(word完整版)高中物理動量守恒與能量守恒經(jīng)典題目

1、專題四動能定理與能量守恒、大綱解讀內(nèi) 容要求功、功率n動能，做功與動能改變的關(guān)系n重力勢能.做功與重力勢能改變的關(guān)系n彈性勢能i機械能守恒定律n能量守恒定律ii本專題涉及的考點有：功和功率、動能和動能定理、重力做功和重力勢能、彈性勢能、 機械能守恒定律，都是歷年高考的必考內(nèi)容，考查的知識點覆蓋面全，頻率高，題型全。動 能定理、機械能守恒定律是力學(xué)中的重點和難點，用能量觀點解題是解決動力學(xué)問題的三大途徑之一。大綱對本部分考點要求為n類有五個，功能關(guān)系一直都是高考的“重中之重”，是高考的熱點和難點， 涉及這部分內(nèi)容的考題不但題型全、分值重，而且還常有高考壓軸題?？碱}的內(nèi)容經(jīng)常與牛頓運動定律、曲線運

2、動、動量守恒定律、電磁學(xué)等方面知識綜合，物理過程復(fù)雜，綜合分析的能力要求較高，這部分知識能密切聯(lián)系生活實際、聯(lián)系現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，因此，每年高考的壓軸題，高難度的綜合題經(jīng)常涉及本專題知識。它的特點：一般過程復(fù)雜、難度大、能力要求高。還?？疾榭忌鷮⑽锢韱栴}經(jīng)過分析、推理轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)問題，然后運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。所以復(fù)習(xí)時要重視對基本概念、規(guī)律的理解掌握，加強建立物理模型、運用數(shù)學(xué)知識解決物理問題的能力。 二、重點剖析 1、理解功的六個基本問題(1)做功與否的判斷問題：關(guān)鍵看功的兩個必要因素，第一是力；第二是力的方向上的 位移。而所謂的“力的方向上的位移”可作如下理解：當(dāng)位移平行于力，則位移

3、就是力的方 向上的位的位移；當(dāng)位移垂直于力，則位移垂直于力，則位移就不是力的方向上的位移；當(dāng)位移與力既不垂直又不平行于力，則可對位移進行正交分解， 其平行于力的方向上的分位移仍被稱為力的方向上的位移。(2)關(guān)于功的計算問題： W=FS COS a這種方法只適用于恒力做功。用動能定理W=A&或功能關(guān)系求功。當(dāng) F為變力時，高中階段往往考慮用這種方法求功。這種方法的依據(jù)是：做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，功是能的轉(zhuǎn)化的量度。 如果知道某一過程中能量轉(zhuǎn)化的數(shù)值，那么也就知道了該過程中對應(yīng)的功的數(shù)值。(3)關(guān)于求功率問題：P W 所求出的功率是時間t內(nèi)的平均功率。功率的計算式：tP Fvcos ,其中。

4、是力與速度間的夾角。一般用于求某一時刻的瞬時功率。(4) 一對作用力和反作用力做功的關(guān)系問題：一對作用力和反作用力在同一段時間內(nèi) 做的總功可能為正、可能為負、也可能為零；一對互為作用反作用的摩擦力做的總功可能 為零(靜摩擦力)、可能為負(滑動摩擦力)，但不可能為正。1(5) 了解常見力做功的特點：重力做功和路徑無關(guān)， 只與物體始末位置的高度差 h有關(guān): Wmgh當(dāng)末位置低于初位置時， W 0,即重力做正功；反之重力做負功。 滑動摩擦力做 功與路徑有關(guān)。當(dāng)某物體在一固定平面上運動時， 滑動摩擦力做功的絕對值等于摩擦力與路程的乘積。在兩個接觸面上因相對毛t動而產(chǎn)生的熱量Q F滑S相對，其中F滑為滑

5、動摩擦力,S相對為接觸的兩個物體的相對路程。(6)做功意義的理解問題：做功意味著能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化，做多少功，相應(yīng)就有多少能 量發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化。2.理解動能和動能定理1(1)動能Ek mV2是物體運動的狀態(tài)量，而動能的變化A國是與物理過程有關(guān)的2過程量。(2)動能定理的表述：合外力做的功等于物體動能的變化。(這里的合外力指物體受到的1212所有外力的合力，包括重力)。表達式為 W合 mv2 mv1EK動能定理也可以表述為：外力對物體做的總功等于物體動能的變化。實際應(yīng)用時，后一種表述比較好操作。 不必求合力，特別是在全過程的各個階段受力有變化的情況下，只要把各個力在各個階段所做的功都按照代數(shù)和加起

