2023届二轮复习 专题二 第1讲　功和能 课件

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1.几种力做功的特点(1)重力、弹簧弹力、静电力做功与路径无关。(2)摩擦力做功的特点。①单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零,在静摩擦力做功的过程中,只有机械能的转移,没有机械能转化为其他形式的能;相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和不为零,且总为负值。在一对滑动摩擦力做功的过程中,不仅有相互摩擦的物体间机械能的转移,还有部分机械能转化为内能,转化为内能的量等于系统机械能的减少量,等于滑动摩擦力与相对位移的乘积。③摩擦生热是指滑动摩擦生热,静摩擦不会生热。
2.几个重要的功能关系
1.思想方法(1)守恒思想、分解思想。(2)守恒法、转化法、转移法。
考点一　功　功率　动能定理的应用
解析:根据题述,两车额定功率P相同,匀速运动后牵引力等于阻力,因此甲车阻力大于乙车阻力,根据甲车t2时刻后和乙车t4时刻后两车牵引力不变,甲车牵引力大于乙车,F=F阻=kmg,可知甲车的总质量比乙车大,故A正确。如图所示,甲车在A点所对应的时刻牵引力与阻力瞬间相等,所以甲车从这个时刻开始做加速运动;乙车在B点所对应的时刻牵引力与阻力瞬间相等,乙车从这个时刻开始加速,所以甲车比乙车先开始运动,故B正确。两车分别从t1和t3时刻开始以额定功率行驶,这两个时刻,两车的牵引力等大,由P=Fv可知,甲车在t1时刻和乙车在t3时刻的速率相同,故C正确。t2时刻甲车达到最大速度,t4时刻乙车达到最大速度,根据汽车的额定功率P=F阻vm=kmgvm,由于甲车的总质量比乙车大,所以甲车在t2时刻的速率小于乙车在t4时刻的速率,故D错误。
1.功的计算(1)恒力做功一般用功的公式或动能定理求解。(2)变力做功的几种求法。
3.应用动能定理解题的“四步骤、三注意”(1)应用动能定理解题的四个步骤。①确定研究对象及其运动过程。②分析受力情况和各力的做功情况。③明确物体初、末状态的动能。④由动能定理列方程求解。
(2)应用动能定理解题应注意的三个问题。①动能定理往往用于单个物体的运动过程,由于不涉及加速度及时间,比动力学研究方法要简捷。②动能定理表达式是一个标量式,求解功时要分清是哪个力做的功,计算时要把各力的功连同符号(正负)一同代入公式。③物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程(如加速、减速过程),此时可以分段考虑,也可以对全过程考虑,但若能对整个过程利用动能定理列式,则可使问题简化。要注意在几个运动性质不同的分过程中,有些力是全过程都做功的,有些力只在某个分过程中做功。
1.(2022·浙江杭州二模)电梯一般用电动机驱动,钢绳挂在电动机绳轮上,一端悬吊轿厢,另一端悬吊配重装置。钢绳和绳轮间产生的摩擦力能驱使轿厢上下运动。若电梯轿厢的质量为2×103 kg,配重为2.4×103 kg。某次电梯轿厢由静止开始上升的v-t图像如图乙所示,不计空气阻力。下列说法正确的是(　　)A.电梯轿厢在第10 s内处于失重状态B.上升过程中,钢绳对轿厢和对配重的拉力大小始终相等C.在第1 s内,电动机做的机械功为2.4×104 JD.上升过程中,钢绳对轿厢做功的最大功率为4.8×104 W
2.(2022·广东广州二模)质量为m的汽车由静止启动后沿平直路面行驶,汽车牵引力随速度变化的F-v图像如图所示,设汽车与路面间的摩擦力Ff保持不变,则(　　)
3.(2021·湖北卷,4)如图a所示,一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑,运动过程中摩擦力大小f恒定,物块动能Ek与运动路程s的关系如图b所示。重力加速度大小取10 m/s2,物块质量m和所受摩擦力大小f分别为(　　)A.m=0.7 kg,f=0.5 NB.m=0.7 kg,f=1.0 NC.m=0.8 kg,f=0.5 ND.m=0.8 kg,f=1.0 N
解析:0～10 m内物块上滑,由动能定理得-mgsin 30°·s-fs=Ek-Ek0,整理得Ek=Ek0-(mgsin 30°+f)s,结合0～10 m内的图像得,斜率的绝对值|k|=mgsin 30°+f=4 N;10～20 m内物块下滑,由动能定理得(mgsin 30°-f)(s-s1)=Ek′,整理得Ek′=(mgsin 30°-f)s-(mgsin 30°-f)s1,结合10～20 m内的图像得,斜率k′=mgsin 30°-f=3 N,联立解得f=0.5 N,m=0.7 kg,故选A。
考点二　机械能守恒定律的应用
(1)若释放处高度h=h0,当小球第一次运动到圆管最低点C时,求速度大小vC及在此过程中所受合力的冲量的大小和方向。
(2)求小球在圆管内与圆心O1点等高的D点所受弹力F N与h的关系式。
(3)若小球释放后能从原路返回到出发点,高度h应该满足什么条件?
(1)求重物落地后,小球线速度的大小v;
解析:(1)线速度v=ωr,得v=2ωR。
(2)重物落地后一小球转到水平位置A,求此时该球受到杆的作用力的大小F;
(3)求重物下落的高度h。
1.判断物体或系统机械能是否守恒的三种方法
2.机械能守恒定律的表达式
3.连接体的机械能守恒问题
4.(2022·辽宁辽阳二模)如图所示,一根足够长且不可伸长的轻绳跨过光滑定滑轮,轻绳两端系着三个小球A、B、C(三个小球均视为质点,且A、B两球的质量相等),系统保持静止,此时C球离地面的高度为h。若剪断A、B球之间的轻绳,则A球能上升的最大高度为(不计空气阻力)(　　)
5.(2022·全国乙卷,16) 固定于竖直平面内的光滑大圆环上套有一个小环。小环从大圆环顶端P点由静止开始自由下滑,在下滑过程中,小环的速率正比于(　　)A.它滑过的弧长B.它下降的高度C.它到P点的距离D.它与P点的连线扫过的面积
6.(2022·福建厦门模拟)如图,一长为L的轻杆两端分别用铰链与质量均为m的小球A、B连接,A套在固定竖直杆上,B放在倾角θ=30°的斜面上。开始时,轻杆与竖直杆的夹角α=30°。现将轻杆由静止释放,小球A沿竖直杆向下运动,B沿斜面下滑。小球均可视为质点,不计一切摩擦,已知重力加速度大小为g。下列判断正确的是(　　)
考点三　功能关系和能量守恒定律的应用
(1)求B、C向左移动的最大距离x0和B、C分离时B的动能Ek。
(2)为保证A能离开墙壁,求恒力的最小值Fmin。
(3)若三物块都停止时B、C间的距离为xBC,从B、C分离到B停止运动的整个过程,B克服弹簧弹力做的功为W,通过推导比较W与FfxBC的大小。
解析:(3)从B、C分离到B停止运动,设B的位移为xB,C的位移为xC,以B为研究对象,由动能定理得-W-FfxB=0-Ek,以C为研究对象,由动能定理得-FfxC=0-Ek,由B、C的运动关系得 xB>xC-xBC,联立可知W