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1、廊坊2013年高考押題猜想 動能定理與能量守恒 一、大綱解讀 內(nèi) 容 要求 功、功率 Ⅱ 動能，做功與動能改變的關(guān)系 Ⅱ 重力勢能.做功與重力勢能改變的關(guān)系 Ⅱ 彈性勢能 Ⅰ 機(jī)械能守恒定律 Ⅱ 能量守恒定律 II 二、重點(diǎn)剖析 1、理解功的六個(gè)基本問題 （1）做功與否的判斷問題：關(guān)鍵看功的兩個(gè)必要因素，第一是力；第二是力的方向上的位移。而所謂的“力的方向上的位移”可作如下理解：當(dāng)位移平行于力，則位移就是力的方向上的位的位移；當(dāng)位移垂直于力，則位移垂直于力，則位移就不是力的方向上的位移；當(dāng)位移與力既不垂直又不平行于力，則可對位移進(jìn)行正交分解，其平

2、行于力的方向上的分位移仍被稱為力的方向上的位移。 （6）做功意義的理解問題：做功意味著能量的轉(zhuǎn)移與轉(zhuǎn)化，做多少功，相應(yīng)就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化。 2.理解動能和動能定理 ③動能為標(biāo)量，但仍有正負(fù)，分別表動能的增減。 （3）系統(tǒng)機(jī)械能守恒的表達(dá)式有以下三種： 4．理解功能關(guān)系和能量守恒定律 三、考點(diǎn)透視 考點(diǎn)1：平均功率和瞬時(shí)功率 例1、物體m從傾角為α的固定的光滑斜面由靜止開始下滑，斜面高為h，當(dāng)物體滑至斜面底端時(shí)，重力做功的功率為（ ） A. B. C. D. 解析：由于光滑斜面，物體m下滑過程中機(jī)械能守恒，滑至底端是的瞬時(shí)速度，根據(jù)瞬時(shí)功率。 圖1 由圖1

3、可知，的夾角則滑到底端時(shí)重力的功率是，故C選項(xiàng)正確。 考點(diǎn)2：機(jī)車起動的問題 例2、質(zhì)量的汽車，發(fā)動機(jī)的額定功率為，汽車從靜止以的加速度行駛，所受阻力，則汽車勻加速行駛的最長時(shí)間為多少？汽車可能達(dá)到的最大速度為多少？ 考點(diǎn)3：動能定理的應(yīng)用 例3、如圖2所示，斜面足夠長，其傾角為α，質(zhì)量為m的滑塊，距擋板P為，以初速度沿斜面上滑，滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，滑塊所受摩擦力小于滑塊沿斜面方向的重力分力，若滑塊每次與擋板相碰均無機(jī)械能損失，求滑塊在斜面上經(jīng)過的總路程為多少？ 圖2 考點(diǎn)4:會用解物理問題 例4、如圖4-2所示，小車的質(zhì)量為，后端放一質(zhì)量為的鐵塊，鐵塊與小車之間

4、的動摩擦系數(shù)為，它們一起以速度沿光滑地面向右運(yùn)動，小車與右側(cè)的墻壁發(fā)生碰撞且無能量損失，設(shè)小車足夠長，則小車被彈回向左運(yùn)動多遠(yuǎn)與鐵塊停止相對滑動？鐵塊在小車上相對于小車滑動多遠(yuǎn)的距離？ 圖4-2 以車為對象，摩擦力始終做負(fù)功，設(shè)小車對地的位移為， 則： 即：； 系統(tǒng)損耗機(jī)械能為： ； 四、熱點(diǎn)分析 熱點(diǎn)1：動能定理 圖6 反思：應(yīng)用動能定理解題時(shí)，要選取一個(gè)過程，確定兩個(gè)狀態(tài)，即初狀態(tài)和末狀態(tài)，以及與過程對應(yīng)的所有外力做功的代數(shù)和.由于動能定理中所涉及的功和動能是標(biāo)量，無需考慮方向.因此，無論物體是沿直線還是曲線運(yùn)動，無論是單一運(yùn)動過程還是復(fù)雜的運(yùn)動過程，都可以求解