6、來，就可以得到總功。不管是否恒力做功，也不管是否做直線運動，該定理都成立;對變力做功，應(yīng)用動能定理要更方便、更迅捷。12動能為標(biāo)重，但 EKmv2212 ,mv1仍有正負，分別表動能的增減。2213 .理解勢能和機械能守恒定律(1)機械能守恒定律的兩種表述在只有重力做功的情形下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機械能的總量保持不變。如果沒有摩擦和介質(zhì)阻力，物體只發(fā)生動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化時，機械能的總量保持不變。(2)對機械能守恒定律的理解機械能守恒定律的研究對象一定是系統(tǒng)，至少包括地球在內(nèi)。通常我們說“小球的機械能守恒”其實一定也就包括地球在內(nèi)，因為重力勢能就是小球和地球所共有的。另外

7、小球的動能中所用的v,也是相對于地面的速度。當(dāng)研究對象(除地球以外)只有一個物體時，往往根據(jù)是否“只有重力做功”來判定 機械能是否守恒；當(dāng)研究對象(除地球以外)由多個物體組成時，往往根據(jù)是否“沒有摩擦 和介質(zhì)阻力”來判定機械能是否守恒?！爸挥兄亓ψ龉Α辈坏扔凇爸皇苤亓ψ饔谩薄Ｔ谠撨^程中，物體可以受其它力的作用，只要這些力不做功。(3)系統(tǒng)機械能守恒的表達式有以下三種:系統(tǒng)初態(tài)的機械能等于系統(tǒng)末態(tài)的機械能1 -mv22或 Ep Ek EpEk12即：E初 E末或mgh mv mgh 2系統(tǒng)重力勢能的減少量等于系統(tǒng)動能的增加量，即:Ep EK或 Ep Ek 0若系統(tǒng)內(nèi)只有 A、B兩物體，則 A物體

8、減少的機械能等于 B物體增加的機械能，即:Ea Eb或 EaEb 04 .理解功能關(guān)系和能量守恒定律（1）做功的過程是能量轉(zhuǎn)化的過程，功是能的轉(zhuǎn)化的量度。功是一個過程量，它和一段位移（一段時間）相對應(yīng)；而能是一個狀態(tài)量，它與一個 時刻相對應(yīng)。兩者的單位是相同的（J）,但不能說功就是能，也不能說“功變成了能”，（2）要研究功和能的關(guān)系，突出“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”這一基本概念。物體動能的增量由外力做的總功來量度，即：W外Ek ；物體重力勢能的增量由重力做的功來量度，即：WgEp；物體機械能的增量由重力以外的其他力做的功來量度，即：W/ E ,當(dāng)W/。時，說明只有重力做功，所以系統(tǒng)的機械能守恒；一對

9、互為作用力反作用力的摩擦力做的總功，用來量度該過程系統(tǒng)由于摩擦而減小的機械能，也就是系統(tǒng) 增加的內(nèi)能。Q F滑S相對，其中F滑為滑動摩擦力，S相對為接觸物的相對路程。三、考點透視考點1：平均功率和瞬時功率例1、物體m從傾角為“的固定的光滑斜面由靜止開始下滑，斜面高為h,當(dāng)物體滑至斜面底端時，重力做功的功率為（）-1A. mg. 2gh B. -mgsina 2gh C. mg. 2ghsina D. mg 2ghsina解析：由于光滑斜面，物體 m下滑過程中機械能守恒，滑至底端是的瞬時速度v j2gh,由圖1可知，F(xiàn),v的夾角90a則滑到底端時重力的功率是P mgsin a J2gh ,故C選

10、項正確。答案：C點撥：計算功率時，必須弄清是平均功率還是瞬時功率，若是瞬時功率一定要注意力和速度之間的夾角。瞬時功率P Fvcos （為F , v的夾角）當(dāng)F , v有夾角時，應(yīng)注意從圖中標(biāo)明，防止錯誤?？键c2:會用Q F滑S相對解物理問題例2如圖4-2所示，小車的質(zhì)量為 M ,后端放一質(zhì)量為 m的鐵塊，鐵塊與小車之間的 動摩擦系數(shù)為，它們一起以速度 v沿光滑地面向右運動， 小車與右側(cè)的墻壁發(fā)生碰撞且無能量損失，設(shè)小車足夠長，則小車被彈回向左運動多遠與鐵塊停止相對滑動？鐵塊在小車上 相對于小車滑動多遠的距離？解析：小車反彈后與物體組成一個系統(tǒng)滿足動量守恒,圖4-2規(guī)定小車反彈后的方向作向左為正

