机械能二轮复习策略

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1、机械能单元二轮复习策略江苏省泰兴中学 丁震机械能局部是力学中的重点以及难点， 以二级要求为主。 分析历年的高考试卷， 与机械 能有关的问题在试卷中会屡次出现， 尤其是动能定理、 机械能守恒以及功能关系。 这些知识 点常常和电磁感应、 带电粒子在复合场中的运动问题结合在一起， 考查方式灵活， 对学生的 应用能力有较高的要求。在 2021 年的试卷中， 第 9 题(多项选择最后一题) 将运动分析与能量转换问题结合在一起； 第 14 题盘旋加速器的问题， 第 15 题主要是电磁感应的问题， 但这两题在解题过程中需要多 次使用动能定理。 2021 年高考，第 8 题考查动能定理，第 14 题那么需要使

2、用机械能守恒和动 能定理。2021年，第2题D选项涉及到用功能关系判断机械能的变换情况，第4题直接考查动能定理， 第15题同样需要屡次使用动能定理， 第14题可以用牛顿运动定理求解， 但也 可以使用机械能守恒定律。与 2021 年考试说明相比，其中功和功率的计算升为二级要求，这一点应当注意，比方 汽车的启动问题中两种启动方式的理解与应用。 在二轮复习中， 要重视对根本概念和规律的 应用，在掌握动能定理、能量守恒的根底上，加大与牛顿运动定律、带电粒子的运动、电磁 感应等核心内容的综合训练， 还要密切关注联系生活、 生产实际、 现代科技及能源环保的问 题。经过一轮复习后，学生对各章节的知识点已经有

3、了更为全面的认识，二轮复习主要是 提高综合运用的能力，在复习中应该注意以下几个方面：一.抓根底：1. 进一步理解机车启动的两种方式，强化对动能定理、功能关系和机械能守恒定律的理 解，(1) 机车以恒定功率启动过程中牵引力是变力，发动机做的功只能用W = Pt计算，而以恒定加速度启动时，发动机的功率在不断增大，所以发动机做的功只能用W = FH计算。(2) P= Fv中的F仅是机动车的牵引力，而非机动车所受合力。同时还要注意匀加速 过程的最大速度V!和全程的最大速度 Vm的区别及求解方法。2. 对动能定理的理解(1) 动能定理中 “外力 指作用在物体上包含重力在内的所有外力。求功的代数和时要注

4、意功的正、负。(2) 不管物体做什么形式的运动，其受力如何，动能定理总是适用的。(3) 动能定理表达式中的 二表示一种因果联系的数值上相等的符号，说明了功是引起 物体动能变化的原因。(4) 动能定理以单个物体为研究对象，表达式W合= Ek是个标量方程式。3. 对功能关系和能量守恒定律的理解(1) 常见的功能关系做功功是能量转化的量度能量变化wr = AE 重力做功Wg=?y冰重力势能变化厶易W f = A EL,弹力做功WF 、， J弹性势能变化瓦合外力做功用合= W丄十匹十Ws 嗓弹力和重力之外 其他力做功w总滑动摩擦力与介质 阻力做功F"相对AVa. = iEk口、动能的变化AE

5、kW 也= E 亠=机械能的变化F畑 7F呐J系统内能的变化氐IV = A Ep 电场力做功W,E = qU诃、叭电势能变化平w= IU/ 电流做功w=也 、电能变化AE= TU/(2 )对能量转化和守恒定律的进一步理解某种形式能量的减少，一定存在另外形式能量的增加，且减少量与增加量相等。某个物体能量的减少，一定存在别的物体能量的增加，且减少量与增加量相等。机械能守恒定律是有条件的，能量守恒定律是无条件的二.探技法：1功的计算方法恒力的功：W = FICOS a。变力的功：(1) 变力F的功率P恒定，W = Pt。利用动能定理及功能关系等方法间接求解，即W合=4 Ek或W = E。(3) 转换

6、法也叫等效替代，即假设某一变力做的功和某一恒力做的功相等，可以通过计算该恒 力做的功来求变力做的功。微元法：适用于大小不变、方向总与运动方向相同或相反的变力做功平均力法：如果力的方向不变，大小随位移按线性规律变化时，2动能定理的应用策略(1) 对涉及单个物体的受力、位移及过程始、末速度的问题的分析，尤其不涉及时间时，应 优先考虑用动能定理求解。(2) 假设物体运动包含几个不同过程时，可分段运用动能定理列式，也可以全程列式(当所求解的问题不涉及中间速度时 )。(3) 应用动能定理解题的思路和一般步骤 确定研究对象和物理过程，找出始末状态的速度情况； 分析研究对象的受力情况 (包括重力 )，求出各

