高中物理第五章《机械能及其守恒定律》各节知识要点点评-复习专用人教版必修2

1知识网络第19课时1.追寻守恒量2.功课标解读1.了解守恒思想的重要性，知道守恒关系是自然界中十分重要的关系。通过具体的事例对守恒观念有初步的认识。2.知道功的概念及两个要素，理解正、负功的含义，会利用功的公式灵活进行计算3.知道在中学阶段计算功时，一般以地面为参考系4.会用“微分”的思想计算变力做功点击例题【例1】物体由于而具有的叫做动能(kineticenoergy)．在物体由高处向低处运动的过程中它的在不断减少，机械能功能关系功概念：力和力的方向上位移的乘积公式：cosWFL特点：是过程量、是标量功率概念：单位时间内所完成的功公式：PFv（平均功率或瞬时功率）cosWFLWPt（平均功率）应用：机车启动问题弹力做功与弹性势能的变化：12FPPWEE重力做功与重力势能的变化：12GPPWEE动能定理：21kkWEE总机械能守恒定律：1122PkPkEEEE机械能能弹性势能：212PEkx动能：212kEmv势能重力势能：PEmgh太阳能、地热能、风能、核能其它形式的能能量守恒定律能源煤、石油、天然气第五章《机械能及其守恒定律》各节知识要点点评2而它的在不断增加，这里体现了动能和势能之间的．【解】运动,能,势能,动能,相互转化【点评】物体由高处向低处运动的过程中它的速度增大,因而获得动能,由于高度在减小,势能减小【例2】以一定的初速度竖直向上抛出一个小球，小球上升的最大高度为h，空气阻力的大小恒为Ff，则从抛出点至落回到原出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为()A.OB．一FfhC．一2FfhD.一4Ffh【思路点拨】利用功的公式计算恒力功时,准确把握力与位移方向间的夹角是解题的关键【解】上升过程,力Ff做的功W1=－Ffh下落过程,力Ff做的功W2=－Ffh整个过程,力Ff做的功W总=－2Ffh【点评】明确阻力做功与物体运动的路径有关,本题易被误认为整个过程位移为零,Ff所做的功为零,而错选A【例3】如图5-1-1所示，用与斜面平行的力F将质量为m的物体在斜面上移动了距离L，已知斜面倾角为θ，物体与斜面间的动摩擦因数为μ，求作用在物体上的各力对物体所做的功．【分析】本题要求各力对物体所做的功,所以正确分析物体受力以及各力与位移夹角关系是解题关键【解】拉力F做的功W1=FL重力G做的功W2=Lmgsinθcos1800=－mgLsinθ弹力FN做的功W3=FNLcos900=0【举一反三】如图5-1-2所示，质量为m的物体，静止在倾角为a的粗糙斜面体上，当两者一起向右做匀速直线运动，通过水平位移为s的过程中，物体m所受的重力、弹力、摩擦力对物体各做多少功?斜面对物体m做多少功?答案：0,mgscosαsinα,－mgscosαsinα考试失分点【例】一子弹以水平速度射人放置在光滑水平面上原来静止的木块，并留在木块中，在此过程中子弹钻入木块的深度为d，木块的位移为s，木块对子弹的摩擦力大小为F．则摩擦力对木块和子弹组成的系统做的总功为。【点评】本题学生误认为木块和子弹位移大小相等，而认为总功为零。在功的计算公式中，应知道位移的大小和方向是相对的，在具体的题目中应明确所选的参考系是什么。【正确答案】木块对子弹的摩擦力做的功W1=F（s+d）cos1800=－F(s+d)子弹对木块的摩擦力做的功W2=Fscos00=Fs则摩擦力对系统做的总功为W=W1+W2=－Fd第20课时功率课标解读1.理解功率的概念,能运用功率的公式WPt进行有关计算.2.正确理解公式P=FVcosθ的意义,并能用来解释有关现象和计算3.知道什么是瞬时功率和平均功率,会进行有关计算.知道公式WPt通常用于计算平均功率,公式P=FVcosθ中的V为平均速度大小时P为平均功率、V为瞬时速度大小时P为瞬时功率。4．能用“极限”的思想推导瞬时功率公式点击例题【例1】某同学进行体能训练，用100秒跑上20米高的高楼，试估算他登楼的平均功率最接Fθ图5-1-1图5-1-23近下列哪个数值？