2022-2023年高考物理一轮复习 动量与能量课件

这是一份2022-2023年高考物理一轮复习 动量与能量课件，共15页。PPT课件主要包含了PART01，命题角度，功和功率的理解与计算，典例1，功能关系的理解和应用，典例2，动能定理的应用，典例3，典例4，典例5等内容，欢迎下载使用。

能量观点在力学中的应用
动量观点和能量观点在力学中的应用
应用能量观点解决力、电综合问题
应用动量和能量观点解决力、电综合问题
应用动力学观点和能量观点解决多过程问题
(1)单个恒力的功 W＝Flcs α.
(2)合力为恒力的功①先求合力,再求W＝F合lcs α.②W＝W1＋W2＋….
（1）若力大小恒定,且方向始终沿轨迹切线方向,可用力的大小跟路程的乘积计算
(2)力的方向不变,大小随位移线性变化可用W＝lcs α计算．
(2)P＝Fv,若v为瞬时速度,则P为瞬时功率；若v为平均速度,则P为平均功率．注意：力F与速度v方向不在同一直线上时功率为Fvcs θ.
(3)F－l图象中,功的大小等于“面积”．(4)求解一般变力做的功常用动能定理.
下列表述中最符合实际情况的是(　　)A.某高中同学做一次引体向上的上升过程中克服重力做功约为25 JB.将一个鸡蛋从胸前举过头顶,克服重力做功约为10 JC.篮球从2 m高处自由下落到地面的过程中,重力做功的功率约为20 WD.某高中同学步行上楼时克服重力做功的功率约为10 kW
解析　高中的同学质量约60 kg,在一次引体向上的过程中向上的位移约0.5 m,则克服重力做的功W＝mgh＝60×10×0.5 J＝300 J,故A错误；一个鸡蛋的质量约为50 g＝0.05 kg,将一个鸡蛋从胸前举过头顶,位移约0.4 m,克服重力做功约为W＝mgh＝0.05×10×0.4 J＝0.2 J,故B错误；篮球的质量约0.6 kg,篮球从2 m高处自由下落到地面的过程中,重力做的功W＝mgh＝0.6×10×2 J＝12 J,篮球下落的时间t＝＝ s≈0.63 s,功率约为＝＝ W≈20 W,故C正确；高中的同学质量约60 kg,楼层的高度约为3 m,则高中同学步行上楼时,每秒钟向上的高度约为0.3 m(两个台阶),每秒钟上楼克服重力做功W＝mgh＝50×10×0.3 J＝150 J,功率＝＝ W≈150 W,故D错误.答案　C
1.几个重要的功能关系
(1)重力做的功等于重力势能的减少量,即WG＝－ΔEp.(2)弹力做的功等于弹性势能的减少量,即W弹＝－ΔEp.(3)合力做的功等于动能的变化量,即W＝ΔEk.(4)重力(或系统内弹力)之外的其他力做的功等于机械能的变化量,即W其他＝ΔE.(5)系统内一对滑动摩擦力做的功是系统内能改变的量度,即Q＝Ff·x相对
(1)分析物体运动过程中受哪些力,有哪些力做功,有哪些形式的能发生变化．(2)列动能定理或能量守恒定律表达式．
(1)做功的过程就是能量转化的过程,不同形式的能量发生相互转化可以通过做功来实现．(2)功是能量转化的量度,功和能的关系,一是体现在不同性质的力做功对应不同形式的能转化,二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等．
从地面竖直向上抛出一物体,其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和．取地面为重力势能零点,该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图4所示．重力加速度取10 m/s2.由图中数据可得(　　)A．物体的质量为2 kgB．h＝0时,物体的速率为20 m/sC．h＝2 m时,物体的动能Ek＝40 JD．从地面至h＝4 m,物体的动能减少100 J
答案　AD解析　根据题图图像可知,h＝4 m时物体的重力势能mgh＝80 J,解得物体质量m＝2 kg,抛出时物体的动能为Ek0＝100 J,由公式Ek0＝mv2可知,h＝0时物体的速率为v＝10 m/s,选项A正确,B错误；由功能关系可知Ffh＝|ΔE总|＝20 J,解得物体上升过程中所受空气阻力Ff＝5 N,从物体开始抛出至上升到h＝2 m的过程中,由动能定理有－mgh－Ffh＝Ek－100 J,解得Ek＝50 J,选项C错误；由题图图像可知,物体上升到h＝4 m时,机械能为80 J,重力势能为80 J,动能为零,即从地面上升到h＝4 m,物体动能减少100 J,选项D正确．
1．表达式：W总＝Ek2－Ek1.
