第四章 学案12步步高高中物理必修二Word格式.docx

1、求平均功率选用公式P和PFv均可，但必须注意是哪段时间或哪一个过程中的平均功率；求瞬时功率通常选用公式PFv，必须注意是哪个力在哪个时刻（或状态）的功率.例1物体在合外力作用下做直线运动的vt图像如图1所示，下列表述不正确的是（）图1A.在00.5 s内，合外力的瞬时功率逐渐增大B.在02 s内，合外力总是做负功C.在0.5 2 s内，合外力的平均功率为零D.在03 s内，合外力所做总功为零解析A项，在00.5 s内，做匀加速直线运动，加速度不变，合力不变，速度逐渐增大，可知合力的瞬时功率逐渐增大，故A正确.B项，在02 s内，动能的变化量为正值，根据动能定理知，合力做正功，故B错误.C项，在

2、0.5 2 s内，因为初、末速度相等，则动能的变化量为零，根据动能定理知，合力做功为零，则合力做功的平均功率为零.故C正确.D项，在03 s内，初、末速度均为零，则动能的变化量为零，根据动能定理知，合力做功为零，故D正确.本题选不正确的，故选B.答案B例2汽车发动机的额定功率为60 kW，汽车的质量为5103 kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车的重力的0.05倍，若汽车始终保持额定功率不变，取g10 m/s2，则从静止启动后，求：（1）汽车所能达到的最大速度是多大？（2）当汽车的加速度为1 m/s2时，速度是多大？（3）如果汽车由启动到速度变为最大值后，马上关闭发动机，测得汽车在关闭发动机

3、前已通过624 m的路程，求汽车从启动到停下来一共经过多少时间？解析（1）汽车保持额定功率不变，那么随着速度v的增大，牵引力F牵变小，当牵引力大小减至与阻力f大小相同时，汽车速度v达到最大值vm.P额fvmvm24 m/s（2）a，则F牵maf7.5103 N，v8 m/s（3）设由启动到速度最大历时为t1，关闭发动机到停止历时t2.mvP额t1fs1，将数据代入，得t150 s.由vmt2得t248 s.故t总t1t298 s.答案见解析二、对动能定理的理解与应用动能定理一般应用于单个物体，研究过程可以是直线运动，也可以是曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于各个力同时作用在

4、物体上，也适用于不同的力分阶段作用在物体上，凡涉及力对物体做功过程中动能变化的问题几乎都可以使用，但使用时应注意以下几点：1.明确研究对象和研究过程，确定初、末状态的速度情况.2.对物体进行正确的受力分析（包括重力、弹力等），弄清各力做功大小及功的正负情况.3.有些力在运动过程中不是始终存在，物体运动状态、受力等情况均发生变化，则在考虑外力做功时，必须根据不同情况分别对待，正确表示出总功.4.若物体运动过程中包含几个不同的子过程，解题时，可以分段考虑，也可视为一个整体过程考虑，列出动能定理方程求解.例3某兴趣小组设计了如图2所示的玩具轨道，其中“2008”四个等高数字用内壁光滑的薄壁细圆管弯成

5、，固定在竖直平面内（所有数字均由圆或半圆组成，圆半径比细管的内径大得多），底端与水平地面相切.弹射装置将一个小物体（可视为质点）以va5 m/s的水平初速度由a点弹出，从b点进入轨道，依次经过“8002”后从p点水平抛出.小物体与地面ab段间的动摩擦因数0.3，不计其它机械能损失.已知ab段长L1.5 m，数字“0”的半径R0.2 m，小物体质量m0.01 kg，g10 m/s2.求：图2（1）小物体从p点抛出后的水平射程；（2）小物体经过数字“0”的最高点时管道对小物体作用力的大小和方向.解析（1）设小物体运动到p点时的速度大小为v，对小物体由a运动到p过程应用动能定理得：mgL2mgRmv

6、2mv从p点抛出后做平抛运动，由平抛运动规律可得：2Rgt2xvt联立式，代入数据解得：x0.8 m（2）设在数字“0”的最高点时管道对小物体的作用力为F，取竖直向下为正方向Fmg联立式，代入数据解得F0.3 N方向竖直向下.答案（1）0.8 m（2）0.3 N，方向竖直向下三、对机械能守恒定律的理解与应用应用机械能守恒定律解题，重在分析能量的变化，而不太关注物体运动过程的细节，这使问题的解决变得简便.1.守恒条件：只有重力或弹力做功，系统内只发生动能和势能之间的相互转化.2.表达式：（1）状态式Ek1Ep1Ek2Ep2，理解为物体（或系统）初状态的机械能与末状态的机械能相等.（2）变量式Ek

7、Ep，表示动能与势能在相互转化的过程中，系统减少（或增加）的动能等于系统增加（或减少）的势能.EA增EB减，适用于系统，表示由A、B组成的系统，A部分机械能的增加量与B部分机械能的减少量相等.例4如图3所示，物体A质量为2m，物体B质量为m，通过轻绳跨过定滑轮相连.斜面光滑，且与水平面夹角30，不计绳子和滑轮之间的摩擦.开始时A物体离地的高度为h，B物体位于斜面的底端，用手托住A物体，A、B两物体均静止.撤去手后，求：图3（1）A物体将要落地时的速度多大？（2）A物体落地后，B物体由于惯性将继续沿斜面上升，则B物体在斜面上上升的最高点离地的高度多大？解析（1）由题知，物体A质量为2m，物体B质