（）A．10WB.100WC.1000WD.10000W【解】设人的质量为50kg.则有:P=501020100mghtW=100W【点评】本题是一道实际生活中的估算题,要求同学们对质量大小要有比较符合实际的估计,并能灵活运用平均功率公式解题.【例2】如图5-2-1所示,质量为2kg的木块在倾角θ=370的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为0.5,(sin370=0.6,cos370=0.8,g=10m/s2).求:(1)前2秒内重力做的功;(2)前2秒内重力的平均功率;(3)2秒末重力的瞬时功率.【思路点拨】计算平均功率,应先计算该段时间内重力所做的功,然后根据平均功率的公式WPt求解;计算瞬时功率要用公式P=FVcosθ求解,为此要先计算2秒末的瞬时速度以及速度和该力方向间的夹角.【解】(1)木块沿斜面下滑的加速度为:sincos42Fmgmgamm合m/s2前2秒内木块的位移:12sat2=4m,所以,重力在前2秒内做的功为:W=mgsinθ·s=48J;(2)重力在前2秒内的平均功率为:WPt=482W=24W;(3)木块2秒末速度:v=at=4m/s重力在前2秒末的瞬时功率为:P=mgsingθ·v=2×10×0.6×4W=48W.【点评】计算功率时要分清要求的是瞬时功率还是平均功率,若是瞬时功率,一定要注意速度和力的方向之间的夹角.【举一反三】质量2kg的物体,受到24N竖直向上的拉力,由静止开始运动,求5秒内拉力对物体所做的功;5秒内拉力的平均功率和5秒末拉力的瞬时功率.(g=10m/s2)答案：600J;120W;240W考试失分点【例1】设汽车行驶时所受阻力与其速度的平方成正比,如汽车以速度v匀速行驶时,其发动机功率为P,则汽车以速度2v匀速行驶时,其发动机功率为()A.2PB.4PC.8PD.无法确定【点评】抓住汽车匀速行驶时,牵引力等于阻力这一隐含条件是解题关键.阻力可用Ff=kv2表示,有些学生因认为k无法确定,而错选D.【正确答案】汽车匀速行驶时，发动机的牵引力等于所受的阻力，则牵引力为F=Ff=kv2，功率P=Fv=kv3，所以P/=8P，选C【例2】人的心脏每跳一次大约输送8×10-5m3血液,正常人血压的平均值约为1.5×104Pa,心跳约每分钟70次,椐此估算心脏工作的平均功率约为W【点评】本题这样一个实际问题要进行合理的抽象,建立一个简单、合理的模型，设想人的血液是在一圆柱形管中流动，即连续流动的血液可等效为质点。学生不会建构这一模型和找不到输送一定体积V的血液所做的功W=PV这一关系式是本题失分的原因。【正确答案】一分钟内心脏做的功约为W=nFL=nFVS=nPV=84J,则心脏的平均功率P=Wt=1.4w第21课时重力势能课标解读1.理解重力势能的概念，会用重力势能的定义式进行计算.370图5-2-142.理解重力势能的变化和重力做功的关系.知道重力做功与路径无关.3.知道重力势能的相对性和重力势能的变化的绝对性.4.知道重力势能是标量,只有大小而无方向,但有正、负，比较重力势能大小时，要带正、负号比较.5.知道重力势能属地球和物体的系统所有.点击例题【例1】如图5-3-1所示，桌面距地面0.8m，一物体质量为2kg，放在距桌面0.4m的支架上．(1)以地面为零势面，计算物体具有的势能，并计算物体由支架下落到桌面的过程中，势能减少多少?(2)以桌面为零势面，计算物体具有的势能，并计算物体由支架下落到桌面过程中势能减少多少?【思路点拨】以分别地面和桌面为零势能面，物体的相对高度分别为1.2米和0.4米,解题时必须注意这一点.【解】(1)以地面为零势能面,物体下落前的势能Ep1=mgh1=23.52J.物体下落到桌面时的势能Ep2=mgh2=15.68J.这一过程中物体重力势能减少量为:△Ep=Ep1－Ep2=7.84J.(2)以桌面为零势能面,物体下落前的势能Ep1=mgh1=7.84J物体下落到桌面时的势能Ep2=0这一过程中物体重力势能减少量为:△Ep=Ep1－Ep2=7.84J.