高考物理动能定理和能量守恒专题
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动能定理与能量守恒专题
一、大纲解读
内
容
要求功、功率
Ⅱ动能,做功与动能改变的关系Ⅱ重力势能.做功与重力势能改变的关系
Ⅱ弹性势能Ⅰ机械能守恒定律Ⅱ能量守恒定律
II
本专题涉及的考点有:功和功率、动能和动能定理、重力做功和重力势能、弹性势能、机械能守恒定律,都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。动能定理、机械能守恒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三大
途径之一。《大纲》对本部分考点要求为Ⅱ类有五个,
功能关系一直都是高考的“重中之重”,
是高考的热点和难点,涉及这部分内容的考题不但题型全、分值重,而且还常有高考压轴题。
考题的内容经常与牛顿运动定律、曲线运动、动量守恒定律、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,
这部分知识能密切联系生活实际、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专题知识。它的特点:一般过程复杂、
难度大、能力要求高。还常考查考生将物理问题经过分析、推理转化为数学问题,然后运用
数学知识解决物理问题的能力。
所以复习时要重视对基本概念、
规律的理解掌握,加强建立
物理模型、运用数学知识解决物理问题的能力。在历年的高考中要考查学生对于生活、
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、动能定理、动量定理及能量转化的
方法提高解决实际问题的能力。二、重点剖析
1、理解功的六个基本问题
(1)做功与否的判断问题:关键看功的两个必要因素,第一是力;第二是力的方向上的位移。而所谓的“力的方向上的位移”可作如下理解:当位移平行于力,则位移就是力的方向上的位的位移;当位移垂直于力,则位移垂直于力,则位移就不是力的方向上的位移;当位移与力既不垂直又不平行于力,则可对位移进行正交分解,
其平行于力的方向上的分位移
仍被称为力的方向上的位移。(2)关于功的计算问题:①W=FS cos α这种方法只适用于恒力做功。②用动能定理
W=Δ
E k 或功能关系求功。当
F 为变力时,高中阶段往往考虑用这种方法求功。这种方法的依据
是:做功的过程就是能量转化的过程,功是能的转化的量度。
如果知道某一过程中能量转化
的数值,那么也就知道了该过程中对应的功的数值。(3)关于求功率问题:①t
W P
所求出的功率是时间
t 内的平均功率。②功率的计算式:
cos Fv P ,其中θ是力与速度间的夹角。一般用于求某一时刻的瞬时功率。
(4)一对作用力和反作用力做功的关系问题:①一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零;②一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零(静摩擦力)、可能为负(滑动摩擦力),但不可能为正。(5)了解常见力做功的特点
:①重力做功和路径无关,
只与物体始末位置的高度差
h 有关:
W=mgh ,当末位置低于初位置时,W >0,即重力做正功;反之重力做负功。②滑动摩擦力做
功与路径有关。当某物体在一固定平面上运动时,滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力与路
程的乘积。在两个接触面上因相对滑动而产生的热量
相对滑S F Q
,其中滑F 为滑动摩擦力,
相对S 为接触的两个物体的相对路程。
(6)做功意义的理解问题:做功意味着能量的转移与转化,做多少功,相应就有多少能量发生转移或转化。
2.理解动能和动能定理(1)动能2
2
1mV E k
是物体运动的状态量,而动能的变化ΔE K 是与物理过程有关的
过程量。
(2)动能定理的表述:合外力做的功等于物体动能的变化。(这里的合外力指物体受到的
所有外力的合力,包括重力)
。表达式为
K
E mv mv W 2
1
2
2
2
12
1合
动能定理也可以表述为:外力对物体做的总功等于物体动能的变化。实际应用时,后一种表述比较好操作。不必求合力,特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下,只要把
各个力在各个阶段所做的功都按照代数和加起来,就可以得到总功。①不管是否恒力做功,也不管是否做直线运动,该定理都成立;②对变力做功,应用动能定理要更方便、更迅捷。③动能为标量,但
2
12
2
2
12
1mv mv E K
仍有正负,分别表动能的增减。
3.理解势能和机械能守恒定律(1)机械能守恒定律的两种表述①在只有重力做功的情
形下,物体的动能和重力势能发生相互转化,但机械能的
总量保持不变。
②如果没有摩擦和介质阻力,物体只发生动能和重力势能的相互转化时,
机械能的总量保
持不变。
(2)对机械能守恒定律的理解
①机械能守恒定律的研究对象一定是系统,至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒”其实一定也就包括地球在内,因为重力势能就是小球和地球所共有的。
另外小球
的动能中所用的
v ,也是相对于地面的速度。
②当研究对象(除地球以外)只有一个物体时,往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒;当研究对象(除地球以外)由多个物体组成时,往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。
③“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在该过程中,物体可以受其它力的作用,
只要这些力不做功。
(3)系统机械能守恒的表达式有以下三种:①系统初态的机械能等于系统末态的机械能即:末初
E E 或2
2
2
12
1v m h
mg mv
mgh 或k
p k p E E E E