2021年导与练高中物理复习课件第五章 机械能核心素养提升(五)
2021届高三一轮复习物理资料第5章 第3讲机械能PPT教学课件
第1轮 物理
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第五章 机械能
二、弹性势能 1.定义:物体由于发生__弹__性__形__变____而具有的能. 2.弹力做功与弹性势能变化的关系:弹力做正功,弹性势能__减__小____;弹力 做负功,弹性势能__增__加____,即W=___-__Δ_E_P___.
[微思考] 分析重力势能时的参考平面和分析弹簧的弹性势能的零势能点可以 任意选取吗?重力势能和弹性势能都有正负吗?
A.运动员从 O 运动到 B 的整个过程中机械能不守恒 B.运动员到达 A 点时对轨道的压力大小为 1 000 N C.运动员到达 A 点时重力的瞬时功率为 104 W
3.重力做功与重力势能变化的关系 (1)定性关系:重力对物体做正功,重力势能就__减__小____;重力对物体做负功, 重力势能就__增__大____.
(2) 定 量 关 系 : 重 力 对 物 体 做 的 功 等 于 物 体 重 力 势 能 的 __减__小____ 量 , 即 WG = __-__(E__P2_-__E__P1_)____=-ΔEP.
第五章 机械能
第3讲 机械能守恒定律及其应用
栏 目 导 航
01 回扣教材 固根基 02 突破考点 提能力 03 聚焦素养 赢高考
第五章 机械能
01 回扣教材 固根基
一、重力做功与重力势能 1.重力做功的特点 重力做功与___路__径___无关,只与始末位置的__高__度__差____有关.
第1轮 物理
(1)2 m/s
(2)0.06 J
22 (3) 5 m
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第五章 机械能
解析 (1)小钢珠沿轨道经过 N 点时恰好与轨道间无作用力,则有 mg=mvR2N 解得 vN=2 m/s. (2)小钢珠在光滑圆弧轨道上运动,由机械能守恒定律得
2021届高三一轮复习物理资料第5章 第2讲机械能PPT教学课件
则 B 点的速度为:vB=xAt C=02.4 m/s=5 m/s. 根据牛顿第二定律得,mg+NB=mvR2B,解得:NB=1×02.54 N-10 N=52.5 N.
(2)对 C 到 B 的过程运用动能定理得:Wf+FxAC-mg·2R=12mv2B,代入数据解得
Wf=-9.5 J.
第1轮 物理
A.tan θ B.tan α C.tan(θ+α) D.tan(θ-α)
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第五章 机械能
解析 如图所示,设 B、O 间距离为 s1,A 点离水平面的高度为 h,A、O 间的水 平距离为 s2,物块的质量为 m,在物块下滑的全过程中,应用动能定理可得 mgh- μmgcos θcoss2 θ-μmg·s1=0,解得 μ=s1+h s2=tan α.
[微思考] 能不能分方向列动能定理方程? 提示 动能是标量,12mv2 中的 v 指物体的合速度,动能定理中的功指所有力做 的总功,所以不能把速度分解到某个力的方向上应用动能定理.