【点评】计算重力势能必须首先明确参考平面,否则重力势能没有意义,这是重力势能的相对性.而重力势能的变化与参考平面的选取无关【举一反三】如图5-3-2所示,桌面高为h,质量为m的小球从距离桌面高H处自由落下,以桌面处为参考平面,则小球落到地面时的重力势能为()A.mghB.mgHC.mg(h+H)D.－mgh答案:D【例2】起重机以g4的加速度将质量为m的物体匀减速地沿竖直方向提升高度h，则起重机钢索的拉力对物体做的功为多少?物体克服重力做功为多少?物体的重力势能变化了多少?(空气阻力不计)【分析】由物体运动的加速度,根据牛顿第二定律确定物体所受的合力及钢索对物体的拉力,再由功的公式及功能关系求解.【解】根据牛顿第二定律得:mgFma34Fmgmamg,方向竖直向上.所以拉力做的功为:34FWFhmgh，重力做的功WG=－mgh,物体克服重力做的功为mgh,重力做负功,所以重力势能增加了mgh.考试失分点【例】如图5-3-3所示,一人造地球卫星绕地球作椭圆轨道运行,试比较该卫星在近地点和远地点时重力势能大小.【点评】有的学生根据EP=mgh,由于hA＜hB,得出A点的重力势能小于B点的重力势能.这样分析得出的结果固然正确,但是没有注意到A、B两处的重力加速度并不相等，重力势能的计算不能用此公式。【正确答案】卫星从A点向B点运动，引力做负功，动能减小，重力势能增大，所以A点的重力势能小于B点的重力势能。地AB图5-3-3图5-3-10.4m0.8mhH图5-3-25第22课时5.探究弹性势能的表达式6.探究功与物体速度变化的关系课标解读1.明确弹性势能的含义2.知道重力做功与弹力做功的区别和联系,用类比法得出弹性势能和弹力做功关系。3.掌握借助图象探究弹性势能表达式方法.4.通过实验掌握功与物体速度变化的关系.5.明确实验原理,学会数据处理的基本方法6.这两节重点是掌握探究过程、方法，而把结论放到相对次要位置，这是“新大纲”突出特点之一，应引起注意。点击例题【例1】在探究出弹性势能的表达式之前，你猜测弹簧弹力功的表达式是什么形式?弹性势能的表达式是什么形式?【思路点拨】与重力做功相比，重力是恒力，而弹力是变力，所以弹性势能的表达式应该和重力势能表达式不同，注意到弹力与反映物体位置的量的关系，可以猜测弹性势能的表达式中应含有反映物体位置的量的二次方，然后想到可以用的平均力功表示变力做功，进一步猜测弹性势能的表达式可能为EP=212kx。【解】设弹簧的伸长由x1变化到x2，弹力做的功可能是W弹=12F（x1－x2），弹力F=kx.由此可以构想出弹力做的功W弹=12kx21－12kx22，弹性势能的表达式可能为EP=212kx。【点评】类比法在物理学中经常用到，但用此方法时，一定要抓住它们的本质特征，既找出其共性，又能找出其不同点。本题就是要抓住重力是恒力，与空间位置无关，而弹力与空间位置有关。【例2】一个人骑自行车在平直的路面上运动，当人停止蹬车后，车继续向前运动，运动过程中受到的阻力可以认为是大小不变的．试根据人骑自行车这一运动过程，研究外力对物体的功和物体运动速度的关系．要求写出探究思路、所需器材、测量数据，探究结果．【分析】使自行车获得某一速度后，停止蹬车，让自行车沿直线滑行。用秒表测出滑行时间t和滑行的距离s,用平均速度的2倍表示停止蹬车时速度v，阻力做功W=fs.重复实验，测出多组s、t值，即可得到阻力的功和速度变化的关系。【点评】这是一道探究题，应掌握探究的基本过程、方法，另外研究两个物理量间的关系常用比例法，用比例法的好处是不须测出具体数值，便于对数据的处理，希望广大考生注意使用。【举一反三】课本上关于探究功与物体速度变化的关系实验中，下列叙述正确的是()A．每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值B．每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持