5、. 熱點(diǎn)2：機(jī)械能守恒定律 本題簡介：本題考查學(xué)生對機(jī)械能守恒的條件的理解，并且機(jī)械能守恒是針對A、B兩球組成的系統(tǒng)，單獨(dú)對A或B球來說機(jī)械能不守恒. 單獨(dú)對A或B球只能運(yùn)用動能定理解決。 反思：繩的彈力是一定沿繩的方向的，而桿的彈力不一定沿桿的方向。所以當(dāng)物體的速度與桿垂直時(shí)，桿的彈力可以對物體做功。機(jī)械能守恒是針對A、B兩球組成的系統(tǒng)，單獨(dú)對系統(tǒng)中單個(gè)物體來說機(jī)械能不守恒. 單獨(dú)對單個(gè)物體研究只能運(yùn)用動能定理解決。學(xué)生要能靈活運(yùn)用機(jī)械能守恒定律和動能定理解決問題。. 熱點(diǎn)3：能量守恒定律 解析：木塊與木板相互作用過程中合外力為零，動量守恒. 反思：只要有滑動摩擦力做功就有一部分

6、機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化的內(nèi)能：，其中為滑動摩擦力，為接觸物的相對路程。 五、能力突破 1．作用力做功與反作用力做功 2．機(jī)車的啟動問題 例2汽車發(fā)動機(jī)的功率為60KW，若其總質(zhì)量為5t，在水平路面上行駛時(shí)，所受的阻力恒為5.0×103N，試求： （1）汽車所能達(dá)到的最大速度。 （2）若汽車以0.5m/s2的加速度由靜止開始勻加速運(yùn)動,求這一過程能維持多長時(shí)間? 反思：機(jī)車的兩種起動方式要分清楚,但不論哪一種方式起動,汽車所能達(dá)到的最大速度都是汽車沿運(yùn)動方向合外力為零時(shí)的速度,此題中當(dāng)牽引力等于阻力時(shí),汽車的速度達(dá)到最大；而當(dāng)汽車以一定的加速度起動時(shí)，牽引力大于阻力，隨著速度的

7、增大，汽車的實(shí)際功率也增大，當(dāng)功率增大到等于額定功率時(shí)，汽車做勻加速運(yùn)動的速度已經(jīng)達(dá)到最大，但這一速度比汽車可能達(dá)到的最大速度要小。[來 3．動能定理與其他知識的綜合 例3： 靜置在光滑水平面上坐標(biāo)原點(diǎn)處的小物塊，在水平拉力F作用下，沿x軸方向運(yùn)動，拉力F隨物塊所在位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖5所示，圖線為半圓．則小物塊運(yùn)動到x0處時(shí)的動能為( ) A．0 B． C． D． 反思：不管是否恒力做功，也不管是否做直線運(yùn)動，該動能定理都成立；本題是變力做功和力與位移圖像相綜合，對變力做功應(yīng)用動能定理更方便、更迅捷，平時(shí)應(yīng)熟練掌握。 4、動能定理和牛頓第二定律

8、相結(jié)合 圖10 反思：動能定理是研究狀態(tài)，牛頓第二定律是研究過程。動能定理不涉及運(yùn)動過程中的加速度和時(shí)間，用它來處理問題要比牛頓定律方便，但要研究加速度就必須用牛頓第二定律。 解析：本題的物理過程可分三段：從A到孤勻加速直線運(yùn)動過程；從B沿圓環(huán)運(yùn)動到C的圓周運(yùn)動，且注意恰能維持在圓環(huán)上做圓周運(yùn)動，在最高點(diǎn)滿足重力全部用來提供向心力；從C回到A的平拋運(yùn)動。 反思：機(jī)械能守恒的條件：在只有重力做功的情形下，物體的動能和重力勢能發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，但機(jī)械能的總量保持不變。平拋運(yùn)動的處理方法：把平拋運(yùn)動看作為兩個(gè)分運(yùn)動的合動動：一個(gè)是水平方向（垂直于恒力方向）的勻速直線運(yùn)動，一個(gè)是豎直方向（沿著恒

