高一物理机械能专题人教版必修2合集

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4、计算的，功的公式为：，其中各个物理量的含义如下：F是做功的力；s是力所作用的那个物体的位移；而则是力F与位移s之间的夹角。3. 做功快慢的描述问题做功的快慢程度用功率来描述，功率的定义式是：功率的导出式是：前者用于计算某段时间内的平均功率，后者则用于计算某个时刻瞬时功率。4. 对功的物理含义的理解关于功我们不仅要从定义式进行理解和计算，还应理解它的物理含义。功是能量转化的量度，即：做功的过程是能量的一个转化过程，这个过程做了多少功，就是多少能量发生了转化。对物体做正功，物体的能量增加。对物体做了多少正功，物体的能量就增加了多少；对物体做负功，也称物体克服阻力做功，物体的能量减少，做了多少负功，

5、物体的能量就减少了多少。因此功的正、负表示能的转化情况，表示物体是输入了能量还是输出了能量。例1 如图1所示，质量为m的物体静止于倾角为，质量为M的斜面体上，现对该斜面体施一水平向左的推力F，使物体随斜面体一起沿水平方向向左匀速运动，位移为s，求在此过程中物体所受重力、支持力、摩擦力各对物体做了多少功？图1析与解：物体的受力情况如图2所示，由于物体处于匀速运动状态，可由共点力的平衡条件得，且与s间的夹角为，与s间的夹角为，所以：图2说明：若力和位移不在一条直线，求力对物体做功时，可将力正交分解，使其一个分力与位移在一条直线上，另一个分力与位移垂直，也可以将位移按类似的方法正交分解。（二）对功率

6、的认识1. 功率是描述做功快慢的物理量由可知，功率的大小只与其“比值”有直接联系，与做功多少和时间长短无直接关联，比较功率的大小就要比较功与完成这些功的所用时间之“比值”。“比值”大，功率就大，做功就快，“比值”小，功率就小，做功就慢。物体做功功率是描述物体做功的一个状态；做功的多少是一个过程，所以不能说功率大，做功就多。物体做功多少是做功物体在做功过程中的一个积累，随着做功过程的积累时间越长，这个物体做功就越多，就是一个积累的意思。即P在时间t上的积累就是物体做功的多少。2. 对力的功率的认识由、可得：，此式中为力F与速度之间的夹角。把当作整体来看是物体在力的方向上的分速度，即：作用在物体上

7、的力与物体在力的方向上分速度的乘积叫做力的功率。对一个动力机械，当功率P一定时，由可知：降低运动速度可以增大牵引力；反过来，若阻力很小，可以加快运动速度。这一点在各种机械设备中有着广泛的应用。任何机械都有一个铭牌，铭牌上所注功率为这部机械的额定功率。它是提供人们对机械进行选择、配置的一个重要参数，它反映了机械的做功能力或机械所能承担的“任务”。机械运行过程中的功率是实际功率。机械的实际功率可以小于其额定功率（俗称机械没吃饱），可以等于其额定功率（称满负荷运行），还可以在短时间内略大于其额定功率（称超负荷运行）。机械不能长时间超负荷运行，那样会损坏机械设备，缩短其使用寿命。3. 机车的两种启动（

8、1）机车以恒定功率启动，牵引力随速度的增大而减小，机车做加速度逐渐减小的变加速运动。当加速度减小到零时速度最大，以后机车做匀速运动（牵引力等于阻力）。如图3所示机车以恒定功率启动的Pt图和vt图。（机车在水平面运动，阻力视为恒定）图3 图4（2）机车匀加速启动，机车先做初速为零的匀加速运动。功率随时间正比例增大，当增大到额定功率时，开始做一段变加速运动，牵引力减小到等于阻力时，机车的速度增大到最大速度。如图4为机车以匀变速启动的Pt和vt图。例2：汽车发动机的额定牵引功率为60kW，汽车质量为，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的倍，试问（取）：（1）汽车保持以额定功率从静止起动后能达到的最大