第1轮 物理
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第五章 机械能
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1.判断正误 (1)一定质量的物体动能变化时,速度一定变化,但速度变化时,动能不一定变 化.( √ ) (2)动能不变的物体一定处于平衡状态.( × ) (3)如果物体所受的合外力为零,那么合外力对物体做功一定为零.( √ ) (4)物体在合外力作用下做变速运动时,动能一定变化.( × ) (5)物体的动能不变,所受的合外力必定为零.( × ) (6)做自由落体运动的物体,动能与时间的二次方成正比.( √ )
A.弹簧的最大弹力为 μmg B.物块克服摩擦力做的功为 2μmgs C.弹簧的最大弹性势能为 μmgs D.物块在 A 点的初速度为 2μgs
2021版高考物理(全国通用)大一轮复习讲义文档:第五章 机械能 本章学科素养提升 Word版含答案
⊳思维建模能力的培养⊳规范表达能力的培养1.在应用机械能守恒定律处理实际问题时,经常遇到像“链条”“液柱”类的物体,其在运动过程中将发生形变,其重心位置相对物体也发生变化,因此这类物体不能再看作质点来处理.2.一般情况下,可将物体分段处理,确定质量分布均匀的规则物体各部分的重心位置,根据初、末状态物体重力势能的变化列式求解.例1 如图1所示,一条长为L 的柔软匀质链条,开始时静止在光滑梯形平台上,斜面上的链条长为x 0,已知重力加速度为g ,L <BC ,∠BCE =α,试用x 0、x 、L 、g 、α表示斜面上链条长为x 时链条的速度大小(链条尚有一部分在平台上且x >x 0).图1答案 g L(x 2-x 20)sin α 解析 链条各部分和地球组成的系统机械能守恒,设链条的总质量为m ,以平台所在位置为零势能面,当斜面上链条长为x 时,有-m L x 0g ·12x 0sin α=12m v 2-m L xg ·12x sin α 解得v =g L(x 2-x 20)sin α.1.利用等效法计算势能变化时一定要注意等效部分的质量关系,即根据物体的相对位置关系将物体分成若干段,在应用相关规律求解时要注意对应各部分的质量关系. 2.解决涉及重力势能变化的问题时,物体的位置变化要以重心位置变化为准.规范答题要求:适当的文字叙述,突出关键公式,公式符号与题目对应,说明假设的未知量符号.例2 (13分)如图2所示,质量m =2 kg 的小球以初速度v 0沿光滑的水平面飞出后,恰好无碰撞地从A 点进入竖直平面内的光滑圆弧轨道,其中B 点为圆弧轨道的最低点,C 点为圆弧轨道的最高点,圆弧AB 对应的圆心角θ=53°,圆半径R =0.5 m .若小球离开水平面运动到A 点所用时间t =0.4 s ,求:(sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,g =10 m/s 2)图2(1)小球沿水平面飞出的初速度v 0的大小.(2)到达B 点时,小球对圆弧轨道的压力大小.(3)小球能否通过圆弧轨道的最高点C ?说明原因.答案 (1)3 m/s (2)136 N (3)见解析【书面表达过程】 (1)小球离开水平面运动到A 点的过程中做平抛运动,有v y =gt (1分)根据几何关系可得tan θ=v y v 0(1分) 代入数据,解得v 0=3 m/s(1分)(2)由题意可知,小球在A 点的速度v A =v y sin θ(1分) 小球从A 点运动到B 点的过程,满足机械能守恒定律,有12m v A 2+mgR (1-cos θ)=12m v B 2 (2分) 设小球运动到B 点时受到圆弧轨道的支持力为F N ,根据牛顿第二定律有F N -mg =m v 2B R(1分) 代入数据,解得F N =136 N(1分)由牛顿第三定律可知,小球对圆弧轨道的压力大小为F N ′=F N =136 N(1分)(3)假设小球能通过最高点C ,则小球从B 点运动到C 点的过程满足机械能守恒定律,有 12m v B 2=mg ·2R +12m v C 2 (2分) 在C 点有F 向=m v 2C R(1分) 代入数据,解得F 向=36 N>mg (1分)所以小球能通过最高点C.。
2021年导与练高中物理复习课件第五章 机械能第4节 功能关系 能量守恒定律
物理
小题检测
1.思考判断 (1)力对物体做了多少功,物体就有多少能.( × ) (2)能的转化均是通过做功来实现.( √ ) (3)一个力对物体做了正功,物体动能一定增加.( × ) (4)一个物体的重力做了多少负功,物体的重力势能一定增加多少.( √ ) (5)能量在转化和转移的过程中总量保持不变,因此能源取之不尽,用之不竭, 故无需节约能源.( × )
k
物理
考点三 能量守恒定律的理解与应用 1.对能量守恒定律的理解 (1)转化:某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加,且减少量 和增加量一定相等. (2)转移:某个物体的能量减少,一定存在其他物体的能量增加,且减少量 和增加量相等.
物理 2.运用能量守恒定律解题的基本思路
物理
[例 3] 如图所示,一劲度系数很大的轻质弹簧下端固定在倾角 θ=30°的斜面底端, 将弹簧上端压缩到 A 点锁定.一质量为 m 的小物块紧靠弹簧上端放置,解除弹簧 锁定,小物块将沿斜面上滑至 B 点后又返回,A,B 两点的高度差为 h,弹簧锁定时具
(1)小木块在斜面上的位移及μ; (2)小木块在斜面上运动全程产生的热量.
