3.高一下学期物理期末专题复习讲义--机械能 - 解析版

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高一下学期物理期末专题复习讲义（三）--机械能

【课标要求】

2.1.1 理解功和功率。了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。

2.1.2 理解动能和动能定理。能用动能定理解释生产生活中的现象。

2.1.3 理解重力势能，知道重力势能的变化与重力做功的关系。定性了解弹性势能。

2.1.4 通过实验，验证机械能守恒定律。理解机械能守恒定律，体会守恒观念对认识物

理规律的重要性。能用机械能守恒定律分析生产生活中的有关问题。

【基础回顾】

一、功

1..公式：W＝Fl cos α 。

2.功的正负

(1)当0°≤α＜90°时，W＞0，力对物体做正功。

(2)当90°＜α≤180°时，W＜0，力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功。

(3)当α＝90°时，W＝0，力对物体不做功。

二、功率

(1)P＝，P为时间 t内的平均功率。

(2)P＝Fv cos __α(α为F与v的夹角)

①v为平均速度，则 P为平均功率。

②v为瞬时速度，则 P为瞬时功率。

三、动能和动能定理

四、机械能守恒定律

五、常用的功能关系

【基础自测】

1.思考判断

(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不为零，那么合外力对物体做功一定不为零。(　　)

(4)被举到高处的物体的重力势能一定不为零。(　　)

(5)物体在速度增大时，其机械能可能在减小。(　　)

(6)物体所受合外力为零时，机械能一定守恒。(　　)

【答案】　(1)√　(2)×　(3)× (4)×　(5)√　(6)×

2.关于功的概念，下列说法正确的是(　　)

A.物体受力越大，位移越大，力对物体做功越多

B.合力的功等于各分力功的矢量和

C.摩擦力可以对物体做正功

D.功有正、负，但正、负不表示方向，而表示大小

【解析】　因功的决定因素为力、位移及二者的夹角，若力大、位移大，但两者夹角为

90°时，则做功为 0，故选项 A错误；合力的功等于各分力功的代数和，选项 B错误；摩擦

力可以做正功，也可以做负功，这要看摩擦力与位移的方向关系，故选项 C正确；功是标

量，有正、负之分，但功的正、负不是表示方向，而是表示力对物体做功的效果，所以选

项D错误。

【答案】C

3.将质量为 100 kg 的物体从地面提升到 10 m 高处，在这个过程中，下列说法正确的是(取g

＝10 m/s2)(　　)

A.重力做正功，重力势能增加 1.0×104 J

B.重力做正功，重力势能减少 1.0×104 J

C.重力做负功，重力势能增加 1.0×104 J

D.重力做负功，重力势能减少 1.0×104 J

【解析】　WG＝－mgh＝－1.0×104 J，ΔEp＝－WG＝1.0×104 J，选项 C正确。

【答案】C

【典例突破】

问题 1：功的分析与计算

【例 1】小狗拉着雪橇在水平冰面上沿着圆弧形的道路匀速行驶，如图所示为雪橇受到的

牵引力 F及摩擦力 Ff的示意图(O为圆心)，关于各力做功情况，下列

说法中不正确的是(　　)

A.牵引力 F做正功

B.摩擦力 Ff做负功

C.F与Ff的合力做正功

D.F与Ff的合力不做功

【解析】牵引力做正功，选项 A正确；由于雪橇在冰面上滑动，其滑动摩擦力方向必与运

动方向相反，摩擦力做负功，所以选项 B正确；雪橇做匀速圆周运动，牵引力 F及摩擦力

Ff的合力提供向心力，指向圆心，所以不做功，选项 C错误，D正确。

【答案】C

【练 1】如图所示，质量为 m的物体在恒力 F的作用下从底端沿斜面向上一直匀速运动到

顶端，斜面高 h，倾斜角为 θ，现把物体放在顶端，发现物体在轻微扰动后可匀速下滑，重

力加速度大小为 g。则在上升过程中恒力 F做的功为(　　)

A.Fh B.2Fh C.mgh D.2mgh

【解析】把物体放在顶端，发现物体在轻微扰动后可匀速下滑，则物体受力平衡，则有 Ff

＝mgsin θ。上滑过程中，物体也做匀速直线运动，受力平衡，则有 F＝mgsin θ＋Ff＝

2mgsin θ，则在上升过程中恒力 F做的功 W＝F·＝2mgsin θ·＝2mgh，故选项 D正确。

【答案】D

问题 2：功率的理解与计算

【例 2】一个高中生骑电动车以 20 km/h 的速度匀速行驶，电动车所受的阻力是人和车总重

力的。已知人和车的总质量约为 80 kg，重力加速度大小 g取10 m/s2，则此时电动车电机的

输出功率约为(　　)

A.50 W B.100 W C.450 W D.800 W

【解析】车在匀速行驶时，人和车受力平衡，人和车受到的阻力大小为 Ff＝mg＝×800 N＝

80 N，此时的功率 P＝Fv＝Ffv＝80× W＝444 W，所以选项 C正确。

【答案】C

【练 2】质量为 m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为 P，且行驶过

程中受到摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为 v，那么当汽车的车速为时，

汽车的瞬时加速度的大小为(　　)

A. B. C. D.

【解析】当汽车匀速行驶时，有 Ff＝F＝，根据 P＝F′，得 F′＝，由牛顿第二定律得 a＝＝

＝，故选项 B正确，A、C、D错误。

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