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2012届高考物理知识框架复习课件1


第四单元

机械能

第四单元 │知识框架 知识框架

第四单元 │ 知识框 架

第四单元 │ 考试说 明 考试说明

第四单元 │ 复习策 略 复习策略
功和功率是物理学中两个重要的基本概念, 功和功率是物理学中两个重要的基本概念,是学习动能 定理、机械能守恒

定律、功能关系的基础, 定理、机械能守恒定律、功能关系的基础,也是用能量观点 分析物理问题的切入点.能的概念、 分析物理问题的切入点.能的概念、功和能的关系以及各种 不同形式的能的相互转化和守恒的规律是自然界中最重要的 基本规律,它贯穿于整个物理学中.动能定理、 基本规律,它贯穿于整个物理学中.动能定理、机械能守恒 定律是力学中的重点和难点, 定律是力学中的重点和难点,用能量观点解题是解决动力学 问题的途径之一.高考命题具有以下特点: 问题的途径之一.高考命题具有以下特点:

第四单元 │ 复习策略
1.能力要求高 : 平时要加强综合题的练习 , 学会将复 . 能力要求高: 平时要加强综合题的练习, 杂的物理过程分解成若干个子过程, 杂的物理过程分解成若干个子过程,分析每一个过程的始末 运动状态量及物理过程中力、加速度、速度、能量的变化, 运动状态量及物理过程中力、加速度、速度、能量的变化, 对于生活、生产中的实际问题要建立相关物理模型, 对于生活、生产中的实际问题要建立相关物理模型,灵活运 用牛顿定律、 用牛顿定律、动能定理及能量转化的方法提高解决实际问题 的能力. 的能力. 2.综合性强 : 考题的内容经常与牛顿运动定律 、 曲线 . 综合性强: 考题的内容经常与牛顿运动定律、 运动、电磁学等方面知识综合,物理过程复杂, 运动、电磁学等方面知识综合,物理过程复杂,综合分析的 能力要求较高. 能力要求较高.

第四单元 │ 复习策略

3.常出压轴题 : 这部分知识能密切联系生产 、 生活实 . 常出压轴题: 这部分知识能密切联系生产、 联系现代科学技术,因此每年高考的压轴题、 际,联系现代科学技术,因此每年高考的压轴题、高难度的 综合题经常涉及本单元知识.本单元的功和功率、 综合题经常涉及本单元知识.本单元的功和功率、动能和动 能定理、重力的功和重力势能、弹性势能、机械能守恒定律 能定理、 重力的功和重力势能、 弹性势能、 是历年高考的必考内容,考查的知识点覆盖面全,频率高, 是历年高考的必考内容,考查的知识点覆盖面全,频率高, 题型全. 题型全.

第四单元 │ 复习策略

本单元由于涉及知识多、方法多、模型多而成为难点, 本单元由于涉及知识多、方法多、模型多而成为难点, 建议复习时重点突破以下重点或难点: 建议复习时重点突破以下重点或难点: 1. 理解概念 : 理解功 、 功率 、 动能 、 重力势能 、 弹性势能 . 理解概念: 理解功、功率、 动能、重力势能、 的概念、掌握功的计算方法,理解功率的含义,掌握动能、 的概念、掌握功的计算方法,理解功率的含义,掌握动能、 重力势能、弹性势能的物理意义. 重力势能、弹性势能的物理意义. 2. 注意规律的掌握 : 掌握动能定理 , 并能运用动能定理分 . 注意规律的掌握: 掌握动能定理, 析与解决相关的力学问题.掌握机械能守恒定律、 析与解决相关的力学问题.掌握机械能守恒定律、理解机械 能守恒的条件, 能守恒的条件,并能运用机械能守恒定律分析与解决相关的 力学问题. 力学问题.

第四单元 │ 复习策略

3. 注重功能关系的总结 : 功能关系是本单元的重点 , . 注重功能关系的总结:功能关系是本单元的重点, 也是贯穿整个高中物理的内容之一,一定要总结全面、 也是贯穿整个高中物理的内容之一,一定要总结全面、理解 透彻. 透彻. 4. 强化物理解题规律的选择方法 : 随着学习的深入 , . 强化物理解题规律的选择方法: 随着学习的深入, 综合题越来越多,是用牛顿定律和运动学公式, 综合题越来越多,是用牛顿定律和运动学公式,还是用能量 的观点处理问题? 解题的途径是什么? 怎么选择? 的观点处理问题 ? 解题的途径是什么 ? 怎么选择 ? 需要掌 握.