物理
解析:(1)以初速度方向为正方向,根据 v2-x 图像可得小木块上滑的位移是 x1=5 m, 下滑的位移是 x2=-8 m,所以在斜面上的总位移是 x=x1+x2=-3 m 故小木块在斜面上的位移为 3 m 且沿着斜面向下 根据牛顿第二定律,上滑过程加速度 a1=gsin θ+μgcos θ 下滑过程加速度 a2=gsin θ-μgcos θ
a1=g(sin
θ+μcos
θ)=
5 8
g
物块下滑过程有
mgsin θ-μmgcos θ=ma2
2021高考物理一轮复习第5章机械能第1讲功功率课件
解析:人对车的推力为 F,在力 F 方向上车行驶 了 L,则推力 F 做的功为 FL,故 A 正确;在 水平方向上,由牛顿第二定律可知车对人的力 向左,大小为 ma,则人对车水平方向上的作 用力大小为 ma,方向向右;车向左运动了 L, 故人对车做的功为-maL,故 B 错误;竖直方 向车对人的作用力大小为 mg,则车对人的作 用力 F′= mg2+ma2,故 D 错误;人在 水平方向受到 F 的反作用力和车对人向左的 摩擦力,则 Ff-F=ma,Ff=ma+F,则车对 人的摩擦力做的功为(F+ma)L,故 C 正确。
2.(2017·全国卷Ⅱ·14)如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于
竖直平面内,在大圆环上套着一个小环。小环由大
圆环的最高点从静止开始下滑,在小环下滑的过程
中,大圆环对它的作用力( A.一直不做功 C.始终指向大圆环圆心
) B.一直做正功 D.始终背离大圆环圆心
1. 答案:C 2.解析:光滑大圆环对
=8 kg 的物块(可看成质点)用大小始终为 F=75 N 的拉力从底端缓慢拉到桥面顶端
轨道竖直固定放置,轨道两端等高, 质量为 m 的质点自轨道端点 P 由静 止开始滑下,滑到最低点 Q 时,对轨 道的正压力为 2mg,重力加速度大小为 g。质点自 P 滑到 Q 的过程中,克服摩擦力所做的功为( )
A.14mgR 1
C.2mgR
B.13mgR π
D.4mgR
解析:在 Q 点质点受到竖直向下的重力
选项 A 正确;拉力做的功为 WF=Fx=30×10 J=300 J,
选项 C 错误;摩擦力做功为 WFf=-Ffx=-μmgcos 37°x·
=-0.5×2×10×0.8×10 J=-80 J,选项 B 正确;支持
2022届高考物理人教版一轮复习课件:核心素养提升 第五章 机 械 能
gL(3-sin θ)
解得 v=
2
。
gL(3-sin θ)
答案:
2
台阶四 水平+倾斜类的链条 一般取链条所在的水平面为零势能参考面,并作为初态,写出此时的机
械能的表达式;取水平链条刚刚全部滑入斜面时的状态作为末态,写出此时 机械能的表达式,根据机械能守恒定律列等式。即可求解链条答案。
【变式 3】如图所示,AB 为光滑的水平面,BC 是倾角为 α 的足够长的光滑斜 面,斜面体固定不动,AB、BC 间用一小段光滑圆弧轨道相连,一条长为 L 的 均匀柔软链条开始时静止地放在 ABC 面上,其一端 D 至 B 的距离为 L-a,现 自由释放链条,则:
核心素养提升 第五章
“链条类”中的机械能守恒问题(科学思维——模型建构) 在应用机械能守恒定律处理实际问题时,经常遇到像“链条”类的物体, 其在运动过程中将发生形变,其重心位置相对物体也发生变化,因此这类物 体不能再看作质点来处理。物体虽然不能看成质点来处理,但因只有重力做 功,物体整体机械能守恒。
【变式 2】如图所示,有一条长为 L 的均匀金属链条,一半长度在光滑斜面上, 斜面倾角为 θ,另一半长度沿竖直方向下垂在空中,当链条从静止开始释放 后滑动,求链条刚好从右侧全部滑出斜面时的速度是多大?(重力加速度为 g)
【解析】设斜面的最高点为零势能点,链条的总质量为 m,
mL
1
开始时左半部分的重力势能为 Ep1=-2 g·4 sin θ=-8 mgL sin θ,
(1)链条下滑过程中,系统机械能是否守恒?请简述理由; (2)链条的 D 端滑到 B 点时,链条的速率为多大?
