高考物理總復(fù)習(xí)教案功與能

2011高考物理總復(fù)習(xí)教案功與能一、考點梳理1．考綱要求：功、功率；動能及動能定理；重力勢能，重力做功與重力勢能改變的關(guān)系；機械能守恒定律及能量守恒定律都是Ⅱ類要求；彈性勢能屬Ⅰ類要求。2、命題趨勢：本章的功和功率、動能和動能定理、重力的功和重力勢能、彈性勢能、機械能守恒定律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、機械能守恒定律是重點和難點，用能量觀點是解決動力學(xué)問題的三大途徑之一?？碱}內(nèi)容經(jīng)常與牛頓運動定律、曲線運動、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)常涉及本章知識。同學(xué)們要加強綜合題的練習(xí)，學(xué)會將復(fù)雜的物理過程分解成若干子過程，分析每一個過程的始末狀態(tài)及過程中力、加速度、速度、能量和動量的變化，建立物理模型，靈活運用牛頓定律、動能定理、動量定理及能量轉(zhuǎn)化的方法提高解決實際問題的能力。3、思路及方法：（1）、關(guān)于功a、功的本質(zhì)：一個力對物體做了功，產(chǎn)生的效果是物體的能量發(fā)生了變化；不同形式的能量的轉(zhuǎn)化及能量在物體間的轉(zhuǎn)移除了由于熱傳遞而使內(nèi)能發(fā)生轉(zhuǎn)移這種情況外，都是做功的結(jié)果；能量的變化是由做功引起的，其值可用功來量度W＝△E。b、摩擦力做功情況：一對靜摩擦力不會產(chǎn)生熱量，一個做正功，另一個必做等量的負(fù)功；一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和一定為負(fù)，總使系統(tǒng)機械能減少并轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，即“摩擦生熱”，且有Q＝△E＝F·△s。c、一對相互作用力做功的情況：彼此之間沒有約束。d、求功的幾種基本方法：①恒力做功常用公式W＝FScosθ和Ｗ＝P·△V求解；②變力做功常用方法：動能定理或功能關(guān)系；W=Pt求解；或求解。③求合力的功：可先算各力所做的功，再求代數(shù)和；或先求合力再求合力功。（２）、應(yīng)用動能定理的解題思路：①確定研究對象及研究過程；②進行受力和運動情況分析，確認(rèn)每個力做功情況；③確定物體的初、末狀態(tài)的動能；④最后根據(jù)動能定理列方程求解。（３）、應(yīng)用機械能守恒定律的解題思路：①定對象(物體和地球、彈簧系統(tǒng))；②受力和運動及各力做功情況分析，確認(rèn)是否滿足守恒；③選擇零勢面（點）；④明確初、末狀態(tài)；⑤由機械能守恒定律列方程求解.（４）、常用的功能關(guān)系①外力對物體所做的總功等于物體動能的變化。②除重力外其它力對物體做功代數(shù)和等于物體機械能的變化。③重力對物體所做的功等于物體重力勢能變化的負(fù)值。④電場力對物體所做的功等于電勢能變化的負(fù)值。⑤物體內(nèi)能的變化等于物體與外界之間功和熱傳遞之和。⑥在核反應(yīng)中，發(fā)生Δm的質(zhì)量虧損，即有Δmc2的能量釋放出來。⑦光電子的最大初動能等于入射光子能量和金屬逸出功之差。⑧W=P△V氣體等壓膨脹或壓縮時所做的功。BABA300d1、如圖是一個平行板電容器示意圖,其電容為C,帶電量為Q,上極板帶正電。現(xiàn)將一個試探電荷q由兩極板間的A點移動到B點，A、B兩點間的距離為S，連線AB與極板間的夾角為。則電場力對試探電荷q所做的功等于（）A．B．C．