8、量为m，A、B两物体构成的整体（系统）只有重力做功，故整体的机械能守恒，得：mAghmBghsin （mAmB）v2将mA2m，mBm代入解得：v.（2）当A物体落地后，B物体由于惯性将继续上升，此时绳子松了，对B物体而言，只有重力做功，故B物体的机械能守恒，设其上升的最高点离地高度为H，根据机械能守恒定律得：mBv2mBg（Hhsin ）整理得：Hh.答案（1） （2）h四、功能关系的应用常见的几对功能关系如下：1.重力做功与重力势能：表达式：WGEp.WG0，表示势能减少；WG0，表示势能增加.2.弹簧弹力做功与弹性势能：W弹Ep.W弹0，表示势能减少；W弹0，表示势能增加.3.合力做功与

9、动能：W合Ek.物理意义：合外力做功是物体动能变化的原因.W合0，表示动能增加；W合0，表示动能减少.4.除重力或系统弹力外其他力做功与机械能：W其他E.除重力或系统弹力外其他力做功是机械能变化的原因.W其他0，表示机械能增加；W其他0，表示机械能减少；W其他0，表示机械能守恒.例5如图4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点的正上方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AP2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中（）图4A.重力做功2mgRB.机械能减少mgRC.合外力做功mgRD.克服摩擦力做功m

10、gR解析重力做功与路径无关，所以WGmgR，选项A错；小球在B点时所受重力提供向心力，即mgm，所以v，从P点到B点，由动能定理知：W合mv2mgR，故选项C错；根据能量的转化与守恒知：机械能的减少量为EW其他mgRmv2mgR，故选项B错；克服摩擦力做的功等于机械能的减少量，等于mgR，故选项D对.答案D五、能量守恒定律的应用用能量守恒定律去分析、解决问题往往具有简便、适用范围广等优点，在学习中应增强利用能量守恒定律解题的意识，应用此规律时应注意：（1）要研究系统中有哪些力在做功，有哪些形式的能在发生转移、转化.（2）某种形式的能的减少，一定伴随着其他形式的能的增加，且增加量一定等于减少量，

11、即E增E减.例6如图5所示，由理想电动机带动的水平传送带匀速运动，速度大小为v，现将一小工件放到传送带左端点上.设工件初速度为零，当它在传送带上滑动一段距离后速度达到v，而与传送带保持相对静止.设工件质量为m，它与传送带间的动摩擦因数为，左右端点相距L，则该电动机每传送完一个工件消耗的电能为（）图5A.mgl B. mv2C.mglmv2 D.mv2解析根据牛顿第二定律知工件的加速度为g，所以速度达到v而与传送带保持相对静止所用时间：t工件的位移为，工件相对于传送带滑动的距离为xvt则产生的热量：Qmgxmv2由能量守恒知，电动机每传送完工件消耗的电能一部分转化为一个工件的动能，另一部分产生热

12、量，则E电EkQmv2mv2mv2故D正确.1.（功和功率的计算）如图6所示，一质量为1.2 kg 的物体从倾角为30、长度为10 m的光滑斜面顶端由静止开始下滑.则（）图6A.物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是60 WB.物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是120 WC.整个过程中重力做功的平均功率是30 WD.整个过程中重力做功的平均功率是60 W答案AC解析由动能定理得mglsin 30mv2，所以物体滑到斜面底端时的速度为10 m/s，此时重力做功的瞬时功率为Pmgvcos mgvcos 601.210W60 W，故A对，B错.物体下滑时做匀加速直线运动，其受力情况如图所示.由牛

13、顿第二定律得物体的加速度a10m/s25 m/s2；物体下滑的时间ts2 s；物体下滑过程中重力做的功为Wmglsin mglsin 30J60 J；重力做功的平均功率W30 W.故C对，D错.2.（对动能定理的应用）如图7所示，质量为m0.5 kg的小球从距离地面高H5 m处自由下落，到达地面时恰能沿凹陷于地面的半圆形槽运动，半圆形槽的半径R0.4 m，小球到达槽最低点时速率恰好为10 m/s，并继续沿槽运动直到从槽左端边缘飞出且沿竖直方向上升、下落，如此反复几次，设摩擦力大小恒定不变，g取10 m/s2，空气阻力不计，求：图7 （1）小球第一次飞出半圆形槽上升的距水平地面的最大高度h为多少；（2）小球最多能飞出槽外几次.答案（1）4.2 m（2）6次解析（1）对小球下落到最低点的过程，设克服摩擦力做功为Wf，由动能定理得mg（HR）Wfmv20.设从小球下落到第一次飞出到达最高点，由动能定理得mg（Hh）2Wf00.解得hH2Rm5 m20.4 m4.2 m.（2）设小球恰好能飞出n次，则由动能定理得mgH2nWf00解