7、力做功的代数和，注意求功时，位移必须是 相对地面的； 确定过程始、末状态的动能，以及动能的变化量； 利用动能定理列方程求解。要注意方程的左边是功，右边是动能的变化量。 3.机械能守恒定律及其应用1) .应注意的问题(1) 研究对象的选取。 有的问题选单个物体为研究对象，机械能不守恒，但选此物体与其他几个物体组成的系 统为研究对象，机械能却是守恒的(2) 研究过程的选取。有些问题研究对象的运动过程分几个阶段， 有的阶段机械能守恒， 而有的阶段机械能不守恒， 因此在应用机械能守恒定律解题时要注意过程的选取。(3) 表达式的选取。 机械能守恒的表达式有三种不同的形式 系统初、末态总机械能相等，即Ei

8、 = E2。 系统减少的总重力势能 Ep减等于系统增加的总动能 Ek增，即 Ep减= Ek增或 Ep 增= Ek 减。 假设系统只有A、B两物体，那么A减少的机械能 Ea减等于B增加的机械能 Eb增。 第一种表达式是从 “守恒的角度反映机械能守恒， 解题必须选取参考平面， 而后两种表达式 都是从 “转化 的角度来反映机械能守恒，不必选取参考平面。2) 机械能守恒的判定(1) 利用机械能的定义判断，分析动能和势能的和是否变化。(2) 用做功判断，假设物体或系统只有重力做功 (或弹簧弹力做功，或有其他力做功但其他力做 功的代数和为零 )，那么机械能守恒。(3) 根据能量转化来判断，假设系统中只有动

9、能与势能的相互转化，那么系统的机械能守恒。(4) 对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题机械能一般不守恒，特别说明除外。 三研考向1. 本单元中除了上述定理之外，还有验证机械能守恒的实验，应当注意纸带的选取、数据处 理和误差分析2. 考试说明中功和功率的计算升至二级要求，也是需要重点注意的一个细节3. 动能定理和功能关系应用范围广，因此要重点训练综合性的问题，比方与带电粒子在电场 中的运动结合、电磁感应问题中安培力做功与电能的问题等四提能力 对于大局部以到达 B 等级为目的的考生而言，重点是将根底知识落实并加以一定以中等难 度为主的训练。对于需要到达 A 等级的考生来说，那么还要在难度较大

10、的综合问题上多花工 夫，多研究历年的高考真题，熟悉高考的命题方式，能熟练运用各种解题方法(如图像法、 微元法等)，教师在指导学生复习时需要因人而异，既要重视根底也要培养能力。附录:2021年高考:9如下图，两质量相等的物块 A、B通过一轻质弹簧连接， B足够长、放置在水平面上， 所有接触面均光滑。弹簧开始时处于原长，运动过程中始终处在弹性限度内。在物块A上施加一个水平恒力， A、B从静止开始运动到第一次速度相等的过程中，以下说法中正确 的有(第9题图)A .当A、B加速度相等时，系统的机械能最大 B .当A、B加速度相等时，A、B的速度差最大 C .当A、B的速度相等时，A的速度到达最大 D

11、.当A、B的速度相等时，弹簧的弹性势能最大14. (16分)1932年，劳伦斯和利文斯设计出了盘旋加速器。盘旋加速器的工作原理如图所示，置于高真空中的 D形金属盒半径为 R,两盒间的狭缝很小，带电粒子穿过的时 间可以忽略不计。磁感应强度为B的匀强磁场与盒面垂直。A处粒子源产生的粒子, 质量为m电荷量为+q ,在加速器中被加速， 加速电压为U。加速过程中不考虑相 对论效应和重力作用。(第M盤图)(1) 求粒子第2次和第1次经过两D形盒间狭缝后轨道半径之比；(2) 求粒子从静止开始加速到出口处所需的时间t ;(3) 实际使用中，磁感应强度和加速电场频率都有最大值的限制。假设某一加速器磁感应强度和加