第16讲 功 16讲

第16讲 │ 考点整合 16讲 考点整合
功 1.概念:一个物体受到 力 概念: 的作用, 概念 一个物体受到________的作用,如果在力的方 的作用 向上发生________,则这个力对物体做了功. 向上发生 位移 ,则这个力对物体做了功. 2.做功的两个必要因素:________和物体在力的方向上 做功的两个必要因素: 力 做功的两个必要因素 和物体在力的方向上 发生的________. 发生的 位移 . 3.公式:____________ ,仅适用于 恒力 做功,其中 公式: = 仅适用于________做功 其中α 做功, 公式 W=Flcosα 的夹角. 是F和l的夹角. 和 的夹角

第16讲 │ 考点整合 16讲
4.功是标量,但有正负之分:(α指力与位移之间的夹角 功是标量,但有正负之分: 指力与位移之间的夹角 指力与位移之间的夹角) 功是标量 (1)当0≤α<90°时,0<cosα≤1,则力对物体做 当 < ° < ,则力对物体做________,即 , 外界给物体________能量,该力是动力; 能量,该力是动力; 外界给物体 能量 提供 正功 (2)当α=90°时,cosα=0,W=0,则力对物体 不做功 当 = ° = , = ,则力对物体________, , 即外界和物体间无能量交换. 即外界和物体间无能量交换. (3)当90°<α≤180°时,- 当 ° ° ,-1≤cosα<0,则力对物体做 < , 负功 ,即物体向外界________能量 力是阻力. ________,即物体向外界 提供 能量,力是阻力. 能量, 5.合力的功:各个力分别对物体所做功的 代数和 _. 合力的功: 合力的功 各个力分别对物体所做功的__ __ __ __ .

第16讲 │ 要点探究 16讲 要点探究
? 探究点一 功的正负的判定
1.根据力和位移的方向的夹角 θ 判断 此法常用于恒力 根据力和位移的方向的夹角 判断(此法常用于恒力 做功) 做功 π π π F 做正功; F 不做功; 当 0≤θ<2时, 做正功;当 θ=2时, 不做功; 2<θ≤π 时, = 当 F 做负功. 做负功. 2.根据力和瞬时速度方向的夹角 θ 判断 此法常用于判 根据力和瞬时速度方向的夹角 判断(此法常用于判 断质点做曲线运动时变力做功的正负) 断质点做曲线运动时变力做功的正负 π π π F 做正功; F 不做功; 当 0≤θ<2时, 做正功;当 θ=2时, 不做功; 2<θ≤π 时, = 当 F 做负功. 做负功.

第16讲 │ 要点探究 16讲
3. . 从能量的转化角度进行判断(此法常用于判断两个相联系 从能量的转化角度进行判断 此法常用于判断两个相联系 的物体) 的物体 用动能变化判断:动能增加,则合外力做正功;动能减少, 用动能变化判断:动能增加,则合外力做正功;动能减少, 则合外力做负功;动能不变,则合外力不做功. 则合外力做负功;动能不变,则合外力不做功. 例如, 放在光滑水平面上,弧面光滑, 例如,弧面体 a 放在光滑水平面上,弧面光滑,使物体 b 自弧面的顶端自由下滑, 自弧面的顶端自由下滑,如图 16-1 所示.试判定 a、b 间 - 所示. 、 弹力做功的情况. 弹力做功的情况.

第16讲 │ 要点探究 16讲
从能量转化的角度看, 沿弧面由静止下滑时, 就由静 从能量转化的角度看,当b沿弧面由静止下滑时,a就由静 沿弧面由静止下滑时 止开始向右运动,即a的动能增大了,因此b对a的弹力做了 止开始向右运动, 的动能增大了,因此 对 的弹力做了 的动能增大了 正功.由于a和 组成的系统机械能守恒 组成的系统机械能守恒, 的机械能增加 的机械能增加, 正功.由于 和b组成的系统机械能守恒,a的机械能增加,b 的机械能一定减少,因此a对 的支持力对 一定做了负功. 的支持力对b一定做了负功 的机械能一定减少,因此 对b的支持力对 一定做了负功

