（临门一脚）2015年高考物理热点专题精确射靶专题复习 专题三 功和能

（临门一脚）2015年高考物理热点专题精确射靶专题复习 专题三 功和能内容摘要：

1、专题三 功和能考点精要考点一、功和功率1功（1 ）功的计算恒力的功：W= 力的功：应用动能定理求解；或将变力的功转化为恒力的功，如 W= 一定)。 （2 ）正负功的判断恒力做功：主要看力的方向和位移方向之间的夹角变力做功：主要看力的方向和瞬时速度方向之间的夹角无论恒力做功还是变力做功，都可以利用功能关系判断2功率（1 ）平均功率 P= ,P=F 为恒力， 为平均速度)v（2 ）瞬时功率 P= 为力 F 的方向与速度 v 方向的夹角)（3 ）机车的两种 启动方式以恒定功率启 动：机车先做加速度不断减小的加速运动，后做匀速直线运动，速度 图象如图 a，当 F=，v m= =。 恒定加速度 启动：机车 2、先做匀加速直线运动，当达到额定功率后做加速度减小的加速运动，最后做匀速直线运动，速度图象如图 b。 由 =P 额 =v 1=匀加速运动的时间 ()由 P 额 =F 阻。 额阻考点二、 合 =能定理的适用范围很广，在解决变力做功、曲线运动、多过程问题时，更能体现其优越性。 考点三、机械能守恒定律1内容：在只有重力（或弹簧的弹力）做功的情况下，物体的动能和重力势能（或弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变。 2表达式：（1）E 初状态的动能与势能之和等于末状态的动能与势能之和。 （2 ） = ，即动能（势能）的增加量等于势能（动能）的减少量。 （3 ） = ，即 A 物体的机械能的增加量等于 B 物 3、体机械能的减少量。 3适用条件：只有重力（或系统内的弹力）做功。 实质是只发生机械能内部的（即动能和重力势能或弹力势能）相互转化，而没有与其它形式的能相互转化。 考点四、功能关系1功能关系的普遍意义：做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功就有多少某种形式的能转化为其它形式的能，功是能量转化的量度。 2几个重要的功能关系（1 ）重力（弹簧弹力或电场力）做功对应重力势能（弹性势能与或电势能）的改变，即2 ）合外力对物体做功等于动能的改变，即W 合 =即动能定理。 （3 ）除重力、弹力以外的其他力的功 W 其它 与物体机械能的增量相对应，即 W 其它 =E 机 =4 ）系统克服滑动摩擦力做功等于系统中产生的 4、内能，Q =F 动 S 相对路程 ，即摩擦生热。 （5 ）安培力做功对应电能的改变，即 W 安 =。 3应用功能关系需要注意的问题（1 ）搞清力对“ 谁”做功：对“谁”做功对应于“ 谁”的受力和位移，引起“ 谁”的能量变化。 （2 ）注意功和能之间的一一对应关系：不同的力做功对应不同形式的能量的变化。 【巧点妙拨】1求功时一定要明确是哪个力对哪个物体在哪个过程中做的功，该力是恒力还是变力。 2求功率时一定要明确求的是平均功率还是瞬时功率。 3摩擦力做功的特点（1 ）单个摩擦力（包括静摩擦力和滑动摩擦力）可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 （2 ）相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零，在静摩擦力 5、做功的过程中，只有机械能的转移，没有机械能与其他形式能间的转化；（3 ）相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数不为零，且总为负值，在一对滑动摩擦力做功的过程中，不仅有相互摩擦物体间机械能的转移，还有机械能转化为内能。 转化为内能的量等于系统机械能的减少，等于滑动摩擦力与相对路程的乘积。 4判断机械能守恒的方法（1 ）利用机械能的定义直接判断：据 E=k，只要动能与势能的和不变，则机械能守恒。 （2 ）用做功判断：若物体或系统只有重力（或弹簧的弹力）做功，虽受其他力，但其他力不做功，机械能守恒。 （3 ）用能量转化来判断：若系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化，则系统机械能守恒。 5解 6、决力学问题时选择规律的一般性原则解决力学问题的基本方法概括起来有两个，一是力的方法，即牛顿运动定律结合运动学公式；二是功和能的方法，即各种功能关系及能量守恒等。 一般说来，对于力学问题，应优先考虑功和能的方法。 涉及加速度、时间等瞬时关系的匀变速运动（包括直线和曲线运动） ，可用力的方法；对于单个物体，涉及功和位移，不涉及加速度和时间，优先考虑动能定理；若研究对象是相互作用的物体系统，且出现能量的转化时，优先考虑能量守恒定律（或机械能守恒定律）。 