9、力方向）的勻加速直線運(yùn)動。 6．機(jī)械能的瞬時(shí)損失 解析：其實(shí)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動可分為三個(gè)過程： 第一過程：質(zhì)點(diǎn)做平拋運(yùn)動。設(shè)繩即將伸直時(shí)，繩與豎直方向的夾角為，如圖13所示，則， 圖13 ，其中 聯(lián)立解得。 六、規(guī)律整合 1.應(yīng)用動能定理解題的步驟 ⑴選取研究對象，明確它的運(yùn)動過程。 ⑵分析研究對象的受力情況。明確物體受幾個(gè)力的作用，哪些力做功，哪些力做正功，哪些力做負(fù)功。 ⑶明確物體的初、末狀態(tài)，應(yīng)根據(jù)題意確定物體的初、末狀態(tài)，及初、末狀態(tài)下的動能。 ⑶動能定理問題的特征 ①動力學(xué)和運(yùn)動學(xué)的綜合題：需要應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式求解的問題，應(yīng)用動能定理比較簡便。

10、②變力功的求解問題和變力作用的過程問題：變力作用過程是應(yīng)用牛頓運(yùn)動定律和運(yùn)動學(xué)公式難以求解的問題，變力的功也是功的計(jì)算式難以解決的問題，都可以應(yīng)用動能定理來解決。 2．應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本步驟 ⑴根據(jù)題意，選取研究對象。 ⑵明確研究對象的運(yùn)動過程，分析研究對象在過程中的受力情況，弄清各力做功的情況，判斷是否符合機(jī)械能守恒的條件。 ⑶恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在過程中初狀態(tài)和末狀態(tài)的機(jī)械能(包括動能和勢能)。 ⑷根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解。 2．機(jī)械能守恒定律：單個(gè)物體和地球(含彈簧)構(gòu)成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒定律：在只有重力（或）（和）彈簧的彈力做功的條件下，物體的

11、能量只在動能和重力勢能（彈性勢能）間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，機(jī)械能總量不變，機(jī)械能守恒定律的存在條件是 ：(1) 只有重力（或）（和）彈簧的彈力做功；(2)除重力（或）（和）彈簧的彈力做功外還受其它力的作用，但其它力做功的代數(shù)和等于零。 3．如右圖所示，質(zhì)量為m的物體在與水平方向成θ的恒力F作用下以加速度a做勻加速度直線運(yùn)動，已知物體和地面間的動摩擦因數(shù)為μ，物體在地面上運(yùn)動距離為x的過程中力F做功為 （ ） A． B． C． D． 5．把動力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上，使其既具有牽引動力，又可以載客，這樣的客車車輛叫做動車

12、。而動車組是幾節(jié)自帶動力的車輛（動車）加幾節(jié)不帶動力的車輛（也叫拖車）編成一組，如右圖所示，假設(shè)動車組運(yùn)行過程中受到的阻力與其所受重力成正比，每節(jié)動車與拖車的質(zhì)量都相等，每節(jié)動車的額定功率都相等。若1節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為120km/h，則9節(jié)動車加3節(jié)拖車編成的動車組的最大速度為 （ ） A．120km/h B．240km/h C．360km/h D．480km/h 8．如右圖所示，2011年5月27日在國際泳聯(lián)大獎賽羅斯托克站中，中國選手彭健烽在男子3米板預(yù)賽中以431.60分的總成績排名第一，晉級半決賽。若彭健烽的質(zhì)量為m