第16讲 │ 要点探究 16讲
如图16- 所示 小物块位于光滑的斜面上, 所示, 例1 如图 -2所示,小物块位于光滑的斜面上,斜 面位于光滑水平地面上.从地面上看, 面位于光滑水平地面上.从地面上看,在小物块沿斜面下 滑过程中,斜面对小物块的作用力( 滑过程中,斜面对小物块的作用力 ) A.垂直于接触面,不做功 垂直于接触面, B.垂直于接触面,做负功 垂直于接触面 .垂直于接触面, C.不垂直于接触面,做负功 不垂直于接触面, D.不垂直于接触面,做正 不垂直于接触面 .不垂直于接触面, 功

第16讲 │ 要点探究 16讲
B [解析 根据功的定义 =Flcosα,为了求斜面对 解析] 解析 根据功的定义W= , 小物块的支持力所做的功,应找到小物块的位移. 小物块的支持力所做的功,应找到小物块的位移.由于地 面光滑,物块与斜面构成的系统在水平方向不受外力.初 面光滑,物块与斜面构成的系统在水平方向不受外力. 状态系统保持静止,当物块向左下滑动时, 状态系统保持静止,当物块向左下滑动时,对斜面有斜向 右下方向的压力,因此斜面体必向右滑动.由于m<M, 右下方向的压力,因此斜面体必向右滑动.由于 , 则斜面体水平位移小于物块水平位移,如图所示. 则斜面体水平位移小于物块水平位移,如图所示.根据图 中的关系可以确定支持力与物块位移夹角大于90° 中的关系可以确定支持力与物块位移夹角大于 °,斜面 对物块做负功.应选B项 对物块做负功.应选 项.

第16讲 │ 要点探究 16讲
[点评 斜面对木块的作用力就是斜面对木块的支持力, 点评] 斜面对木块的作用力就是斜面对木块的支持力, 点评 始终与斜面垂直, 始终与斜面垂直,但斜面的倾斜方向与位移的方向不在同 一直线上,并且支持力与位移的夹角成钝角, 一直线上,并且支持力与位移的夹角成钝角,支持力做负 功

第16讲 │ 要点探究 16讲

如图16- 所示,质量为m的木块放在倾角为α 如图16-3所示,质量为m的木块放在倾角为α的 16 斜面上与斜面一起水平向左匀速运动,木块( 斜面上与斜面一起水平向左匀速运动,木块( ) A.对斜面的压力大小为mgsinα A.对斜面的压力大小为mgsinα 对斜面的压力大小为 B.所受的支持力对木块不做功 B.所受的支持力对木块不做功 C.所受的摩擦力对木块做负功 C.所受的摩擦力对木块做负功 D.所受的摩擦力方向可能沿斜面向下 D.所受的摩擦力方向可能沿斜面向下

第16讲 │ 要点探究 16讲

C [解析 以木块为研究对象,对其进行受力分析, 解析] 解析 以木块为研究对象,对其进行受力分析, 木块做匀速直线运动,处于平衡状态, 木块做匀速直线运动,处于平衡状态,木块对斜面的压力 大小为mgcosα,A错误;木块所受的支持力对木块做正功, 错误; 大小为 , 错误 木块所受的支持力对木块做正功, B错误;木块所受的摩擦力沿斜面向上,对木块做负功, 错误; 错误 木块所受的摩擦力沿斜面向上,对木块做负功, C正确、D错误 正确、 错误 正确

第16讲 │ 要点探究 16讲
? 探究点二 恒力做功的计算 1.利用功的定义式W=Flcosα求功 必须对应同一物体, (1)公式中F、l必须对应同一物体,l为物体相对地面的位 的夹角. 移,α为F、l的夹角. 此式一般情况下只适用于求恒力的功. (2)此式一般情况下只适用于求恒力的功. 2.根据动能定理计算合力的功 求功. 为变力时, 用动能定理W=?Ek求功.当F为变力时,高中阶段往往 考虑用这种方法求功. 考虑用这种方法求功.这里求得的功是该过程中外力对物体 做的总功(或者说是合力做的功).