D．2、設(shè)在NaCl蒸氣中存在由Na和Cl靠靜電相互作用構(gòu)成的單個NaCl分子，取Na與Cl相距無限遠(yuǎn)時電勢能為零，一個NaCl分子的電勢能為－6.1eV，若使一個中性Na原子形成Na所需的能量（電離能）為5.1eV，使一個中性氯原子Cl形成Cl所放出的能量（親和能）為3.8eV。由此可知，將一個NaCl分子分解成彼此遠(yuǎn)離的中性鈉原子和中性氯原子的過程中，外界供給的總能等于_______eV。3、一輛汽車質(zhì)量為105kg，從靜止開始運動，其阻力為車重的0.05倍。其牽引力的大小與車前進的距離變化關(guān)系為F＝103x＋f0，f0是車所受的阻力。當(dāng)車前進4、物體以150J的初動能從某斜面的底端沿斜面向上作勻減速運動，當(dāng)它到達(dá)某點P時，其動能減少了100J時，機械能減少了30J,物體繼續(xù)上升到最高位置后又返回到原出發(fā)點，其動能等于。ABABOvAvB例1、如圖所示，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，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?vv0dh例2、兩塊豎直放置的鋼板平行地固定在水平面上，鋼板高h(yuǎn)=0.8m，相距及d=0.4m。將一質(zhì)量m=2kg的彈性小球從左面鋼板的最上端處以某一初速度正對著右面的鋼板平拋出去，小球依次在兩鋼板上各碰撞一次后，恰好落在右面鋼板的底端，如圖，小球和鋼板的碰撞無能量損失（g=10m/s2）。（1）求小球平拋的初速度大小v0；（2）求小球落在右面鋼板的底端前速度v的大小和方向；（3）證明小球下落過程中減小的重力勢能ΔEp與增加的動能ΔEk相等。v0AO2O3L1L2L3例3、如圖，滑塊A的質(zhì)量m＝0.01kg，與水平間的動摩擦因數(shù)μ=0.2，用細(xì)線懸掛的小球質(zhì)量均為m＝0.01kg，沿x軸排列，A與第1只小球及相鄰兩小球間距離均為s＝2m，線長分別為L1、L2、L3……(圖中只畫出三只小球)。開始時，A以vv0AO2O3L1L2L3(2)求出碰撞中第n個小球懸線長Ln的表達(dá)式。AB例4（備選）、如圖，帶電量均為＋q、質(zhì)量分別為m和2m的小球A和B，中間連接質(zhì)量不計的細(xì)繩，在豎直方向的勻強電場中以速度v０勻速上升，某時刻細(xì)繩自AAB(1)電場的場強及細(xì)繩斷開后A、B兩球的加速度大??；(2)當(dāng)B球速度為零時，A球的速度大小；(3)自繩斷裂開始至B球速度為零的過程中，兩球系統(tǒng)機械能增量為多少?四、當(dāng)堂鞏固BOACOCBOACOC2、如圖，A、B球等質(zhì)量，A系在不可伸長的繩上，B固定在輕質(zhì)彈簧上，把兩球拉到水平位置（繩和彈簧均拉直且為原長）釋放，當(dāng)小球通過懸點O正下方C點時，彈簧和繩等長，則（）A．A、B兩球的動能相等B．A球的重力勢能的減少大于B球重力勢能的減少s/mts/mt/s3020100510MmMmD．A球的系統(tǒng)的機械能大于B球系統(tǒng)的機械能3、m=0.5kg和M=1.5kg的兩物體在水平面上發(fā)生正碰，圖中的4條實線分別為m、M碰撞前后的S－t圖象，則下列說法正確的是()A．兩個物體在碰撞中動量守恒B．碰撞前后m動能不變C．碰撞前后m動能損失3JD．兩個物體的碰撞是彈性碰撞300F4、（備選）如圖，同質(zhì)量m=0.2kg的兩小球用長L=0.22m的細(xì)繩連接，放在傾角為30°的光滑斜面上，開始細(xì)繩拉直與斜面底邊平行，在繩中點作用一個垂直于繩沿斜面向上的恒力F=2.2N。