【解析】(1)链条机械能守恒。因为斜面是光滑的,只有重力做功,或者只有 动能和重力势能互相转化,符合机械能守恒的条件。 (2)设链条质量为 m,选 AB 为零势面,由机械能守恒得 -aL mg·a2 sin α=12 mv2-mg·L2 sin α 解得 v= gL(L2-a2)sin α 答案:(1)系统机械能 理由:斜面是光滑的,只有重力做功 (2) gL(L2-a2)sin α
新教材高中物理精品课件 第五章 机械能守恒定律 核心素养提升
方法
以例说法
应用 动能 定理
用力F把小球从A处缓慢拉到B处,则有 WF-mgl(1-cos θ)=0,得WF=mgl(1- cos θ)
章末核心素养提升
章末核心素养提升
微元法
质量为m的木块在水平面内做圆周运动,运动 一周克服摩擦力做功Wf=Ff·Δx1+Ff·Δx2+ Ff·Δx3+…=Ff(Δx1+Δx2+Δx3+…)=Ff·2πR
章末核心素养提升
第五章 机械能守恒定律
章末核心素养提升
易错点1 求解变力做的功
【例1】 (多选)如图1所示,n个完全相同、边长足够小且互不粘连的小方块依 次排列,总长度为l,总质量为m,它们一起以速度v在光滑水平面上滑动, 某时刻开始滑上粗糙水平面。小方块与粗糙水平面之间的动摩擦因数为μ, 若小方块恰能完全进入粗糙水平面,则摩擦力对所有小方块所做功的数值为
章末核心素养提升
章末核心素养提升
易错点3 功能关系中的图像问题
【例3】 (多选)(2021·江苏扬州中学10月月考)一物体静止在水平地面上,在竖
直向上的拉力F作用下开始向上运动,如图3甲所示,在物体向上运动的过程
中,其机械能E与位移x的关系图像如图乙所示,已知曲线上A点的切线斜率
最大,不计空气阻力,则下列说法正确的有(ABD )
章末核心素养提升
ABC与倾角为θ=37°的粗糙斜面DC相切于C。A点左侧有一光滑水平平台,平 台与A点的高度差h=0.9 m,平台上水平放置一弹簧,左端固定,右端与质量 为m=0.5 kg的小滑块P接触但不连接。推动P压缩弹簧至某一位置后释放,P 刚好从半圆轨道的A点切入半圆轨道内侧,之后经半圆轨道沿斜面刚好运动 到斜面上与A点等高的D点,重力加速度g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°= 0.8,不计空气阻力,求:
高考物理一轮总复习第5章机械能研专项素养提升课件
(3)8 J
解析 (1)物块P位于A点时,对物块Q有FT=m2gsin θ+kx1,解得x1=0.1 m。
(2)经分析,物块P上升h=0.4 m到B点时,物块Q速度为0,下降距离为
Δx=0.5 m-0.3 m=0.2 m
即弹簧压缩x2=0.2 m-0.1 m=0.1 m,故弹性势能不变,
对物块P、Q及弹簧组成的系统,从A到B根据系统机械能守恒有
不计一切摩擦,则B球由c下滑到a的过程中(
)
A.当小球B经过a点时,A、B速度大小之比为1∶1
B.B球的机械能先增大后减小
C.小球 B 经过 a 点时的速度大小为
2
5
D.小球 B 经过 a 点时的速度大小为
8
19
答案 D
解析 两小球组成的系统机械能守恒,设小球B经过a点时的速度大小为v1,
机的输出功率为P,则风能转化为电能的效率为(
A.
2
2
π 3
C.
4
2
π 3
6
B.
2
π 3
D.
