高考物理二轮复习压轴突破教案 功和能常考的4个问题选择题计算题.docx

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高考物理二轮复习压轴突破教案功和能常考的4个问题选择题计算题

高考物理二轮压轴突破教案：

功和能常考的4个问题（选择题、计算题）

主要题型：

选择题、计算题

难度档次：

难度较大，考卷的高档题．知识点多、综合性强、题意较深邃，含有临界点，或多过程现象、或多物体系统．以定量计算为主，对解答表述要求较规范．一般设置或递进、或并列的2～3小问，各小问之间按难度梯度递增．,高考热点

1．做功的两个重要因素是：

有力作用在物体上，且使物体在力的方向上________．功的求解可利用W＝Flcosα求，但F必须为________．也可以利用F－l图象来求；变力的功一般应用________间接求解．

2．功率的计算公式

平均功率P＝＝Fvcosα；

瞬时功率P＝Fvcosα，当α＝0，即F与v方向________________时，P＝Fv.

3．动能定理

W1＋W2＋…＝________．

特别提醒

（1）用动能定理求解问题是一种高层次的思维和方法．应该增强用动能定理解题的意识．

（2）应用动能定理解题时要灵活选取过程，过程的选取对解题的难易程度有很大影响．

4．机械能守恒定律

（1）mgh1＋mv＝mgh2＋mv

（2）ΔEp减＝ΔEk增（或ΔEk减＝ΔEp增）

守恒条件只有重力或弹簧的弹力做功．

特别提醒

（1）系统所受到的合力为零，则系统机械能不一定守恒．

（2）物体系统机械能守恒，则其中单个物体机械能不一定守恒．,状元微博

名师点睛

精细剖析“多过程”现象

力学综合题的“多过程现象”，一般由匀变速直线运动、平抛运动及圆周运动组成，各运动“子过程”由“衔接点”连接．解答时注意以下几点．

（1）由实际抽象相应的物理模型，确定研究对象，对物体进行受力、运动情况的分析，分析好可能的“临界点”．确定每一个“子过程”及其特点，特别是有些隐蔽的“子过程”．

（2）一般要画出物体的运动示意图．

（3）针对每一个“子过程”，应用运动规律、牛顿运动定律、动能定理、机械能守恒定律等，列出有效方程．要合理选用“过程性方程”与“瞬时性方程”，能列全过程的方程、不列分过程的方程．

（4）分析好“衔接点”速度、加速度等关系．如“点前”或“点后”的不同数值．

（5）联立方程组，分析求解.

常考问题14　对功、功率的理解及定量计算（选择题）

图5－1

【例1】（2012·江苏卷，3）如图5－1所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球．在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点．在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是（　　）．　　　　　　　　　　　　　　　　　

A．逐渐增大B．逐渐减小

C．先增大，后减小D．先减小，后增大

解析　小球速率恒定，由动能定理知：

拉力做的功与克服重力做的功始终相等，将小球的速度分解，可发现小球在竖直方向分速度逐渐增大，重力的瞬时功率也逐渐增大，则拉力的瞬时功率也逐渐增大，A项正确．

答案　A

本题主要考查动能定理、瞬时功率的计算等，着重考查学生的理解能力和推理能力，难度中等．

图5－2

滑板运动已成为青少年所喜爱的一种体育运动，如图5－2所示，某同学正在进行滑板训练．图中AB段路面是水平的，BCD是一段半径R＝20m的拱起的圆弧路面，圆弧的最高点C比AB段路面高出h＝1.25m，若人与滑板的总质量为M＝60kg.该同学自A点由静止开始运动，在AB路段他单腿用力蹬地，到达B点前停止蹬地，然后冲上圆弧路段，结果到达C点时恰好对地面压力等于，不计滑板与各路段之间的摩擦力及经过B点时的能量损失（g取10m/s2）．则（　　）．

A．该同学到达C点时的速度大小为10m/s

B．该同学到达C点时的速度大小为10m/s

C．该同学在AB段所做的功为3750J

D．该同学在AB段所做的功为750J

借题发挥

1．判断正功、负功或不做功的方法

（1）用力和位移的夹角θ判断．

（2）用力和速度的夹角θ判断．

（3）用动能变化判断．

2．计算功的方法

（1）按照功的定义求功．

（2）用动能定理W＝ΔEk或功能关系求功．当F为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功．

（3）利用功率公式W＝Pt求解．

3．计算功率的基本思路

（1）首先判断待求的功率是瞬时功率还是平均功率．

（2）①平均功率的计算方法

a．利用P＝.

b．利用P＝Fvcosθ.

②瞬时功率的计算方法

P＝Fvcosθ，v是t时刻的瞬时速度．

课堂笔记

常考问题15　功能关系与曲线运动的综合（选择题）

图5－3

【例2】（2012·安徽卷，16）如图5－3所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力．已知AP＝2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中（　　）．

A．重力做功2mgRB．机械能减少mgR

C．合外力做功mgRD．克服摩擦力做功mgR

解析　小球到达B点时，恰好对轨道没有压力，只受重力作用，根据mg＝得，小球在B点的速度v＝.小球从P到B的过程中，重力做功W＝mgR，故选项A错误；减少的机械能ΔE减＝mgR－mv2＝mgR，故选项B错误；合外力做功W合＝mv2＝mgR，故选项C错误；根据动能定理得，mgR－Wf＝mv2－0，所以Wf＝mgR－mv2＝mgR，故选项D正确．