在力F的作用下兩球向上運動，且F方向的位移與時間滿足S=kt2（k為恒量），經(jīng)過一段時間兩小球第一次碰撞，又經(jīng)過一段時間再一次發(fā)生碰撞……由于兩小球之間的有粘性，當(dāng)力F作用了2s時，兩小球發(fā)生最后一次碰撞不再分開，g=10m/s300F（2）最后一次碰撞完成時，小球的速度υ；（3）整個碰撞過程中，系統(tǒng)損失的機械能△E。5、一個質(zhì)量為m的帶電小球，在豎直方向的勻強電場中水平拋出，不計空氣阻力，測得小球的加速度為g/3，則在小球下落h高度的過程中（）．A．小球的動能增加mgh／3B．小球的電勢能增加2mgh／3C．小球的重力勢能減少mghD．小球的機械能減少2mgh／3m6、質(zhì)量為m1、m2的兩物體，靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的人站在m1上用恒力F拉繩子，經(jīng)過一段時間后，兩物體的速度大小分別為V1和V2，位移分別為S1和S2，如圖。則這段時間內(nèi)此人所做的功的大小等于：mA．FS2B．F(S1+S2)C．D．ABLC7、在水平光滑細(xì)桿上穿著A、B兩個剛性小球，兩球間距離為L，用兩根長度同為L的不可伸長的輕繩與C球連接，開始時三球靜止二繩伸直，然后同時釋放三球。已知A、B、C三球質(zhì)量相等，試求A、B二球速度V的大小與C球到細(xì)桿的距離ABLChhθv08、如圖，傳送帶與水平面夾角θ=30°，皮帶在電動機的帶動下，始終以v0＝2m/s的速率運行.現(xiàn)把m＝10kg的工件輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時間1.9s，工件被傳送到h＝1.5m的高處，g＝10m/s2.求：(1)工件與帶的動摩擦因數(shù)；(2)電動機傳送工件多消耗的電能.VV0O1ROθ9、質(zhì)量為m的質(zhì)點，系于不可伸長的長為R的輕繩的一端，繩的另一端固定在O點。今把質(zhì)點從O點的正上方離O點的距離為的O1點以水平的速度拋出，如圖，試求；（1）輕繩即將伸直時，繩與豎直方向的夾角為多少？（2）當(dāng)質(zhì)點到達(dá)O點的正下方時，繩對質(zhì)點的拉力為多大？第５課時功與能專題參考答案【熱身訓(xùn)練】1．C2、〖解析〗：一個NaCI分子分解成彼此遠(yuǎn)離的中性鈉和氯原子的過程，可分兩階段：①NaCI克服靜電引力，成為相距無限遠(yuǎn)的鈉和氯離子。由“一個NaCI分子的電勢能為6.1eV”知，此過程吸收6.1eV的能量。②Na+吸收一個電子變成Na，與Na電離成Na+的過程相反，故放出能量5.1eV；Cl釋放一個電子變成Cl，與Cl形成Cl的過程相反，故吸收3.8eV的能量。故在整個過程中，共吸收能量（6.1+3.8）eV=9.9eV，放出能量5.1eV，所以外界供給的總能量為4.8eV。3、〖解析〗：∵F＝103x＋f0，∴F與x是線性關(guān)系，故前進100m過程F做的功可看作是平均牽引力所做的功。而f0＝0.05×105×10N＝5×104N,所以前進100m過程中的平均牽引力:∴W＝S＝1×107J。4、〖解析〗：物體從斜面底到P與從點P到最高點，這兩階段的動能減少和機械能損失是成比例的，設(shè)物體從點P到最高點過程中，損失的機械能為E，則100/30=(150-100)/E,由此得E=15J，∴物體從斜面底到達(dá)斜面頂一共損失機械能45J，∴它從斜面頂回到出發(fā)點機械能也損失45J，全程共損失90J，回到出發(fā)點時的動能為60J.ABABOvAvB例1、錯解：由于桿的彈力總垂直于小球的運動方向，所以輕桿對A、B兩球均不做功。