第五章机械能 高考研究 GA①IA① YANJIU (教师用书独具) 、三年高考考点统计与分析 (1)从近三年高考试题考点分布可以看出,高考对本章内容的考查重点有4个概念(功 功率、动能、势能)和三个规律(动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律)。 (2)高考对本章内容考查题型全面,既有选择题,也有计算题,二者考查次数基本相当 命题灵活性强、综合面广,过程复杂,环节多,能力要求也较高,既有对基本概念的理解 判断和计算,又有对重要规律的灵活应用 二、2014年高考考情预测 (1)功和功率、动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律仍将是本章命题的热点 (2)将本章内容与牛顿运动定律、圆周运动、电磁学知识相结合,并与生产、生活实际 和现代科技相联系进行命题的趋势较强 [备课札记] 第五章机械能 学习目标定位 考纲下载 考情上线 1.功和功率(I) 高考对本章知识点考查频率最高的是动能定理、机械能1 2.动能和动能定理(Ⅱ)高考守恒定律,单独考查功和功率时多以选择题形式出现 3.重力做功与重力势能地位与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动及电磁学知识相 (Ⅱ) 结合时,多以计算题的形式出现。 4.功能关系、机械能守恒 1.功和功率的理解与计算。 定律及其应用(Ⅱ) 2.动能定理、机械能守恒定律常结合牛顿运动定律、平 考点 实验六:验证机械能守/布设|抛运动、圆周运动以及电磁学知识进行考查 实验五:探究动能定理 3.动能定理及能量守恒定律与生产、生活、科技相结合 定律 进行综合考查
1 第五章 机 械 能 一、三年高考考点统计与分析 (1)从近三年高考试题考点分布可以看出，高考对本章内容的考查重点有 4 个概念(功、 功率、动能、势能)和三个规律(动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律)。 (2)高考对本章内容考查题型全面，既有选择题，也有计算题，二者考查次数基本相当， 命题灵活性强、综合面广，过程复杂，环节多，能力要求也较高，既有对基本概念的理解、 判断和计算，又有对重要规律的灵活应用。 二、2014 年高考考情预测 (1)功和功率、动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律仍将是本章命题的热点。 (2)将本章内容与牛顿运动定律、圆周运动、电磁学知识相结合，并与生产、生活实际 和现代科技相联系进行命题的趋势较强。 [备课札记] 第五章 机 械 能 [学习目标定位] 考 纲 下 载 考 情 上 线 1.功和功率(Ⅱ) 2．动能和动能定理(Ⅱ) 3．重力做功与重力势能 (Ⅱ) 4．功能关系、机械能守恒 定律及其应用(Ⅱ) 实验五：探究动能定理 实验六：验证机械能守恒 定律 高考 地位 高考对本章知识点考查频率最高的是动能定理、机械能 守恒定律，单独考查功和功率时多以选择题形式出现， 与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动及电磁学知识相 结合时，多以计算题的形式出现。 考点 布设 1.功和功率的理解与计算。 2．动能定理、机械能守恒定律常结合牛顿运动定律、平 抛运动、圆周运动以及电磁学知识进行考查。 3．动能定理及能量守恒定律与生产、生活、科技相结合 进行综合考查
功和功率 1 必备知识要打牢 抓双基 固本源 得基础分 掌握程度 HIBET ZHISHI YAO DALAO 细知识点一 功 「想一想] 图5-1-1为某人提包运动的情景图,试分析各图中该人提包的力做功的情况 .盈, 甲:将包提乙:站在水平匀,丙:乘升降电梯丁:提着包上楼 速行驶的车上 图5-1-1 提示:甲图中将包提起来的过程中,提包的力对包做正功,乙图中人提包水平匀速行驶 时,提包的力不做功,丙图中人乘电梯上升过程中,提包的力对包做正功,丁图中人提包上 楼的过程中,提包的力对包做正功 [记一记] 1.做功的两个必要条件 力和物体在力的方向上发生的位移。 2.公式 W= Flos a,适用于恒力做功,其中a为F、l方向间夹角,l为物体对地的位移 3.功的正负判断 夹角 功的正负 x909力对物体做功 a>90°力对物体做负功,或者说物体克服这个力做了功 90 力对物体不做功 [试一试] 1.如图5-1-2所示,拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训 者拖着轮胎在水平直道上跑了100m,那么下列说法正确的是()