11、方向，設(shè)共同速度為 vx,則：Mv mv (M m)vx解得：vx以車為對象，摩擦力始終做負功，設(shè)小車對地的位移為S車，12則：一mg& Mvx-Mv2 2即：$車=2 22M2v2g(Mm)2系統(tǒng)損耗機械能為:QfS相c 1mgG目= 2(Mm)v2122 (Mm)Vxc 2Mv2S相；(M m)g點撥：兩個物體相互摩擦而產(chǎn)生的熱量Q (或說系統(tǒng)內(nèi)能的增加量)等于物體之間滑動摩擦力f與這兩個物體間相對滑動的路程的乘積，即Q F滑S酈t利用這結(jié)論可以簡便地解答高考試題中的“摩擦生熱”問題。四、熱點分析熱點1:機械能守恒定律例2、如圖7所示，在長為L的輕桿中點A和端點B各固定一質(zhì)量均為 m的小球

12、，桿 可繞無摩擦的軸 O轉(zhuǎn)動，使桿從水平位置無初速釋放擺下。求當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時，輕桿 對A、B兩球分別做了多少功 ？圖7本題簡介：本題考查學(xué)生對機械能守恒的條件的理解，并且機械能守恒是針對A、B兩球組成的系統(tǒng)，單獨對 A或B球來說機械能不守恒.單獨對A或B球只能運用動能定理解決。解析：設(shè)當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時，A球和B球的速度分別為vA和vB。如果把輕桿、地球、兩個小球構(gòu)成的系統(tǒng)作為研究對象，那么由于桿和小球的相互作用力做功總和等于零，故系統(tǒng)機械能守恒。1cle 1右取B的取低點為手重力勢能參考平面，可得： 2mgL mvA mvB mgL222又因A球?qū)球在各個時刻對應(yīng)的角速度相同 ，故vB

13、 2vA由式得:vA.35LvB12gL5根據(jù)動能定理，可解出桿對 A、B做的功。，一，112 一對于 A 有：WA mgL mvA 0,即：WA 0.2mgL12對于B 有：WB mgL mvB 0,即：Wb 0.2mgL.答案：WA0.2mgL、WB 0.2mgL反思：繩的彈力是一定沿繩的方向的，而桿的彈力不一定沿桿的方向。所以當(dāng)物體的速度與桿垂直時，桿的彈力可以對物體做功。機械能守恒是針對A、B兩球組成的系統(tǒng)，單獨對系統(tǒng)中單個物體來說機械能不守恒.單獨對單個物體研究只能運用動能定理解決。學(xué)生要能靈活運用機械能守恒定律和動能定理解決問題。熱點3:能量守恒定律例3、如圖4-4所示，質(zhì)量為 M

14、,長為L的木板（端點為 A、B,中點為O）在光滑水 平面上以V。的水平速度向右運動，把質(zhì)量為m、長度可忽略的小木塊置于 B端（對地初速度為0）,它與木板間的動摩擦因數(shù)為，問V0在什么范圍內(nèi)才能使小木塊停在O、A之間？-8m圖4-4本題簡介：本題是考查運用能量守恒定律解決問題，因為有滑動摩擦力做功就有一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。在兩個接觸面上因相對滑動而產(chǎn)生的熱量Q F滑S相對，其中F滑為滑動摩擦力，S相對為接觸物的相對路程。解析：木塊與木板相互作用過程中合外力為零，動量守恒.設(shè)木塊、木板相對靜止時速度為v,則（M +m）v = MV0111能量守恒定律得：1Mv21Mv21mv2Q 222滑動摩擦

15、力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能：Q mgsL2由式得:s Lv0的范圍應(yīng)是:(M m)gLv& vwM2 (M m)gL答案:(M m)gLvo2EiD. EivE22Ei5 .如圖2所示，傳送帶以 的初速度勻速運動。將質(zhì)量為送帶上的A端，物體將被傳送帶帶到 B端，已知物體到達 B 端之間已和傳送帶相對靜止，則下列說法正確的是（） 12A .傳送帶對物體做功為 一 m212B.傳送帶克服摩擦做功 -m 212C.電動機由于傳送物體多消耗的能量為-m12D.在傳送物體過程產(chǎn)生的熱量為-m 26.利用傳感器和計算機可以測量快速變化的力的瞬時值。如圖 法獲得的彈性繩中拉力隨時間的變化圖線。實驗時，把小球舉高到繩子