正解：設(shè)當(dāng)桿轉(zhuǎn)到豎直位置時，A、B球的速度分別為VA和VB。把輕桿、地球、A、B系統(tǒng)作為研究對象，∵桿和小球的相互作用力做功總和為零，故機械能守恒。取B的最低點為零勢面，可得：2mgL=又ω相同∴VB＝2VA由以上二式得：.由動能定理，對A有WA＋mgL/2＝－O，∴WA=－mgL.對B有WB＋mgL＝，∴WB＝0.2mgL.例2、〖解析〗：（1）小球整個運動過程可以看做一個完整的平拋運動t＝EQ\R(,EQ\F(2×0.8,10))s＝0.4sv0＝EQ\F(3×0.4,0.4)m/s＝3m/s（2）v＝EQ\R(,vx2+vy2)＝EQ\R(,v02+(gt)2)＝EQ\R(,32+(10×0.4)2)m/s＝5m/stanθ＝EQ\F(vy,vx)＝EQ\F(gt,v0)＝EQ\F(10×0.4,3)＝EQ\F(4,3)，θ＝530（與水平方向夾角）（3）ΔEp＝mgh＝2×10×0.8J＝16JΔEk＝EQ\F(1,2)mv2－EQ\F(1,2)mv02＝EQ\F(1,2)m(gt)2＝EQ\F(1,2)×2×(10×0.4)2J＝16J所以Ep＝ΔEk例3、〖解析〗：(1)因滑塊與小球質(zhì)量相等且碰撞中機械能守恒，滑塊與小球相碰撞會互換速度，小球在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，機械能守恒，設(shè)滑塊滑行總距離為s0，有：μmgs0=0－EQ\F(1,2)mv02得：s0＝25m，n＝s0/s＝12(個)(2)滑塊與第n個球碰撞，設(shè)小球運動到最高點時速度為vn′對小球，有：EQ\F(1,2)mvn2＝EQ\F(1,2)mvn′2＋2mgLn①mg＝mvn′2/Ln②對滑塊，有：μmgns＝EQ\F(1,2)mvn2－EQ\F(1,2)mv02③解①②③三式：Ln＝(v02－2μgsn)/5g＝(50－4n)/25例4、〖解析〗：（1）設(shè)強度為Ｅ，對A和B有2ｑＥ＝3ｍｇ，∴Ｅ＝3ｍｇ／2ｑ．細(xì)繩斷后，取向上為正方向有ｑＥ－ｍｇ＝ｍａＡ，ｑＥ－2ｍｇ＝2ｍａＢ，∴ａＡ＝（1／2）ｇ，ａＢ＝－（1／４）ｇ．（2）細(xì)繩斷開前后兩球組成的系統(tǒng)系統(tǒng)總動量守恒．設(shè)B球速度為零時A球速度為ｖＡ，∴（ｍ＋2ｍ）ｖ0＝ｍｖＡ＋0，ｖＡ＝3ｖ0．（3）設(shè)自繩斷到Ｂ速度為零的時間為ｔ，則0＝ｖ0－ａＢｔ，ａＢ＝－（1／4）ｇ，得ｔ＝（4ｖ0／ｇ），ｓＢ＝ｖＢｔ＝（ｖ0／2）·（4ｖ0／ｇ）＝（2ｖ02／ｇ），在該時間內(nèi)A的位移為：ｓＡ＝ｖＡｔ＝（ｖ0＋3ｖ0／2）·（4ｖ0／ｇ）＝（8ｖ02／ｇ）．由功能關(guān)系知，電場力對A做的功等于物體A的機械能增量，得ΔＥＡ＝ｑＥｓＡ＝ｑ（3ｍｇ／2ｑ）·（8ｖ02／ｇ）＝12ｍｖ02．同理，研究Ｂ得ΔＥＢ＝ｑＥsＢ＝ｑ（3ｍｇ／2ｑ）·（2ｖ02／ｇ）＝3ｍｖ02，ΔＥ＝ΔＥＡ＋ΔＥＢ＝15ｍｖ02．【當(dāng)堂鞏固】1、3×1010J2、C3、ACD4、〖解析〗（1）對兩小球整體由牛頓第二定律，有（2）因為S=kt2，符合勻變速直線運動規(guī)律在該方向上作勻加速運動，則：υt＝at＝1m/s。（3）根據(jù)功能原理，有：∴△E∴△E=0.242J5、ABD6、錯解：人做功為拉力F對m2所做的功W=F·S2，∴即AD正確。正解：人做功消耗化學(xué)能轉(zhuǎn)化為物體m1和m2及人的動能。所以人做的功的大小等于VBVVBVCBCAθ7、〖解析〗：此題的關(guān)鍵是要找到任一位置時，A、B、C三球速度之間的關(guān)系。在如圖位置，BC繩與豎直方向成角。因為BC繩不伸長且繃