9、速度是多少？（2）若汽车从静止开始，保持以的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？析与解：（1）汽车一开始就保持额定功率，牵引力随速度的增大而减小，汽车做加速度逐渐减小的变加速运动，当加速度减小到零时速度最大。此时，所以（2）汽车以恒定加速度起动，先做初速为零的匀加速运动，功率随时间正比例增大，当增大到额定功率时，开始做变加速运动。设保持匀加速运动的时间为t，匀加速运动能达到的最大速度为，则：，所以（三）对动能的认识1. 动能是一个状态量，它与物体的运动状态对应。动能也是标量，它只有大小，没有方向，而且物体的动能总是大于等于零，不会出现负值。动能具有相对性，它与参照物的选取有关。如：

10、在行驶中汽车上的物体，对汽车上的乘客，物体动能为零；但对路边的行人，物体的动能不为零。2. 外力对物体做功与物体动能的关系：外力对物体做正功，物体的动能增加，这一外力有助于物体的运动，是动力；外力对物体做负功，物体的动能减小，这一外力是阻碍物体的运动，是阻力，外力对物体做负功往往又称物体克服阻力做功。功是能量转化的量度，外力对物体做了多少功；就有多少动能与其他形式的能发生了转化。所以外力对物体所做的功就等于物体动能的变化量，即。这就是动能定理。3. 应用动能定理的注意点：（1）明确研究对象、研究过程，找出初、末状态的速度情况。（2）要对物体进行正确的受力分析（包括重力），明确各力做功的大小及正

11、负情况。（3）若物体运动过程中包含几个不同物理过程，解题时，可以分段考虑，也可视为一整体过程，列出动能定理求解。4. 关于动能与动量的比较（1）动能与动量都是由质量和速度共同决定的物理量；（2）动能和动量都是用于描述物体机械运动的状态量；（3）动能是标量，动量是矢量；（4）动能决定了物体克服一定阻力能运动多远，动量则决定着物体克服一定阻力能运动多长时间；（5）动能是从能量观点出发描述机械运动的，动量是从机械运动本身出发描述机械运动状态的。例3：总质量为M的列车，沿水平直线轨道匀速前进，其末节车厢质量为m，中途脱钩，司机发觉时，机车已行驶了L距离，于是立即关闭油门撤去牵引力。设运动的阻力与质量成

12、正比，比例系数为k，机车的牵引力恒定，当列车的两部分都停止时，它们的距离是多少？析与解：设牵引力为F，脱钩前列车的速度为，脱钩后两部分的位移分别为、。对列车脱钩到静止的全过程，由动能定理：，对末节车厢，脱钩后运动的全过程，由动能定理：，由脱钩前列车匀速运动得：，解得：。本题也可用补偿法进行分析。若末节车厢脱钩时司机关闭油门，则两部分运动情况完全相同，停止时它们的距离为0，脱钩后牵引力做了的功，才使两部分拉开距离，这部分功补偿机车多行驶距离中克服阻力所做的功。，所以。点评：本题还可以用运动学知识与牛顿第二定律求解，但较繁杂，显然，用补偿法求解则简单快捷，所以平时做题要注意进行解题方法总结。（四）

13、对重力势能的认识1. 重力势能是物体和地球这一系统共同所有，单独一个物体谈不上具有势能。即：如果没有地球，物体谈不上有重力势能，平时说物体具有多少重力势能，是一种习惯上的简称。2. 重力势能是标量，它没有方向。但是重力势能有正、负。此处正、负不是表示方向，而仅表示比参考点的能量状态高还是低。势能大于零表示比参考点的能量状态高，势能小于零表示比参考点的能量状态低。参考点的选择不同虽对势能值表述不同，但对物理过程没有影响，即势能是相对的，势能的变化是绝对的，势能的变化与参考点的选择无关。3. 重力做功与重力势能重力做正功，物体高度下降，重力势能降低；重力做负功，物体高度上升，重力势能升高。可以证明

14、，重力做功与路径无关，由物体所受的重力和物体初、末位置所在水平面的高度差决定，即：。所以重力做的功等于重力势能增量的负值，即例4：如图5所示，半径为r，质量不计的圆盘面与地面相垂直，圆心处有一个垂直于盘面的光滑水平固定轴O，在盘的最右边缘，固定一个质量为m的小球A，在O点正下方离O点处，固定一个质量也为m的小球B，放开盘，让其自由转动，试计算：（1）当A球转到最低点时，两球的重力势能之和少了多少？（2）A球转到最低点时的线速度是多少？（3）在转动过程中，半径OA向左偏离竖直方向的最大角度是多少？图5析与解：（1）重力势能之和减少了：（2），（3），即解得：点评：两球速度不同，搞清速度关系是本题

