行軌道，其中ab段水平，h=3m，bc段和cd段均為斜直軌道，傾角=37，de段是一半徑r=2.5m的四分之一圓弧軌道，o點為圓心,其正上方的d點為圓弧的最高點，滑板及運動員總質量m=60kg，運動員滑經d點時軌道對滑板支持力用nd表示，忽略摩擦阻力和空氣阻力，取g=10m/s2，sin37=0.6， cos37=0.8。除下述問(3)中運動員做緩沖動作以外，均可把滑板及運動員視為質點。(1)運動員從bc段緊靠b處無初速滑下，求nd的大??；(2)運動員逐漸減小從bc上無初速下滑時距水平地面的高度h，請在圖乙的坐標圖上作出nd-h圖象(只根據作出的圖象評分，不要求寫出計算過程和作圖依據) (3)運動員改為從b點以0=4m/s的速度水平滑出，落在bc上時通過短暫的緩沖動作使他只保留沿斜面方向的速度繼續(xù)滑行，則他是否會從d點滑離軌道?請通過計算得出結論解析：解：(1)從開始滑下至d點，由機械能守恒定律得 (1分) (1分)由得： (1分) (2)所求的圖象如圖所示(3分)(圖線兩個端點畫對各得1分，圖線為直線得1分)(3)當以從b點水平滑出時，運動員做平拋運動落在q點，如圖所示。設bq=，則(1分)(1分)由得(1分 (1分) 在q點緩沖后 (1分)從 (1分)運動員恰從d點滑離軌道應滿足： (1分)由得 即 (1分)可見滑板運動員不會從圓弧最高點d滑離軌道。(1分)題型5.（功能關系在電場中的應用）如圖所示勻強電場e的區(qū)域內，在o點處放置一點電荷q， a、b、c、d、e、f為以o點為球心的球面上的點，aecf平面與電場平行，bedf平面與電場垂直，則下列說法中正確的是ab、d兩點的電場強度相同ba點的電勢等于f點的電勢c點電荷+q在球面上任意兩點之間移動時，電場力一定做功d將點電荷+q在球面上任意兩點之間移動，從球面上a點移動到c點的電勢能變化量一定最大解析：由于點電荷+q在b、d兩點的場強方向分別向上和向下，b、d兩點的場強大小相同，方向不同，a錯；a點和f點位于+q形成電場的等勢面上，但若把一電荷從a點移動到f點，電場e要對電荷做功，b錯；當點電荷+q在bedf面上任意兩點間移動時，電場力不做功，c錯；球面上相距最遠的點（沿場強e的方向）是ac，電場e對其做功最大，電勢能的變化量最大。 規(guī)律總結：1.在等勢面上移動電荷是，電場力不做功。2電場力做功與路徑無關，w=qu。3.電場力做的功等于電勢能的變化量。題型6.（功能關系在電磁感應中的應用）兩根足夠長的光滑導軌豎直放置，間距為l ，底端接阻值為r 的電阻。將質量為m的金屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，金屬棒和導軌接觸良好，導軌所在平面與磁感應強度為b 的勻強磁場垂直，如圖所示。除電阻r 外其余電阻不計。現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放則a釋放瞬間金屬棒的加速度等于重力加速度gb金屬棒向下運動時，流過電阻r 的電流方向為abc金屬棒的速度為v時所受的安培力大小為f =d電阻r 上產生的總熱量等于金屬棒重力勢能的減少解析：在釋放的瞬間，速度為零，不受安培力的作用，只受到重力，a對。由右手定則可得，電流的方向從b到a，b錯。當速度為時，產生的電動勢為，受到的安培力為，計算可得,c對。在運動的過程中，是彈簧的彈性勢能、重力勢能和內能的轉化，d錯。題型7.（功能關系在混合場內的應用）如圖所示，mn是一固定在水平地面上足夠長的絕緣平板（左側有擋板），整個空間有平行于平板向右、場強為e=2n/c的勻強電場，在板上c點的左側有一個垂直于紙面向外、磁感應強度為b=1t的勻強磁場，一個質量為m=4103kg、帶負電的小物塊，帶電量q=102c，從c點由靜止開始向左先做加速運動再做勻速運動. 當物體碰到左端擋板后被彈回，若在碰撞瞬間將電場改為豎直向下，大小不變. 小物塊返回時在磁場中恰做勻速運動，已知平板mc部分的長度為l=5m，物塊與平板間的動摩擦因數為=0.2，求： （1）小物塊向左運動過程中克服摩擦力做的功wf； （2）小物塊與左端擋板碰撞過程損失的機械能e； （3）小物塊從與 左擋板碰后到最終靜止所用時間t； （4）整個過程中由于摩擦產生的熱量q. 解析