8
2
π 3
)
答案 A
解析 建立一个“风柱”模型如图所示,风柱的横截面积为叶片旋转扫过的面
积 S=πl2,经过 t 时间风柱长度 x=vt,所形成的风柱体积 V=πl2vt,风柱质量
=5.4×106 J,因路灯正常工作,故P额=P=30 W,灯工作8 h消耗电能W有用
=Pt=8.64×105 J,太阳能电池的光电转换效率为
有用
η=
总
×100%=16%,C 正确。
案例3.(多选)(节能汽车)某汽车研发机构在
汽车的车轮上安装了小型发电机,将减速时
的部分动能转化并储存在蓄电池中,以达到
版(通用版)高中物理大一轮复习课件:第五章机械能+本章学科素养提升
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我们,还在路上……
-μmgL-2mgr=12mvC2-12mvB 2 在 C 点,根据牛顿第二定律有 FN′+mg=mvrC2 解得FN′=60 N,根据牛顿第三定律,小物块通过C点时对轨道的压力 大小是60 N.
解析 答案
(3)若小物块恰好能通过C点,求MN的长度L′. 答案 10 m 解析 小物块刚好能通过 C 点时,根据 mg=mvCr′2 解得vC′=2 m/s 小物块从B点运动到C点的过程中,根据动能定理有 -μmgL′-2mgr=12mvC′2-12mvB 2 解得L′=10 m.
为r=0.4 m的半圆弧轨道,C点是半圆弧轨道的最高点,半圆弧轨道与水
平轨道BD在D点平滑连接.已知重力加速度
g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.Байду номын сангаас
(1)求小物块经过B点时对轨道的压力大小; 答案 62 N
图2
思维规范 表达规范 答案
(2)若MN的长度为L=6 m,求小物块通过C点时对轨道的压力大小; 答案 60 N 解析 小物块由B点运动到C点,根据动能定理有
解析 答案
本课结束
•
不习惯读书进修的人,常会自满于现状,觉得没有什么事情需要学习,于是他们不进则退2022年4月15日星期五上午4时38分22秒04:38:2222.
4.15
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读书,永远不恨其晚。晚比永远不读强。2022年4月上午4时38分22.4.1504:38April 15, 2022
•
正确的略读可使人用很少的时间接触大量的文献,并挑选出有意义的部分。2022年4月15日星期五4时38分22秒04:38:2215 April 2022
2021版高考物理教科版大一轮复习阶段素养提升课 机械能
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阶段素养提升课机械能命题热点考点与题型(1)正功、负功的分析、功和功率的计算。
(2)动能定理的理解和应用。
(3)机械能守恒定律的理解和应用。
(4)动能定理、机械能守恒定律、功能关系的综合应用。
(5)实验:探究动能的变化与做功的关系和验证机械能守恒定律。
(1)选择题:与生活实际相联系,分析正功、负功,计算功和功率,动能定理、机械能守恒定律、功能关系的理解。
(2)实验题:考查探究动能变化与做功的关系和验证机械能守恒定律。
(3)计算题:结合生活和科技等实际,综合考查动能定理、机械能守恒定律、功能关系的应用。
角度一注重对物理概念、物理规律的理解和重要思想方法的考查【典例1】(2018·全国卷Ⅰ)如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab 水平,长度为2R;bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点。
一质量为m的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动。
重力加速度大小为g。
小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为( )A.2mgRB.4mgRC.5mgRD.6mgR【素养解读】核心素养素养角度具体表现科学探究问题小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增量为多少科学思维模型建构分析整个过程科学推理应用牛顿第二定律、平抛知识及动能定理求解【解析】选C。
设小球运动到c点的速度大小为v c,小球由a到c的过程,由动能定理得:F·3R-mgR=m,又F=mg,解得:=4gR。
小球离开c点后,在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动,整个过程运动轨迹如图所示,由牛顿第二定律可知,小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g,则由竖直方向的运动可知,小球从离开c 点到其轨迹最高点所需的时间t=,小球在水平方向的位移为x=gt2,解得x=2R。
高考物理大一轮复习第五章机械能本章学科素养提升课件
2019/5/23
最
(2 分)
(1分)
代入数据,解得F向=36 N>mg 所以小球能通过最高点C.