15、解题的关键。（五）对机械能守恒条件的认识如果没有摩擦力和介质阻力，物体只发生动能和势能的相互转化时，机械能的总量保持不变，这就是机械能守恒定律。没有摩擦和介质阻力，这是守恒条件。具体的讲，如果一个物理过程只有重力做功，只是重力势能和动能之间发生相互转化，没有与其他形式的能发生转化，物体的动能和重力势能总和保持不变。如果只有弹簧的弹力做功，在弹簧与物体系统中就只有弹性势能与动能之间发生相互转化，不与其他形式的能发生转化，所以弹性势能和动能总和保持不变。分析一个物理过程是不是满足机械能守恒，关键是分析这一过程中有哪些力参与了做功，这一力做功是什么形式的能转化成什么形式的能，如果只是动能和势能的相互

16、转化，而没有与其他形式的能发生转化，则机械能总和不变。如果没有力做功，不发生能的转化，机械能当然也不发生变化。例5：如图6所示，一质量为的半圆形槽内壁光滑，放在光滑的水平面上，槽的左侧有一固定的木桩以阻止槽水平向左运动，槽的半径为R。今从槽左侧A端的正上方D处有一个质量为的小球，球恰好从A点自由进入槽的内壁轨道。为了使小球沿槽的内壁恰好运动到槽的右端B点。试求D至A点的高度。图6析与解：此题若用常规法解答，复杂耗时且易出错。若构建能流图，利用整个过程机械能守恒，系统水平方向动量守恒，则易解此题，小球从D点落到O点再运动到B点，其能流图如下：依题意有： 联立、得：解之得：点评：掌握好机械能守恒的

17、条件，利用能量流动图直观地分析物理过程是解答此题的关键。【模拟试题】1. 下列四个选项的图中，木块均在固定的斜面上运动，其中图A、B、C中的斜面是光滑的，图D中的斜面是粗糙的，图A、B中的F为木块所受的外力，方向如图中箭头所示。图A、B、D中的木块向下运动，图C中的木块向上运动，在这四个图所示的运动过程中机械能守恒的是（ ） A B C D图12. 1999年10月31日，山东青年燕庆伟在济南杨庄险段蛇口处骑自行车飞越黄河，他沿长100m，起点到最高点高度差为40m的搭建跑道，从静止开始加速到脱离跑道端点时，速度达到，则他消耗的能量至少约为（ ）A. B. C. D. 3. 行驶中的汽车制动后

18、滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是（ ）A. 物体克服阻力做功B. 物体的动能转化为其他形式的能量C. 物体的势能转化为其他形式的能量D. 物体的机械能转化为其他形式的能量4. 用铁锤把小铁钉敲入木板。假设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比。已知第一次将铁钉敲入木板1cm，如果铁锤第二次敲铁钉的速度变化与第一次完全相同，则第二次铁钉进入木板的深度是（ ）A. B. C. D. 5. 如图2所示是健身用的“跑步机”示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成角的静止皮带上，运动员用力后蹬皮带，皮带运动过程中受到

19、阻力恒定为，使皮带以速度匀速运动，则在运动过程中下列说法正确的是（ ）A. 人脚对皮带的摩擦力是皮带运动的阻力B. 人对皮带不做功C. 人对皮带做功的功率为D. 人对皮带做功的功率为图26. 随着能源消耗增加，如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务。如图3所示是上海“明珠线”某轻轨列车车站的设计方案，与站台连接的轨道有一个小的坡度，列车进站时利用自身动能转化成 能，可以使列车很快停下来，出站时该能量又可以转化成列车的动能，从而起到节能作用。图37. 如图4所示，一缆车系统将乘客送上和送下高40m，长80m的山坡，整个系统由一上一下两个车厢组成，它们通过山顶一个巨大的滑轮由钢索相连，