2 第 1 单元 功和功率 功 [想一想] 图 5－1－1 为某人提包运动的情景图，试分析各图中该人提包的力做功的情况。 图 5－1－1 提示：甲图中将包提起来的过程中，提包的力对包做正功，乙图中人提包水平匀速行驶 时，提包的力不做功，丙图中人乘电梯上升过程中，提包的力对包做正功，丁图中人提包上 楼的过程中，提包的力对包做正功。 [记一记] 1．做功的两个必要条件 力和物体在力的方向上发生的位移。 2．公式 W＝Flcos_α，适用于恒力做功，其中 α 为 F、l 方向间夹角，l 为物体对地的位移。 3．功的正负判断 夹角 功 的 正 负 α＜90° 力对物体做正功 α＞90° 力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功 α＝90° 力对物体不做功 [试一试] 1.如图 5－1－2 所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法。如果某受训 者拖着轮胎在水平直道上跑了 100 m，那么下列说法正确的是( )
A.轮胎受到地面的摩擦力做了负功 B.轮胎受到的重力做了正功 C.轮胎受到的拉力不做功 D.轮胎受到地面的支持力做了正功 解析:选A根据力做功的条件,轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直,这两 个力均不做功,B、D错误:轮胎受到地面的摩擦力与位移反向,做负功,A正确;轮胎受 到的拉力与位移夹角小于90°,做正功,C错误。 知识点 「想一想] 如图5-1-3所示,用水平恒力F将物体m由静止开始从A位置拉至B位置,前进距 离为l,设地面光滑时,力F做功为W1,做功的功率为P1,地面粗糙时,力F做功为W2 做功的功率为P2,试比较W1和W2及P1和P2的大小 图5-1-3 提示:力F做功的大小与有无摩擦力无关,W1=W2,但有摩擦时,物体m由A到B的 时间长,故有P1>P2。 [记一记] 1.物理意义 描述力对物体做功的快慢 2.公式 (1)P=(P为时间t内的平均功率) (2)P= Fucos ala为F与U的夹角) 3.额定功率 机械长时间工作时的最大功率 4.实际功率 机械实际工作时的功率,要求不大于额定功率。 试一试]
3 图 5－1－2 A．轮胎受到地面的摩擦力做了负功 B．轮胎受到的重力做了正功 C．轮胎受到的拉力不做功 D．轮胎受到地面的支持力做了正功 解析：选 A 根据力做功的条件，轮胎受到的重力和地面的支持力都与位移垂直，这两 个力均不做功，B、D 错误；轮胎受到地面的摩擦力与位移反向，做负功，A 正确；轮胎受 到的拉力与位移夹角小于 90°，做正功，C 错误。 功 率 [想一想] 如图 5－1－3 所示，用水平恒力 F 将物体 m 由静止开始从 A 位置拉至 B 位置，前进距 离为 l，设地面光滑时，力 F 做功为 W1，做功的功率为 P1，地面粗糙时，力 F 做功为 W2， 做功的功率为 P2，试比较 W1 和 W2 及 P1 和 P2 的大小。 图 5－1－3 提示：力 F 做功的大小与有无摩擦力无关，W1＝W2，但有摩擦时，物体 m 由 A 到 B 的 时间长，故有 P1>P2。 [记一记] 1．物理意义 描述力对物体做功的快慢。 2．公式 (1)P＝ W t (P 为时间 t 内的平均功率)。 (2)P＝Fvcos_α(α 为 F 与 v 的夹角)。 3．额定功率 机械长时间工作时的最大功率。 4．实际功率 机械实际工作时的功率，要求不大于额定功率。 [试一试]
2.一质量为m的木块静止在光滑的水平面上,从1=0开始,将一个大小为F的水平 恒力作用在该木块上,在t=n时刻力F的瞬时功率是( 解析:选C在t=n1时刻木块的速度为U=an1=1,此时刻力F的瞬时功率P=F n,选C。 高频考点要通关 抓考点 攻重成 得拔高分 掌提程度 功的正负判断及计算 1功的正负的判断方法 (1)恒力做功的判断:若物体做直线运动,依据力与位移的夹角来判断。 (2)曲线运动中功的判断:若物体做曲线运动,依据F与的方向夹角来判断。当 °≤a<90°,力对物体做正功:90°<a≤180°,力对物体做负功,a=90°,力对物体不做功 (3)依据能量变化来判断:根据功是能量转化的量度,若有能量转化,则必有力对物体 做功。此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。 2.功的计算方法 (1)恒力做功 受力分析 找出力 确定力和位移根据公式 运动分析 方向的夹角 W= Flos a计算 找出位移 (2)变力做功 ①用动能定理:W 2m2-,m2 ②当变力的功率P一定时,可用W=Pt求功,如机车恒功率启动时 ③将变力做功转化为恒力做功: 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。 (3)总功的计算:
4 2．一质量为 m 的木块静止在光滑的水平面上，从 t＝0 开始，将一个大小为 F 的水平 恒力作用在该木块上，在 t＝t1 时刻力 F 的瞬时功率是( ) A. F 2 2m t1 B. F 2 2m t 2 1 C.F 2 m t1 D.F 2 m t 2 1 解析：选 C 在 t＝t1 时刻木块的速度为 v＝at1＝ F m t1，此时刻力 F 的瞬时功率 P＝Fv＝ F 2 m t1，选 C。 功的正负判断及计算 1.功的正负的判断方法 (1)恒力做功的判断：若物体做直线运动，依据力与位移的夹角来判断。 (2)曲线运动中功的判断：若物体做曲线运动，依据 F 与 v 的方向夹角来判断。当 0°≤α<90°，力对物体做正功；90°<α≤180°，力对物体做负功，α＝90°，力对物体不做功。 (3)依据能量变化来判断：根据功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体 做功。此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断。 2．功的计算方法 (1)恒力做功： (2)变力做功： ①用动能定理：W＝ 1 2 mv 2 2 － 1 2 mv 2 1 ②当变力的功率 P 一定时，可用 W＝Pt 求功，如机车恒功率启动时。 ③将变力做功转化为恒力做功： 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。 (3)总功的计算：
①先求物体所受的合外力,再求合外力的功 ②先求每个力做的功,再求各功的代数和。 「例1]一滑块在水平地面上沿直线滑行,1=0时其速度为1m/。从此刻开始在滑块运 动方向上再施加一水平作用力F,力F和滑块的速度U随时间的变化规律分别如图5-1-4 甲和乙所示。求: (1)在第1秒内、第2秒内力F对滑块做的功W、W2 2)前两秒内力F的总功WF及滑块所受合力的功W。 图5-1-4 审题指导] (1)力F在第1秒内、第2秒内均为恒力,可以用公式W= Flos a求功。 (2)位移l可由-t图的“面积”求出 (3)前两秒内力F的总功与滑块所受合力的功不相同 尝试解题] (1)第1秒内滑块的位移为h=0.5m,第2秒内滑块的位移为h2=-0.5m。 由W=Fosa可得, W2=-1.5J。 (2)前2秒内力F的总功W=W1+W2=-10J。由动能定理可求合力的功W=5m2 答案](1)0.5J-1.5J(2)-1.0J0 规律总结l::::: 在求力做功时,首先要区分是求某个力的功还是合力的功,是求恒力的功还是变力的功 若为变力做功,则要考虑应用动能定理或将变力做功转化为恒力做功进行求解 功率的计算 1.平均功率的计算方法
5 ①先求物体所受的合外力，再求合外力的功； ②先求每个力做的功，再求各功的代数和。 [例 1] 一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝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 F 和滑块的速度 v 随时间的变化规律分别如图 5－1－4 甲和乙所示。求： (1)在第 1 秒内、第 2 秒内力 F 对滑块做的功 W1、W2； (2)前两秒内力 F 的总功 WF 及滑块所受合力的功 W。 图 5－1－4 [审题指导] (1)力 F 在第 1 秒内、第 2 秒内均为恒力，可以用公式 W＝Flcos α 求功。 (2)位移 l 可由 v－t 图的“面积”求出。 (3)前两秒内力 F 的总功与滑块所受合力的功不相同。 [尝试解题] (1)第 1 秒内滑块的位移为 l1＝0.5 m，第 2 秒内滑块的位移为 l2＝－0.5 m。 由 W＝Flcos α 可得， W1＝0.5 J W2＝－1.5 J。 (2)前 2 秒内力 F 的总功 WF＝W1＋W2＝－1.0 J。由动能定理可求合力的功 W＝ 1 2 mv 2 2 － 1 2 mv 2 1 ＝0。 [答案] (1)0.5 J －1.5 J (2)－1.0 J 0 在求力做功时，首先要区分是求某个力的功还是合力的功，是求恒力的功还是变力的功， 若为变力做功，则要考虑应用动能定理或将变力做功转化为恒力做功进行求解。 功率的计算 1.平均功率的计算方法