【授之以渔】涉及弹簧的能量守恒问题例题对应如图甲所示，小物体从竖直轻质弹簧上方离地高 由静止释放，其动能 离地高度 h 的关系如图乙所示，在 h1段图象 7、为直线，其余部分为曲线，h 3 对应图象的最高点，小物体的质量为 m,重力加速度为 g,不计空气阻力，以下说法正确的是（ ）k= 23h=度时，h=度时，弹簧的弹性势能为 Ep=mg(降到 程中，弹簧的最大弹性势能为 析E 线的切线斜率 =F 合 ，由 线知，物体下降到 h=，合力为零，弹簧的压量为 0,解得 k= ,A 选项正确；小物体下降过程中，其动能、重力势能23弹簧的弹性势能之和守恒，即 p 重 + = 大时，两种势能之和 + 最小，故 B 选项正确；对 h2程，动能变化量为零，重力势能减小，弹性势能增大，而 弹性势能为零，故在 h=，弹簧的弹性势能 Ep=mg(C 选项正确；当 h= 8、，弹性势能最大，设为 mg(故 D 选项错误。 答案师坐堂 （1）E 线的斜率为物体所受到的合力。 （2 ） 由于同学们平日里接触到的图象，多为横轴为时间轴的图象，习惯了按从左到右（时刻从小到大）的顺序观察和分析图象，所以，许多同学往往看不懂 象，解决这个问题的方法是将小物体实际运动过程跟 象结合起来，仍按时间顺序分析下降过程，t=0 时，小物体的高度最大，为 h=后，小物体的高度逐渐降低，当 h=降速度为零，小物体降至最低点，即高度随着时间逐渐降低，因而，研究物体的图象（E ，须从右向左分析。 典例对应【例 1】 （2014高考新课标全国卷）一物体静止在粗糙水平地面上，现用一大小为 水平拉力拉动物 9、体，经过一段时间后其速度变为 v。 若将水平拉力的大小改为 体从静止开始经过同样的时间后速度变为 2v。 对于上述两个过程，用 别表示拉力 2 所做的功，别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则（ ）题意图本题考查力的功、动能定理及匀变速直线运动的规律，体现了高考重视双基的命题原则。 解析据 x= (v0+v)t 可知，前后两种情况下的位移分别为 vt,2vt=服摩擦力所做12 1的功分别为 f2= A、D 选项错误；对前后两种过程，据动能定理可得：m(2v)2,解得 2见，B 错，C 对。 答案C题后反思本题可以采用由一般到特殊的方法进行分析判断，即先求出第一种情况下的 将 v 用 2v 代替即得到 f 10、1= v 用 2v 代替，则 f(2v)t=m(2v)2+f(2v)11t=2见，W 例 2】 （2014上海）静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力。 不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化关系是（ ）命题意图从知识上看，本题主要考查非重力做功与机械能变化的关系以及机械能守恒的条件，从能力上看，本题考查了同学们识图、用图和画图能力。 解析物体在恒力 F 作用下，从静止开始做匀加速直线运动，h= 地面为零势能面，1则物体刚要离开地面时(t=0）机械能为零，设物体在 t 时刻的机械能为 E，据动能关系得 E=E=、 a 均为定值，象为开口向上的抛物线，撤去恒力 11、 F 后，物体只受重力作用，其机械1能守恒，故只有 C 选项正确。 答案C题后反思（1）本题主要考查功能关系，显示了功能关系的重要性。 （2 ） 本题还可以利用图象的斜率进行分析：象的斜率是恒力 F 的瞬时功率，即P= =恒力 F 作用下，物体匀加速上升，其功率 P=之均匀增大，象的切线斜率不断增大，即 象是向上弯曲的。 【例 3】 （2014重 庆理综）如图为“嫦娥三号” 探测器在月球上着陆最后阶段的示意图。 首先在发动机作用下，探测器受到推力在距月面高度为 悬停 （速度为 0，h 1 远小于月球半径） ；接着推力改变，探测器开始竖直 下降，到达距月面高度为 的速度为 v；此后发动机关闭，探测 器 12、仅受重力下落到月面。 已知探测器总质量为m（不包括燃料） ， 地球和月球的半径比为 量比为 球表面附近的重力加速 度为 g。 求：(1)月球表面附近 的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小；（2 ） 从开始竖直下降到刚接触月面时，探测器机械能的变化。 命题意图本题将万有引力定律与机械能联系起来，体现了近几年高考命题的新趋势；同时，本题将物体的运动环境改为月球表面附近，使题目有了一定的新意和难度。 解析（1）探测器在地球表面上时有：2 地探测器在月球表面附近时有：2g月 月据题意得：R 地 = M 地 = 解得：21即月球表面附近的重力加速度为21动能定理得： 221得：211（2 ） 探测器在竖直下降过程中，机械能的变化量为：2112()解得： 212()答案（1） ； 212 ）212()题后反思（1）题目中有一个重要的提示， “，这就是说，在探测器自 重力 变，自 而本题较好地考查了同学们知识迁移能力。 （2 ） 还可以用功能关系求探测器机械能的变化：对自 动能定理得：W= 测器的机械能守恒。 据功能关。