(1分)
编后语
• 同学们在听课的过程中,还要善于抓住各种课程的特点,运用相应的方法去听,这样才能达到最佳的学习效果。 • 一、听理科课重在理解基本概念和规律 • 数、理、化是逻辑性很强的学科,前面的知识没学懂,后面的学习就很难继续进行。因此,掌握基本概念是学习的关键。上课时要抓好概念的理解,
书面表达过程
(2)到达B点时,小球对圆弧轨道的压力大小. 答案 136 N
书面表达过程
(3)小球能否通过圆弧轨道的最高点C?说明原因. 答案 见解析
书面表达过程
假设小球能通过最高点C,则小球从B点运动到C点的过程满足机械能
守恒定律,有
12mvB2=mg·2R+12mvC2
在C点有F向=mvRC 2
解析
-mLx0g·12x0sin α=12mv2-mLxg·12xsin α 解得 v= Lgx2-x02sin α.
建模感悟
1.利用等效法计算势能变化时一定要注意等效部分的质量关系,即根 据物体的相对位置关系将物体分成若干段,在应用相关规律求解时要 注意对应各部分的质量关系. 2.解决涉及重力势能变化的问题时,物体的位置变化要以重心位置变 化为准.
第五章 机械能
自主阅读素材5 本章学科素养提升
思维建模能力的培养
1.在应用机械能守恒定律处理实际问题时,经常遇到像“链条”“液 柱”类的物体,其在运动过程中将发生形变,其重心位置相对物体也 发生变化,因此这类物体不能再看作质点来处理. 2.一般情况下,可将物体分段处理,确定质量分布均匀的规则物体各 部分的重心位置,根据初、末状态物体重力势能的变化列式求解.
高考物理一轮复习 第五章 机械能核心素养提升课件
(20 分)(2016·新课标全国卷Ⅱ)轻质弹簧原长为 2l,将弹簧竖直放置 在地面上,在其顶端将一质量为 5m 的物体由静止释放,当弹簧被压缩到 最短时,弹簧长度为 l.现将该弹簧水平放置,一端固定在 A 点,另一端与 物块 P 接触但不连接.AB 是长度为 5l 的水平轨道,B 端与半径为 l 的光 滑半圆轨道 BCD 相切,半圆的直径 BD 竖直,如图所示,物块 P 与 AB 间的动摩擦因数 μ=0.5.用外力推动物块 P,将弹簧压缩至长度 l,然后放 开,P 开始沿轨道运动.重力加速度大小为 g.
Ep=5mgl①(2分) 设P的质量为M,到达B点时的速度大小为vB,由能量守恒定 律得
Ep=12Mv2B+μMg·4l②(2分) 联立①②式,取M=m并代入题给数据得 vB= 6gl③(1分)
若P能沿圆轨道运动到D点,其到达D点时的向心力不能小于 重力,即P此时的速度大小v应满足mlv2-mg≥0④(1分)
(2)为使P能滑上圆轨道,它到达B点时的速度应大于零.由 ①②式可知
5mgl>μMg·4l⑩(2分) 要使P仍能沿圆轨道滑回,P在圆轨道的上升高度不能超过半 圆轨道的中点C.由机械能守恒定律有 12Mv2B≤Mgl⑪(2分) 联立①②⑩⑪式得
53m≤M<52m⑫(2分) 答案:(1) 6gl 2 2l (2)53m≤M<52m
设P滑到D点时的速度为vD,由机械能守恒定律得 12mvB2 =12mv2D+mg·2l⑤(2分) 联立③⑤式得vD= 2gl⑥(1分) vD满足④式要求,故P能运动到D点,并从D点以速度vD水平 射出.设P落回到轨道AB所需的时间为t,由运动学公式得
2l=12gt2⑦(2分) P落回到AB上的位置与B点之间的距离为x=vDt⑧(2分) 联立⑥⑦⑧式得x=2 2l⑨(1分)
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物理
[物理方法] 用功能关系解决非质点问题 (1)主要类型 有质量的杆、绳、链条、水柱等物体的运动. (2)解题关键 这类物体的重力势能由重心的位置决定,确定重心位置是解题的关键. (3)常用方法 当整体重心不易确定时,可分段处理,找出各部分的重心位置,求各段的 重力势能.