13、，他入水后受到水的阻力而做減速運(yùn)動，設(shè)水對他的阻力大小恒為F，在水中下降高度h的過程中，他的（g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣龋? （ ） A．重力勢能減少了mgh B．動能減少了Fh C．機(jī)械能減少了（F+mg）h D．機(jī)械能減少了Fh 9．如右圖所示，固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán)，圓環(huán)與一橡皮繩相連，橡皮繩的另一端固定在地面上的A點(diǎn)，橡皮繩豎直時(shí)處于原長h。讓圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端時(shí)速度為零。則在圓環(huán)下滑過程中 （ ） A．圓環(huán)機(jī)械能守恒 B．橡皮繩的彈性勢能一直增大 C．橡皮繩的彈性勢能增加了mgh

14、D．橡皮繩再次到達(dá)原長時(shí)圓環(huán)動能最大 12．（10分）液化石油燃?xì)馄嚭喎QLPG汽車，該燃?xì)馄嚨腃O排放量比汽油車減少90%以上，碳?xì)浠衔锱欧艤p少70%以上，氮氧化合物排放減少35%以上，是目前較為實(shí)用的低排放汽車。如下圖所示為一輛燃?xì)廛?，為檢驗(yàn)剎車功能，進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn)：在路旁可以 答案與解析： 3．【答案】B【解析】以物體為研究對象，豎直方向有，水平方向有，聯(lián)立解得，

15、在此過程中F做功，故正確選項(xiàng)為B。 4．【答案】B【解析】第1s內(nèi)物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，在推力方向沒有位移產(chǎn)生故做功為0，A選項(xiàng)錯誤；由圖象可知第3s內(nèi)物體做勻速運(yùn)動，F(xiàn)=2N，故F=f=2N，由v－t圖象知第2s內(nèi)物體的位移x=×1×2m=1m，第2s內(nèi)物體克服摩擦力做的功Wf=fx=2.0J，故B選項(xiàng)正確；第1.5s時(shí)物體的速度為1m/s，故推力的功率為3W，C選項(xiàng)錯誤；第2s內(nèi)推力F=3N，推力F做功WF=Fx=3.0J，故第2s內(nèi)推力F做功的平均功率=WF/t=3W，故D選項(xiàng)錯誤。 5.【答案】C【解析】由和，解得，故正確選項(xiàng)為C。 6．【答案】AC【解析】由動能定理，解得μ=0.2

16、0，選項(xiàng)A正確、選項(xiàng)B錯誤；由， μmg=ma，0=v0-at，聯(lián)立解得t=5.0s，選項(xiàng)C正確、選項(xiàng)D錯誤。 10．【答案】ACD【解析】小球A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，選項(xiàng)A正確；由于A、B兩小球質(zhì)量不同，選項(xiàng)B錯誤；當(dāng)B球到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，兩小球速度最大，由系統(tǒng)機(jī)械能守恒，得最大速度為，選項(xiàng)C正確；以B球?yàn)檠芯繉ο?，由動能定理得：，解得，選項(xiàng)D正確。 13．【答案】60N 0 【解析】由動能定理，得 （2分） 在B點(diǎn)有 （2分） 聯(lián)系解得 FN=60N 由牛頓第三定律知，滑塊在B點(diǎn)對軌道的壓力大小為60N （1分） 滑塊由B點(diǎn)到D點(diǎn)過程由動能定理，得 （2分） 在D點(diǎn)有 （2分） 聯(lián)立解得 FN2=0 由牛頓第三定律知滑塊在D點(diǎn)對軌道的壓力大小為0 （1分） 14.【答案】 【解析】設(shè)小滑塊受平板車的滑動摩擦力大小為f，經(jīng)時(shí)間t后與平板車相對靜止，則（2分） v0=at（2分） f=ma（2分） （2分） 聯(lián)立解得 （2分） 由動能定理可得： （2分） 解得：μ3=0.125 （1分） 綜上所以摩擦因數(shù)μ的范圍為：0.35≤μ≤0.5或者μ≤0.125 （1分）