答案　D

图5－4

如图5－4所示是北京朝阳公园摩天轮，一质量为m的乘客坐在摩天轮中以速率v在竖直平面内做半径为R的匀速圆周运动，假设t＝0时刻乘客在轨迹最低点且重力势能为零，那么，下列说法正确的是（　　）．

A．乘客运动的过程中，重力势能随时间的变化关系为Ep＝mgR

B．乘客运动的过程中，在最高点受到座位的支持力为m－mg

C．乘客运动的过程中，机械能守恒，且机械能为E＝mv2

D．乘客运动的过程中，机械能随时间的变化关系为E＝mv2＋mgR,阅卷感悟

错因档案

1．不能正确找出竖直平面内圆周运动的临界条件

2．对重要的功能关系不清楚

应对策略

1．应用功能关系解题，首先弄清楚重要的功能关系

（1）重力的功等于重力势能的变化，即WG＝－ΔEp

（2）弹力的功等于弹性势能的变化，即W弹＝－ΔEp

（3）合力的功等于动能的变化，即W合＝ΔEk

（4）重力之外（除弹簧弹力）的其他力的功等于机械能的变化，即W其他＝ΔE

（5）一对滑动摩擦力做功等于系统中内能的变化ΔQ＝fl相对

（6）电场力做功等于电势能的变化，即WAB＝－ΔE

2．运用能量守恒定律解题的基本思路

常考问题16　动能定理的应用（计算题）

图5－5

【例3】（2012·重庆理综，23）如图5－5所示为一种摆式摩擦因数测量仪，可测量轮胎与地面间动摩擦因数，其主要部件有：

底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆，摆锤的质量为m、细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动，摆锤重心到O点距离为L，测量时，测量仪固定于水平地面，将摆锤从与O等高的位置处静止释放．摆锤到最低点附近时，橡胶片紧压地面擦过一小段距离s（s≪L），之后继续摆至与竖直方向成θ角的最高位置．若摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力，重力加速度为g，求：

（1）摆锤在上述过程中损失的机械能；

（2）在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功；

（3）橡胶片与地面之间的动摩擦因数．

解析　

（1）选从右侧最高点到左侧最高点的过程研究．因为初、末状态动能为零，所以全程损失的机械能ΔE等于减少的重力势能，即：

ΔE＝mgLcosθ.①

（2）对全程应用动能定理：

WG＋Wf＝0，②

WG＝mgLcosθ，③

由②、③得Wf＝－WG＝－mgLcosθ④

（3）由滑动摩擦力公式得f＝μF，⑤

摩擦力做的功Wf＝－fs，⑥

④、⑤式代入⑥式得：

μ＝.⑦

答案　

（1）损失的机械能ΔE＝mgLcosθ　

（2）摩擦力做的功Wf＝－mgLcosθ

（3）动摩擦因数μ＝

本题对动能定理、功能关系、滑动摩擦力及其做功进行了考查，考查学生的理解能力及分析推理能力，中等难度．

如图5－6甲所示，长为4m的水平轨道AB与半径为R＝0.6m的竖直半圆弧轨道BC在B处相连接，有一质量为1kg的滑块（大小不计），从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F的大小随位移变化的关系如图乙所示，滑块与AB间的动摩擦因数为μ＝0.25，与BC间的动摩擦因数未知，取g＝10m/s2，求：

图5－6

（1）滑块到达B处时的速度大小；

（2）滑块在水平轨道AB上运动前2m过程所用的时间；

（3）若到达B点时撤去力F，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能到达最高点C，则滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是多少？

方法锦囊

应用动能定理解题的基本步骤

（1）选取研究对象，分析运动过程．

（2）

（3）明确物体在过程的始末状态的动能Ek1和Ek2.

（4）列出动能定理的方程W合＝Ek2－Ek1及其他必要的解题方程，进行求解．

答题模板

解：

对……（研究对象）

从……到……（过程）

由动能定理得……（具体问题的原始方程）①

根据……（定律）……

得……

（具体问题的原始辅助方程）……②

联立方程①②得……（待求物理量的表达式）

代入数据解得……（待求物理量的数值带单位）

课堂笔记

常考问题17　机械能守恒与力学知识的综合应用（计算题）

图5－7

【例4】（2012·大纲全国卷，26）一探险队员在探险时遇到一山沟，山沟的一侧竖直，另一侧的坡面呈抛物线形状，此队员从山沟的竖直一侧，以速度v0沿水平方向跳向另一侧坡面如图5－7所示，以沟底的O点为原点建立坐标系Oxy.已知，山沟竖直一侧的高度为2h，坡面的抛物线方程为y＝x2；探险队员的质量为m.人视为质点，忽略空气阻力，重力加速度为g.

（1）求此人落到坡面时的动能；

（2）此人水平跳出的速度为多大时，他落在坡面时的动能最小？

动能的最小值为多少？

本题考查牛顿运动定律、机械能守恒定律，旨在考查学生的推理能力、分析综合能力和应用数学知识解决物理问题的能力，难度较大．

图5－8

（2012·温州五校联考）如图5－8所示，在竖直平面内，粗糙的斜面轨道AB的下端与光滑的圆弧轨道BCD相切于B，C是最低点，圆心角∠BOC＝37°，D与圆心O等高，圆弧轨道半径R＝1.0m，现有一个质量为m＝0.2kg可视为质点的小物体，从D点的正上方E点处自由下落，DE距离h＝1.6m，小物体与斜面AB之间的动摩擦因数μ＝0.5.取sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2.求：

（1）小物体第一次通过C点时轨道对小物体的支持力F