物理
[示例 4] (2019·黑龙江鹤岗一中期中)如图所示,两个底面积都是 S 的圆桶,用一根 带阀门的很细的管子相连接,放在水平地面上,两桶内装有密度为 ρ 的同种液体, 阀门关闭时两桶液面的高度分别为 h1 和 h2,现将连接两桶的阀门打开,在两桶液
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解析:根据平衡条件,有 F-mgsin θ-μmgcos θ=0,解得 F=mgsin θ+μmgcos θ,F 做的
功为 W=FL=(mgsin θ+μmgcos θ) h =mgh+ mgh ,因为 m,h,μ 相等,所以 θ 越小,W
sin
tan
越大,故 A 正确,C 错误;重力做功只与高度差有关,由于高度相等,所以克服重力做
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解析:设物体滑到 C 点时动能为零,到 B 点时,动能为 20 J,由 B 到 C,机械能减少量
为 EBC,
则有
80 32
=
20 EBC
,EBC=8
J,
由 A 到 C 减少的机械能为(32+8)J=40 J,
从 C 到 A 机械能也减少 40 J,
则整个过程损失的机械能为 80 J,
即物体回到 A 点时,动能为 20 J.
的全程应用功能关系,有 1
2
m v02 +mgx0sin
θ=μmgxcos
θ,解得
x= 1
( v02
2g cos
+x0tan
θ),
选项 A 正确.
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结论3:物体做匀变速直线运动时,机械能变化量与动能变化量的比值恒 定,且等于合外力与除重力外其他力的合力的比值. [示例3] 质量为m的物体以初动能100 J从倾角为θ的斜面底端的A点,沿 斜面向上匀变速滑行到斜面上B点时,物体的动能减少80 J,机械能减少 32 J,求物体回到A点时的动能.
面变为相同高度的过程中( B )
A.重力对液体做的功为 h1 h2 2 gS
2
B.重力势能减少了 h1 h2 2 gS
4
C.重力既做正功,又做负功,其总功为零 D.重力势能减少,说明重力做负功
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解析:两个底面积都是 S 的铁桶,底部放在同一水平面上,当把连接两桶的阀门打
开,到两桶中液体高度相等,若此时液体的高度为 h,则有 h= h1 h2 ,因此从左边移到
( A)
A.
1
(
v02 2g cos
+x0tan
θ)
B.
1
(
v02 2g sin
+x0tan
θ)
C.
2
(
v02 2g cos
+x0tan
θ)
D. 1 ( v02 + x0 )
2g cos tan
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解析:滑块在斜面上滑动,相邻两次与挡板碰撞后上升的高度因摩擦消耗机械能
而逐渐变小,因此滑块最终要停在斜面底部,设滑块经过的总路程为 x,对滑块运动
2
右边的液体体积为 V= h1 h2 S,所以这个过程液体的重力势能减少量等于左边上
2
部分的液体移到右侧重力势能变化,也是重力对液体做的功,即
WG=ρS
h1
h2 2
g·h1
h2 2
=
h1
h2 2
4
ρgS,故
B
正确.
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核心素养提升(五)
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[二级结论] 结论1:物体在斜面上滑动时,摩擦力做功绝对值等于μmg与初末位置水 平距离的乘积,与斜面倾角无关.
物理 [示例1] 物体在平行于斜面向上的拉力作用下,分别沿倾角不同斜面的 底端,匀速运动到高度相同的顶端,物体与各斜面间的动摩擦因数相同, 则( A )
A.沿倾角较小的斜面拉,拉力做的功较多 B.沿倾角较大的斜面拉,克服重力做的功较多 C.无论沿哪个斜面拉,拉力做的功均相同 D.无论沿哪个斜面拉,克服摩擦力做的功相同
功相等,故
B
错误;克服摩擦力做的功Wf来自μmgcosθ·L=μmgcos
θ· h
sin
=
mgh tan
,所以
倾角越大,克服摩擦力做的功越少,故 D 错误.
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结论2:滑动摩擦产生的热量等于滑动摩擦力的大小与相对位移的乘积 Q=f·s相对,如果物体有往复运动,则s相对是相对运动的路程.
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[示例 2] 如图所示,斜面的倾角为 θ,质量为 m 的滑块距挡板 P 的距离为 x0 处以 初速度 v0 沿斜面上滑,滑块与斜面间的动摩擦因数为 μ,滑块所受摩擦力小于重力 沿斜面向下的分力.若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失,滑块经过的总路程是