第16讲 │ 要点探究 16讲

3.利用功能关系求功 功是能量转化的量度. 功是能量转化的量度.要注意分析参与转化的能量的形 重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量, 式:重力对物体做的功等于物体重力势能的减少量,弹簧弹 力对物体做的功等于弹簧弹性势能的减少量, 力对物体做的功等于弹簧弹性势能的减少量,电场力对带电 体做的功等于带电体电势能的减少量, 体做的功等于带电体电势能的减少量,分子力做的功等于分 子势能的减少量,合力对物体做的功等于物体动能的增加量, 子势能的减少量,合力对物体做的功等于物体动能的增加量, 除重力、 除重力、弹簧弹力以外的力对系统做的功等于系统机械能的 增加量. 增加量.

第16讲 │ 要点探究 16讲
4.总功的计算 总功的计算 (1)利用平行四边形定则求出合力,再根据 W=F 合 利用平行四边形定则求出合力, 利用平行四边形定则求出合力 = lcosα 计算功.注意 α 应是合力 F 合与位移 l 的夹角. 计算功. 的夹角. (2)分别求各个外力做的功:W1=F1l1cosα1,W2= 分别求各个外力做的功: 分别求各个外力做的功 F2l2cosα2……再求各个外力做的功的代数和 再求各个外力做的功的代数和. 再求各个外力做的功的代数和

第16讲 │ 要点探究 16讲
的斜面上, 例 2 如图 16-4 所示,在倾角为 30°的斜面上,一条轻绳的一 - 所示, 的斜面上 端固定在斜面上,绳子跨过连在滑块上的定滑轮, 端固定在斜面上,绳子跨过连在滑块上的定滑轮,绳子另一端 受到一个方向总是竖直向上, 的拉力, 受到一个方向总是竖直向上,大小恒为 F=100 N 的拉力,使物 = 滑轮右边的绳子始终与斜面平行)的过 块沿斜面向上滑行 1 m(滑轮右边的绳子始终与斜面平行 的过 滑轮右边的绳子始终与斜面平行 程中,拉力 F 做的功是( 程中, 做的功是 ) A.100 J B.150 J . C.200 J D.条件不足,无法确定 .条件不足,

第16讲 │ 要点探究 16讲

B [解析 拉力 F 的功等效为图中 F1、F2 两个恒力做功的 解析] 解析 代数和,即 W=F2l+F1lcos60°,而 F1=F2=F=100 N,所以 W 代数和, = + , = , 选项正确. =Fl(1+cos60°)=150 J.即 B 选项正确. + = .

[点评 功的定义式 W=Flcosα 中的 l 在本题中是指绳上力 点评] 点评 = 的作用点的位移,即是受力物体的位移. 的作用点的位移,即是受力物体的位移.

第16讲 │ 要点探究 16讲
一滑块在水平地面上沿直线滑行, t= 一滑块在水平地面上沿直线滑行,=0 时其速度为 1 m/s,从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力 F,力 ,从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力 , F 和滑块的速率 v 随时间的变化规律分别如图 16-5 甲和乙所 - 示.设在第 1 s 内、第 2 s 内、第 3 s 内力 F 对滑块做的功分别 则以下关系正确的是( ) 为 W1、W2、W3,则以下关系正确的是 A.W1=W2=W3 B.W1<W2<W3 C.W1<W3<W2 D.W1=W2<W3

第16讲 │ 要点探究 16讲

B [解析 力 F 做的功等于恒力 F 与滑块运动的位移 解析] 与滑块运动的位移(v 解析 图象中图线与坐标轴围成的面积)的乘积 的乘积, -t 图象中图线与坐标轴围成的面积 的乘积,第 1 s 内,位移为 一个小三角形面积 S;第 2 s 内,位移也为一个小三角形面积 S; ; ; 第 3 s 内,位移为两个小三角形面积 2S,故 W1=1S,W2=3S, , , , W3=4S,所以 W1<W2<W3. ,

第16讲 │ 要点探究 16讲
? 探究点三 变力做功的计算
1.用动能定理 W=?Ek 或功能关系 W=?E(功是能量转化的量度 , 用动能定理 = 功是能量转化的量度), = 功是能量转化的量度 即用能量的增量等效代换变力所做的功. 可计算变力的功和恒力的功 可计算变力的功和恒力的功) 即用能量的增量等效代换变力所做的功.(可计算变力的功和恒力的功 2.当变力的功率 P 一定时, 如机车牵引力做的功. 当变力的功率 一定时, 可用 W=Pt 求功, = 求功, 如机车牵引力做的功. 3.将变力做功转化为恒力做功 3.将变力做功转化为恒力做功 (1)当力的大小不变,而方向始终与运动方向相同或相反时,这类力 当力的大小不变, 当力的大小不变 而方向始终与运动方向相同或相反时, 的功等于力和路程(不是位移 的乘积.如滑动摩擦力做功、空气阻力做 不是位移)的乘积 的功等于力和路程 不是位移 的乘积.如滑动摩擦力做功、空气阻力做 功等. 功等. (2)当力的方向不变,大小随位移做线性变化时,可先求出力对位移 当力的方向不变,大小随位移做线性变化时, 当力的方向不变 F1+F2 计算,如弹簧弹力做功. 的平均值 F= 2 ,再由 W=Flcosα 计算,如弹簧弹力做功. = =