(1)W总为物体在运动过程中所受各力做功的代数和．(2)动能变化量Ek2－Ek1一定是物体在末、初两状态的动能之差．(3)动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动．(4)动能定理既适用于恒力做功,也适用于变力做功．(5)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以分阶段作用．
(1)对于物体运动过程中不涉及加速度和时间,而涉及力和位移、速度的问题时,一般选择动能定理,尤其是曲线运动、多过程的直线运动等．(2)动能定理也是一种功能关系,即合外力做的功(总功)与动能变化量一一对应．
3．在功能关系中的应用
(1)确定研究对象和研究过程．(2)进行运动分析和受力分析,确定初、末速度和各力做功情况,利用动能定理全过程或分过程列式．
(多选)如图1所示,倾角为θ的光滑斜面足够长,一质量为m的小物体,在沿斜面向上的恒力F作用下,由静止从斜面底端沿斜面向上做匀加速直线运动,经过时间t,力F做功为60 J,此后撤去力F,物体又经过相同的时间t回到斜面底端,若以底端的平面为零势能参考面,重力加速度为g,则下列说法正确的是(　　)A.物体回到斜面底端的动能为60 JB.恒力F＝2mgsin θC.撤去力F时,物体的重力势能是45 JD.动能与势能相等的时刻一定出现在撤去力F之前
解析　由题设条件可知：前后两段小物体的运动的位移大小相等,方向相反,则由牛顿第二定律和运动学公式可得,x0＝·t2＝－,解得F＝mgsin θ,选项B错误；由题设条件知,Fx0＝mgx0sin θ＝60 J,则此过程中重力做的功为WG＝－mgx0sin θ＝－45 J,撤去力F时,物体的重力势能是45 J,选项C正确；全程由动能定理可得Fx0＝Ek0,则物体回到斜面底端的动能Ek0为60 J,选项A正确；物体从最高点下滑的过程中一定有一个点的动能与势能相等,选项D错误.答案　AC
　动力学规律和动能定理的综合应用
(1)综合受力分析、运动过程分析,由牛顿运动定律做好动力学分析．(2)分析各力做功情况,做好能量的转化与守恒的分析,由此把握各运动阶段的运动性质,各连接点、临界点的力学特征、运动特征、能量特征．
(1)当物体受到恒力作用发生运动状态的改变而且又涉及时间时,一般选择用动力学方法解题；(2)当涉及功、能和位移时,一般选用动能定理、机械能守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题,题目中出现相对位移时,应优先选择能量守恒定律；(3)当涉及细节并要求分析力时,一般选择牛顿运动定律,对某一时刻的问题选择牛顿第二定律求解；(4)复杂问题的分析一般需选择能量的观点、运动与力的观点综合分析求解．
如图2,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R；bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点.一质量为m的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动.重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为(　　) A.2mgR D.6mgR
解析　设小球运动到c点的速度大小为vc,则对小球由a到c的过程, 由动能定理有F·3R－mgR＝mv,又F＝mg,解得vc＝2.小球离开c点后,在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动,由牛顿第二定律可知,小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g,则由竖直方向的运动可知,小球从离开c点到其轨迹最高点所需的时间为t＝＝2,在水平方向的位移大小为x＝gt2＝2R.由以上分析可知,小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中,水平方向的位移大小为5R,则小球机械能的增加量为ΔE＝F·5R＝5mgR,C正确,A、B、D错误.答案　C
某兴趣小组设计了一个玩具轨道模型如图3甲所示,将一质量为m＝0.5 kg的玩具小车(可以视为质点)放在P点,用弹簧装置将其从静止弹出(弹性势能完全转化为小车初始动能),使其沿着半径为r＝1.0 m的光滑圆形竖直轨道OAO′运动,玩具小车受水平面PB的阻力为其自身重力的0.5倍(g取10 m/s2),PB＝16.0 m,O为PB中点.B点右侧是一个高h＝1.25 m,宽L＝2.0 m的壕沟.求：(1)要使小车恰好能越过圆形轨道的最高点A,则此种情况下,小车在O点受到轨道弹力的大小；(2)要求小车能安全的越过A点,并从B点平抛后越过壕沟,则弹簧的弹性势能至少为多少；(3)若在弹性限度内,弹簧的最大弹性势能Epm＝40 J,以O点为坐标原点,OB为x轴,从O到B方向为正方向,在图乙坐标上画出小车能进入圆形轨道且不脱离轨道情况下,弹簧弹性势能Ep与小车停止位置坐标x关系图.
解析　(1)在最高点mg＝,得vA＝ m/sO→A：－mg2r＝mv－mv,得vO＝5 m/sFNO－mg＝,得FNO＝6mg＝30 N.(2)要求1：越过A点,vO＝5 m/s,P→O：EP弹1－kmgxPO＝mv－0,得Ep弹1＝32.5 J要求2：平抛运动L＝vBt,h＝gt2,得vB＝4 m/sEp弹2－kmgxPB＝mv－0,得Ep弹2＝44 J综上所述,弹簧弹性势能的最小值为44 J.(3)分类讨论：因为最大弹性势能为40 J,由Epm－μmgs＝0,得s＝16 m,所以至多运动到B点,必不平抛.情况1：能越过O点,弹性势能　32.5 J≤Ep弹1≤40 J当Ep弹1－kmgx1＝0－0,得13 m≤x1≤16 m,又因为O点是坐标原点,所以实际坐标值为5 m≤x11≤8 m情况2：恰能到达圆轨道圆心等高点,当Ep弹2－kmgxPO－mgr＝0－0,得Ep弹2＝25 Jmgr＝kmgx21,得x21＝2 m,又因为O点是坐标原点,所以实际坐标值为x21＝－2 m恰能进入圆形轨道,当Ep弹2－kmgxPO＝0－0,得Ep弹2＝20 J,此时坐标值为0由动能定理表达式知,Ep弹与x是线性函数,图象如图所示.
答案　(1)30 N　(2)44 J　(3)见解析