第一篇專題二第七講　動(dòng)能定理　機(jī)械能守恒定律　能量守恒定律-【高考二輪】新高考物理大二輪復(fù)習(xí)（課件+講義+專練）-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

第7講　動(dòng)能定理　機(jī)械能守恒定律　能量守恒定律
機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律及應(yīng)用
　 (2023·天津市紅橋區(qū)期末)木塊在水平恒力F的作用下，沿水平路面由靜止出發(fā)前進(jìn)了L，隨即撤去此恒力，木塊沿原方向又前進(jìn)了3L才停下來(lái)，設(shè)木塊運(yùn)動(dòng)全過(guò)程中地面情況相同，則摩擦力的大小Ff和木塊所獲得的最大動(dòng)能Ek分別為
　(2023·遼寧新高考聯(lián)考)如圖所示軌道內(nèi)，足夠長(zhǎng)的斜面與圓弧面光滑，水平地面各處粗糙程度相同，圓弧半徑為R，水平面長(zhǎng)度LMN＝4R，現(xiàn)將一質(zhì)量為m的金屬滑塊從距水平面高h(yuǎn)＝4R處的P點(diǎn)沿斜面由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到斜面底端無(wú)能量損失，滑塊滑至圓弧最高點(diǎn)Q時(shí)對(duì)軌道的壓力大小恰好等于滑塊重力，g＝10 m/s2，求：(1)金屬滑塊與水平地面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；
對(duì)滑塊，從P到Q，根據(jù)動(dòng)能定理得
聯(lián)立兩式得μ＝0.25
(2)欲使滑塊滑至圓弧最高點(diǎn)平拋后不落在斜面上，釋放高度的取值范圍。
答案　3.5R≤h≤5R
滑塊從釋放到滑至Q點(diǎn)，根據(jù)動(dòng)能定理得
聯(lián)立兩式得h1＝3.5R當(dāng)滑塊恰好能落到M點(diǎn)時(shí)，釋放高度最大，設(shè)為h2，滑到Q點(diǎn)時(shí)的速度設(shè)為v2，滑塊由Q點(diǎn)做平拋運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，水平方向有4R＝v2t
聯(lián)立求得h2＝5R故釋放高度的取值范圍為3.5R≤h≤5R。
1.應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟圖解：
2.應(yīng)用動(dòng)能定理的四點(diǎn)提醒：(1)動(dòng)能定理往往用于單個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由于不涉及加速度及時(shí)間，比動(dòng)力學(xué)方法要簡(jiǎn)捷。(2)動(dòng)能定理表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式，在某個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)能定理是沒有依據(jù)的。(3)物體在某個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中包含幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的小過(guò)程(如加速、減速的過(guò)程)，對(duì)全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理，往往能使問題簡(jiǎn)化。(4)多過(guò)程往復(fù)運(yùn)動(dòng)問題一般應(yīng)用動(dòng)能定理求解。
1.判斷物體或系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒的三種方法
2.機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式
3.連接體的機(jī)械能守恒問題
分清兩物體位移大小與高度變化關(guān)系
兩物體角速度相同，線速度與半徑成正比
①同一根彈簧彈性勢(shì)能的大小取決于彈簧形變量的大小，在彈簧彈性限度內(nèi)，形變量相等，彈性勢(shì)能相等②由兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體與彈簧組成的系統(tǒng)：彈簧形變量最大時(shí)，彈簧兩端連接的物體具有相同的速度；彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能最小(為零)
說(shuō)明：以上連接體不計(jì)阻力和摩擦力，系統(tǒng)(包含彈簧)機(jī)械能守恒，單個(gè)物體機(jī)械能不守恒。若存在摩擦力生熱，機(jī)械能不守恒，可用能量守恒定律進(jìn)行分析。
　 (2022·全國(guó)乙卷·16)固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個(gè)小環(huán)，小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點(diǎn)由靜止開始自由下滑，在下滑過(guò)程中，小環(huán)的速率正比于A.它滑過(guò)的弧長(zhǎng)B.它下降的高度C.它到P點(diǎn)的距離D.它與P點(diǎn)的連線掃過(guò)的面積
　(2023·河北省九師聯(lián)盟一模)如圖所示，固定的水平長(zhǎng)桿上套有質(zhì)量為m的小物塊A，跨過(guò)輕質(zhì)定滑輪(可視為質(zhì)點(diǎn)O)的細(xì)線一端連接A，另一端懸掛質(zhì)量為m的小物塊B(B靠近定滑輪)，滑輪到桿的距離OC＝ h，開始時(shí)A位于P點(diǎn)，PO與水平方向的夾角為30°，重力加速度為g，不計(jì)一切摩擦?，F(xiàn)將A、B由靜止釋放，則當(dāng)A與O間的細(xì)線與水平方向的夾角為60°時(shí)，小物塊B的速度大小為
　 (2023·浙江紹興市二模)如圖所示，質(zhì)量為2 000 kg的電梯在纜繩發(fā)生斷裂后向下墜落，電梯剛接觸井底緩沖彈簧時(shí)的速度為4 m/s，緩沖彈簧被壓縮2 m時(shí)電梯停止了運(yùn)動(dòng)，下落過(guò)程中安全鉗提供給電梯17 000 N的滑動(dòng)摩擦力。已知彈簧的彈性勢(shì)能為Ep＝ (k為彈簧的勁度系數(shù)，x為彈簧的形變量)，安全鉗提供的滑動(dòng)摩擦力等于最大靜摩擦力，重力加速度g＝10 m/s2，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是A.彈簧的勁度系數(shù)為3 000 N/mB.整個(gè)過(guò)程中電梯的加速度一直在減小C.電梯停止在井底時(shí)受到的摩擦力大小為17 000 ND.電梯從接觸彈簧到速度最大的過(guò)程中電梯和彈簧組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能約為4 600 J
與彈簧接觸前，電梯做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，接觸彈簧后，先做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)后做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)，故B錯(cuò)誤；電梯停止在井底時(shí)，由受力平衡得kΔx＝mg＋Ff靜，代入數(shù)據(jù)解得Ff靜＝kΔx－mg＝22 000 N－20 000 N＝2 000 N，故C錯(cuò)誤；
　 (2023·貴州凱里市第一中學(xué)模擬)如圖所示為某小型購(gòu)物商場(chǎng)的電梯，長(zhǎng)L＝7.0 m，傾角θ＝37°。在某次搬運(yùn)貨物時(shí)，售貨員將質(zhì)量為m＝50 kg的貨物無(wú)初速度放在電梯的最下端，然后啟動(dòng)電機(jī)，電梯先以a0＝1 m/s2的加速度順時(shí)針做勻加速運(yùn)動(dòng)，速度達(dá)到v0＝2 m/s后勻速運(yùn)動(dòng)。已知貨物與電梯表面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，不計(jì)空氣阻力。求：(1)貨物從電梯底端運(yùn)動(dòng)到頂端所用的時(shí)間；
對(duì)貨物進(jìn)行受力分析，貨物受到重力、支持力和沿斜面向上的摩擦力，由牛頓第二定律有μmgcs 37°－mgsin 37°＝ma解得a＝0.4 m/s2v2，設(shè)物塊的對(duì)地位移為xm，木板的對(duì)地位移為xM，
因摩擦產(chǎn)生的摩擦熱Q＝fl＝f(xm－xM)，
因?yàn)関0>v1>v2，可得xm>2xM，則xm－xM＝l>xM，所以EkM＝W＝fxM

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