12、速电场频率的最大值分别为Bm f m,试讨论粒子能获得的最大动能E如。15. (16分)如下图，两平行的光滑金属导轨安装在一光滑绝缘斜面上，导轨间距为I、足够长且电阻忽略不计，导轨平面的倾角为：，条形匀强磁场的宽度为 d,磁感应强度大小为B、方向与导轨平面垂直。长度为2d的绝缘杆将导体棒和正方形的单匝线框 连接在一起组成“一型装置，总质量为 m,置于导轨上。导体棒中通以大小恒为 I的电流(由外接恒流源产生，图中未图出)。线框的边长为d (d < I),电阻为R,下边与磁场区域上边界重合。将装置由静止释放，导体棒恰好运动到磁场区域下边界处 返回，导体棒在整个运动过程中始终与导轨垂直。重力加

13、速度为go求：(1)装置从释放到开始返回的过程中，线框中产生的焦耳热Q;(2 )线框第一次穿越磁场区域所需的时间t1 ;(3)经过足够长时间后，线框上边与磁场区域下边界的最大距离(笫IS題图)2021年高考:8.如下图，平直木板 AB倾斜放置，板上的 P点距A端较近，小物块与木板间的动摩擦 因数由A到B逐渐减小，先让物块从 A由静止开始滑到 B。然后，将A着地，抬高B，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从B由静止开始滑到 A。上述两过程相比拟，以下说法中一定正确的有A .物块经过P点的动能，前一过程较小B .物块从顶端滑到 P点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少C.物块滑到底端的速度，前

14、一过程较大D .物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长14. (16 分)在游乐节目中，选手需要借助悬挂在高处的绳飞越到水面的浮台上,小明和小阳观看后对此进行了讨论。如下图，他们将选手简化为质量m=60kg的指点,选手抓住绳由静止开始摆动，此事绳与竖直方向夹角:=30，绳的悬挂点0距水面的高度为H=3m.不考虑空气阻力和绳的质量，浮台露出水面的高度不计，水足够深。取中立加速度g =10m/s2 ,sin 53、= 0.8 , cos53' =0.6(1) 求选手摆到最低点时对绳拉力的大小F;(2) 假设绳长l=2m,选手摆到最高点时松手落入手中。设水碓选手的平均浮力f800N，平均阻力

15、f2 =700N，求选手落 入水中的深度d ；(3) 假设选手摆到最低点时松手，小明认为绳越长，在浮台上的落点距岸边越远； 小阳认为绳越短，落点距岸边越远，请通过推算说明你的观点。2021年高考:I，矩形线框与导线在同一竖直平面内，且12如下图，固定的水平长直导线中通有电流 一边与导线平行。线框由静止释放，在下落过程中 A 穿过线框的磁通量保持不变B 线框中感应电流方向保持不变C.线框所受安掊力的全力为零D 线框的机械能不断增大4如下图，演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过 程中对鸡蛋所做的功最接近于A 0.3JB 3JC. 30JD 300J14(16分)如下图，长为 L、

16、内壁光滑的直管与水平地面成30°角固定放置。将一质量为m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连，小物块悬挂于管口。现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运动，小球在转向过程中速率不变。(1) 求小物块下落过程中的加速度大小；(2) 求小球从管口抛出时的速度大小；42.(3) 试证明小球平抛运动的水平位移总小于L215(16分)某种加速器的理想模型如题15-1图所示：两块相距很近的平行小极板中间各开有一小孔a、b,两极板间电压 b的变化图象如图15-2图所示，电压的最大值为U。、周期为T0,在两极板外有垂

17、直纸面向里的匀强磁场。假设将一质量为m0、电荷量为q的带正电的粒子从板内a孔处静止释放，经电场加速后进入磁场，在磁场中运动时间To后恰能再次从1a孔进入电场加速。现该粒子的质量增加了。(粒子在两极板间的运动时间不计，两100极板外无电场，不考虑粒子所受的重力)(1) 假设在t=0时刻将该粒子从板内 a孔处静止释放，求其第二次加速后从b孔射出时的动能；(2) 现在利用一根长为 L的磁屏蔽管(磁屏蔽管置于磁场中时管内无磁场，忽略其对管外磁场 的影响)，使题15-1图中实线轨迹(圆心为O)上运动的粒子从 a孔正下方相距L处的c孔水 平射出，请在答题卡图上的相应位置处画出磁屏蔽管；(3) 假设将电压Uab的频率提高为原来的 2倍，该粒子应何时由板内a孔处静止开始加速，才能经屡次加速后获得最大动能？最大动能是多少？(flis-iM)(M 15-2 M )