16、的懸點 。處，然后放手讓小球自由下落。 由此圖線 所提供的信息，以下判斷正確的是（）A.t2時刻小球速度最大B.t1t2期間小球速度先增大后減小C.t3時刻小球動能最小m的物體無初速度放在傳3中的右圖是用這種方D.t1與t4時刻小球速度一定相同7.如圖4所示，斜面置于光滑水平地面上,其光滑斜面上有一物體由靜止沿斜面下滑,在物體下滑過程中，下列說法正確的是A.物體的重力勢能減少，動能增加B.斜面的機械能不變C.斜面對物體的作用力垂直于接觸面，不對物體做功 D.物體和斜面組成的系統(tǒng)機械能守恒8.如圖6所示,在豎直平面內(nèi)有一半徑為 1m的半圓形軌道，質(zhì)量為 2kg的物體自與圓 心O等高的A點由靜止開

17、始滑下，通過最低點 B時的速度為3m/s,物體自A至B的過程 中所受的平均摩擦力為（）A. 0NB. 7NC. 14ND. 28N二、填空題（共2小題，共18分，把答案填在題中的橫線上）11 .某一在離地面10m的高處把一質(zhì)量為 2kg的小球以10m/s的速率拋出，小球著地時 的速率為15m/s。g取10m/s2,人拋球時對球做功是J，球在運動中克服空氣阻力做功是 J12 .質(zhì)量m=1.5kg的物塊在水平恒力 F作用下，從水平面上 A點由靜止開始運動，運 動一段距離撤去該力，物塊繼續(xù)滑行t=2.0s停在B點，已知A、B兩點間白距離s=5.0m,物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)科=0.20,恒力F等于

18、（物塊視為質(zhì)點g取10m/s2）.三、計算題（共 6小題，共92分，解答下列各題時，應(yīng)寫出必要的文字說明、表達式和重 要步驟。只寫最后答案的不得分。有數(shù)值計算的題，答案中必須明確寫出數(shù)值和單位。）13 . （12分）某市規(guī)定：卡車在市區(qū)內(nèi)行駛速度不得超過 40km/h, 一次一輛卡車在市區(qū)路 面緊急剎車后，量得剎車痕跡 s=18m,假設(shè)車輪與路面的滑動摩擦系數(shù)為 0.4。問這輛車是 否違章？試通過計算預(yù)以證明。14 . （15分）一半徑R=1米的1/4圓弧導(dǎo)軌與水平導(dǎo)軌相連，從圓弧導(dǎo)軌頂端 A靜止釋放 一個質(zhì)量m=20克的木塊，測得其滑至底端B的速度Vb=3米/秒，以后又沿水平導(dǎo)軌滑行BC=3

19、米而停止在C點，如圖8所示，試求（1）圓弧導(dǎo)軌摩擦力的功；（2） BC段導(dǎo)軌摩擦力的功以及滑動摩擦系數(shù)（取g=10米/秒2）15 （16分）.如圖9所示，在水平桌面的邊角處有一輕質(zhì)光滑的定滑輪的輕繩繞過K分別與A、B連，A、B的質(zhì)量分別為 mA、mB，開K, 一條不可伸長始時系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用一水平恒力 F拉物體A ,使物體B上 升.已知當(dāng)B上升距離h時，B的速度為V.求此過程中物體 A克 服摩擦力所做的功.重力加速度為 g .18 （19 分 ）質(zhì)量為 1.0 103kg 的汽車，沿傾角為30 的斜坡由靜止開始運動，汽車在運動過程中所受摩擦阻力大小恒為2000N ， 汽車發(fā)動機的額定輸出

20、功率為5.6 104W ， 開始時以 a 1m/ s 2的加速度做勻加速運動（ g 10m/s2） 。 求： （ 1） 汽車做勻加速運動的時間t1； （ 2） 汽車所能達到的最大速率；（ 3） 若斜坡長143.5m， 且認為汽車達到坡頂之前，已達到最大速率，則汽車從坡底到坡頂需多少時間？參考答案：I .D 2.AD 3.BD 4.D5. C 6.AD 7.B 8.AD 9.AD 10.BII . 100J75J12. 15N1213 .解：設(shè)卡車運動的速度為vo,剎車后至停止運動，由動能定理：Fmgs=0-2mvo。得v= q2 gs v2 0.4 10 18 =12m/s=43.2km/h。因為 vo v 規(guī)，所以該卡車違章了。1214 .解：(1)對AB段應(yīng)用動能定理：mgR+Wf=mvB21 1所以：Wf= - mvB -mgR= - 20 10 3 9-20X 10-3x 10x 1=-0.11j2 21 O 1Q(2)對 BC 段應(yīng)用動能定理：Wf=0- - mvB =- - 20 10 3 9 =-0.09J。又因 Wf=科2 2mgBCcos1800=-0.09,得：=0.153。1215.解：在此過程中，B的重力勢能的增量為 mBgh , A、B動目匕增重為-(mA mB)v ,恒力F所做的功為Fh ,用W表示A克服