【物理】2011届新课标高中总复习专题4动能定理与机械能守恒定律.ppt

* * 专题四 动能定理与机械能守恒定律 功与能的关系及能量转化与守恒思想是研究力学的基本方法，一直都是高考的“重中之重”，是高考的热点和难点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有高考压轴题．考查最多的是动能定理和机械能守恒定律．易与本部分知识发生联系的知识有：牛顿运动定律、圆周运动、带电粒子在电场和磁场中的运动等，一般过程复杂、难度大、能力要求高．本考点的知识还常考查考生将物理问题经过分析、推理转化为数学问题，然后运用数学知识解决物理问题的能力． 本专题复习要抓住“功是能量转化的量度”这条主线，多方面、多角度理解功的概念和功能关系．把复习的重点放在理解、掌握、巩固基础知识，并加强建立物理模型、运用数学知识解决物理问题的能力．《大纲》对本部分考点均为Ⅱ类要求． 2010年浙江卷23题，以当前能源中的热点问题光电池为情境，突出了运用能量观点整体把握问题的思维方式.2011年要引导学生关注STSE(科学、技术、社会、环境)，重视物理规律的灵活应用． 功和功率的计算 某商场安装了一台倾角为30°的自动扶梯，该扶梯在电压为380V的电动机带动下以0.4m/s的恒定速率向斜上方移动，电动机的最大输出功率为4.9kW.不载人时测得电动机中的电流为5A，若载人时扶梯的移动速度和不载人时相同，设人的平均质量为60kg，则这台自动扶梯可同时乘载的最多人数为多少？(g=10m/s2)． 【例1】 运用机械功率公式要特别注意力的方向和速度方向之间的角度，指的是力方向上的速度．本题在计算扶梯对每个顾客做功功率P1时，P1=FNvcosa=mgvcos60°，不能忽略cosa，a角为支持力FN与顾客速度的夹角． 【分析】 电动机的电压恒为380V，扶梯不载人时，电动机中的电流为5A，忽略掉电动机内阻的消耗，认为电动机的输入功率和输出功率相等，即可得到维持扶梯运转的功率为 P0=380V×5A=1900W 电动机的最大输出功率为Pm=4.9kW 可用于输送顾客的功率为P1=Pm-P0=3kW 由于扶梯以恒定速率向斜上方移动，每一位顾客所受的力为重力mg和支持力FN，且FN=mg.电动机通过扶梯的支持力FN对顾客做功，对每一位顾客做功的功率为 P=FNvcosa=mgvcos(90°-30°)=120W 则同时乘载的最多人数n= = =25(人) 【解析】 实际中的问题都是复杂的，受多方面的因素制约，解决这种问题，首先要突出实际问题的主要因素，忽略次要因素，把复杂的实际问题抽象成简单的物理模型，建立合适的物理模型是解决实际问题的重点，也是难点． 很多看似难以解决的问题，都可以通过能量这条纽带联系起来的，这是一种常用且非常重要的物理思想方法，运用这种方法不仅使解题过程得以简化，而且可以非常深刻地揭示问题的物理意义． 【评析】 滑板运动是一项非常刺激的水上运动，研究表明，在进行滑板运动时，水对滑板的作用力FN垂直于板面，大小为kv2，其中v为滑板速率(水可视为静止)．某次运动中，在水平牵引力作用下，当滑板和水面的夹角?=37°时(如图4-1-1所示)，滑板做匀速直线运动，相应的k=54kg/m，人和滑板的总质量为108kg，试求(重力加速度g取10m/s2，sin37°=0.6，忽略空气阻力)： (1)水平牵引力的大小； (2)滑板的速率； (3)水平牵引力的功率． 【变式题】 图4-1-1 (1)以滑板和运动员为研究对象，其受力如图所示 由共点力平衡条件可得 　　　　 FN=cos?=mg 　　　① FNsin?=F ② 由①、②联立，得F=810N (2)FN=mg/cos? FN=kv2 得v= =5m/s (3)水平牵引力的功率P=Fv=4050W 【解析】 动能定理的应用 某兴趣小组设计了如图4-2-1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，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va=5m/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μ=0.3，不计其他机械能损失．已知ab段长L=1.5m，数字“0”的半径R=0.2m，小物体质量m=0.01kg，g=10m/s2.求： 【例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． 图4-2