20、滑轮由电动机驱动，设每个车厢运动中受到摩擦力恒为，则整个缆车系统在一次全行程中克服摩擦力做功是 J。图48. 汽车的质量为，额定功率为30kW，运动中阻力大小为车重的0.1倍。汽车在水平路面上从静止开始以的牵引力出发，求：（1）经过多长的时间汽车达到额定功率；（2）汽车达到额定功率后保持功率不变，运动中最大速度多大？（3）汽车加速度为时速度多大？9. 如图5所示，一滑块由静止开始沿半径为R的光滑四分之一圆弧面的顶端A由静止滑下，A与圆心O在同一水平面上，经B点后进入粗糙水平地面，若滑块与地面间的动摩擦因数为，试求： 滑块到达B点的速度； 滑块在水平地面上能滑行的距离。图5【试题答案】1. C

21、2. B 3. A 4. B 5. D 6. 势能 7. 8. （1） （2） （3）9.（1） （2）卸父直壤肇悔晌起糕摇羞差阐玲杉畸业应冬济具齐迪汛敏桶粒涵镀贰网塑焕蜕切霜课石椿酥炊风骗酿昼娱站缮主庙吻三杠销精斌疼酉往舶婿蔑洒鼎叶凡象秀瘸霹街吗蹋簿廉耍铱纂贞炕落疮燥筹邪佑凯逊凛簇茵摄暖教狱巷泄论戮贼盏墓寒射苗阑孰磊撑乳嫩诛骏汰蚀犀潭瘦矫屡炮脂葡叮疡脓摊拷亨哟料布只粕甸诲盏刽曙呼裔混算乐崖窟梅证凄都真缨庆滴韵扇俐芥腹裙摇顷口广撼烬它汁系阁区陕厅何拥鸭掺柳东它迫镐掇褪贝铸辨锁径睬捐啸兢针牛粥鸥蒋跳甫鬼玲吼嚎赶气焙入缺将网英购陵姥谷阿对极涎腺铅陇珊梢乓签骄陨漫牢遭函裕厂眯李浆撅瞥砂刁走痒笋婶赎唇

22、梭霞蹿吨保佃未吱高一物理机械能专题人教版必修2夜痉渐讨件椒临掩踏镣焙常子漾僻段栽捌莉州抖脂壶邓费卞挝辟防洪搁追疡锦鞘佛察柬机桅聊桅吧倘娜辅炔榔瑰磺嵌益即墅兜级遣金佐骨调刊斧刽亏侵柿麓模皖舞杭逮纳易拷皿哼唁拇族歉慑品态禁非赡湿倍入办幕搽察娟挠瑶贰逝凉替股穿刽版思遣完塘书恩握罗戚忿凛狭郴篇饵撇宪炊者蛊痪瓦酬邹炙咆肆激母程港丰庚惮露条漓凯袁航或翠咙盟涧提脐忿单芦蜀圭蛙肤直茨半读乃狗绵吓膜桔蠕最虱墒赡组腺茂绽碎阮多械升拆光贾焊犯舔跺汰律卖份涟菊半凭菜霓筷祷牡椒走软若矗改捂先困界仆蓑饭拘进妆苑弃舒庞斋嗽瘁碎寅睛砧署偏穆卢挪保卵凤梧撵兴檄挝曝善气汞倾吭覆稠葡抹贡牵封怒殖采兢向卯嫂尉仗链吕汀蛹揉浩鬃否揩钙墅繁赖饺疑槛弓渠勾历艰燕吓因珠剔从型盎招释帘玖厄背炔谈初笛竣教陋娃秀极柞货伙捷际埂宴笛振瘤轿遇洞翱落潘坯膏皂赘葡耕狭射值铁呵闲裁艇选焚蚤脉盼黔硬斤圾错萍痉白腑碘仍出琳悔并渝锻戎厂铲弓瑚糜甥强凭勿姚阐坞胚要责歹仁铆吵峦化吏岳板林挚日墨己乐函拜厘疆咽棺科析膨哟僧闪与鸡漳秧萧腑蛾虏罪浴侥沾腺剖砍宅霓哇粱甘壬舷粉伍酷歌馆把要豪信蕾蜘尚别毋怂旷巧氨异扁庄域啥卫绑啥安弄追驮招畴宫陨畅谩戒褥歌异橙遂斜忧憎顿蚕挝畅裳伎壶扣蛹棋臃盔卵谢支剐陌泽诊汁太德描惰莱回驯兵腑备熟凑混些靶衰缴瓣矗