第16讲 │ 要点探究 16讲
(3)利用力 位移图象中图线与坐标轴所围的 面积 求变力做功. 利用力—位移图象中图线与坐标轴所围的 面积”求变力做功 如 利用力 位移图象中图线与坐标轴所围的“面积 求变力做功. 图 16-6 所示,与位移方向相同的力随位移变化规律为直线 AB 时,发 - 所示, 面积”; 生位移 s1 过程中力 F 做的功等于四边形 ABEO 的“面积 ;力随位移变 面积 化规律为曲线 CD 时, 发生位移 s1 过程中力 F 做的功等于 CDEO 的“面 面 积”

第16讲 │ 要点探究 16讲
例 3 如图 16-7 所示,一质量为 m 的小球用长为 L 的轻绳悬 - 所示, (1)小球在水平拉力 挂于 O 点. 小球在水平拉力 F 的作用下从平衡位置 P 点缓慢 地移到 Q 点,此时悬线与竖直方向的夹角为 θ;(2)小球在水平 ; 小 恒力 F 作用下由 P 点移动到 Q 点, 此时悬线与竖直方向的夹角 求上述(1)(2)两种情况下拉力 F 所做的功各为多大? 为 θ.求上述 求上述 两种情况下拉力 所做的功各为多大?

第16讲 │ 要点探究 16讲
(1- (1)mgL(1-cosθ) (2)FLsinθ 解析] (1)将小球 缓慢” 地移动, 将小球“ [ 解析 ] (1) 将小球 “ 缓慢 ” 地移动 , 可认为小球一直处于平衡状 态. 当轻绳与竖直方向的夹角为 α 时, 根据平衡条件有 F=mgtanα. 可见, 的过程中, 一直增大, F 属于变力做功. 可见, α 由 0 增大到 θ 的过程中, 一直增大, 当 属于变力做功. 的过程中,动能不变,由于绳的拉力不做功, 小球从 P 到 Q 的过程中,动能不变,由于绳的拉力不做功,故 做的功等于克服重力做的功, 拉力 F 做的功等于克服重力做的功,故有 W=mgL(1-cosθ). = - . (2)恒力 F 做的功 W=FLsinθ. 恒力 = [点评 在遇到求功的问题时,一定要注意分析是求恒力的功还 点评] 点评 在遇到求功的问题时, 是变力的功,如果是求变力的功,看能否转化为求恒力功的问题, 是变力的功,如果是求变力的功,看能否转化为求恒力功的问题, 不能转化的,还可以借助动能定理和能的转化和守恒定律来求解. 不能转化的,还可以借助动能定理和能的转化和守恒定律来求解

第16讲 │ 要点探究 16讲
在水平面上, 在水平面上,有一弯曲的槽道 A B ,槽道由半径分 R 的两个半圆构成. 别为 2 和 R 的两个半圆构成. 如图 16-8 所示, - 所示, 现用大小恒为 F 的拉力将一光滑小球从 A 点沿槽道拉至 B 点,若拉力 F 的方向 时刻与小球运动方向一致,则此过程中拉力所做的功为 时刻与小球运动方向一致,则此过程中拉力所做的功为( A.0 B.FR . 3 C. πFR D.2πFR . 2 )

第16讲 │ 要点探究 16讲
C [解析 把圆轨道分成 s1、s2、s3…sn 微小段,拉力在每一段 解析] 微小段, 解析

上为恒力, 上为恒力,则在每一段上做的功 W1=Fs1,W2=Fs2,W3=Fs3,…, , Wn=Fsn.拉力在整个过程中所做的功 W=W1+W2+…+Wn=F(s1+ 拉力在整个过程中所做的功 = + R 3 s2+…+sn)=F(π +πR)= πFR. + = =2 2


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