自主招生同步课程高三物理第6讲 机械能（教案）---精校解析Word版

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1、第6讲机械能适用学科物理适用年级高三适用区域全国课时时长（分钟）120知识点1：图像法求解功和功率2：动能定理3：功能原理及能量守恒定律教学目标1：了解机械能的考查特点2：掌握基本知识和解题方法。3：功能原理及能量守恒定律。教学重点1：多物体动能定理2：功能原理及能量守恒定律教学难点1：多物体动能定理2：功能原理及能量守恒定律【重点知识精讲和知识拓展】一：功1：恒力做功W=Fxcosα。当物体不可视为质点时，x是力的作用点的位移。2．变力做功（1）平均值法：计算随位移均匀变化的力做功，可以采用平均值法。如

2、计算弹簧的弹力做功，可先求得=，再求出弹力做功为W=(x2-x1)=（2）图像法：当力的方向不变，其大小随在力的方向上的位移成函数关系变化时，作出力—位移图像（即F—x图），则图线与位移坐标轴围成的“面积”就表示力做的功。若已知功率随时间变化的图象，则功率—时间图像与横轴所围的面积就表示功。（3）等效法：通过因果关系，如动能定理、功能原理或Pt等效代换可求变力做功。（4）微元法：就是把运动过程分成很多小段，每一小段内可认为F是恒力，用W=Fxcosα求出每一小段△x内力F所做的功，然后累加起来就得到整个过

3、程中变力所做的功。主要用于解决大小不变、方向总与运动方向相同或相反的变力的做功问题。例如：用水平拉力F，拉着滑块沿半径为R的水平圆轨道运动一周，已知物块的质量为m，物块与轨道间的动摩擦因数为μ。则此过程中摩擦力所做的功：Wf=-μmg·2πR。二、图像法求解功和功率1、F-x图象围成的面积表示功（注意F与x方向必须相同）；2、F-v图象围成的面积表示功率（注意F与v方向必须相同）；3、牵引力F随速度倒数1/v图象：F-1/v图象若为过原点的倾斜直线，则牵引力的功率不变；F-1/v图象若为平行横轴的直线，牵

4、引力不变，汽车做匀加速直线运动；4、P-t图象围成的面积是功；5、p-V图象围成的面积对应气体做功。，若体积减小则p-V图象围成的面积是外界对气体做的功；若体积增大则p-V图象围成的面积是气体对外做的功。三、动能定理1．对于单一物体（可视为质点）只有在同一惯性参照系中计算功和动能，动能定理才成立。当物体不能视为质点时，则不能应用动能定理。2．对于几个物体组成的质点系，因内力可以做功，则同样只适用于同一惯性参照系。四、势能1．重力势能：Ep=mgh2．弹性势能：物体因发生弹性形变而具有的势能叫做弹性势能.弹

5、簧的弹性势能公式：3．引力势能：系统内万有引力做功也与路径无关。习惯规定质量为和M的可视为质点的物体间相距无穷远时,即势能最大时的势能为零。（1）质点之间：（2）均匀球体（半径为R）与质点之间（r≥R）（3）均匀球壳与质点之间（r≥R）（r＜R）五．机械能守恒定律1.动能和势能（重力势能和弹性势能）统称为机械能：E＝.2.在只有重力（和系统内弹簧的弹力）做功的情形下，物体的动能和重力势能（及弹性势能）发生相互转化，但机械能的总量保持不变.这个结论叫做机械能守恒定律.3.判断机械能守恒的方法一般有两种：（1

6、）对某一物体，若只有重力（或系统内弹簧的弹力）做功，其他力不做功（或其他力做功的代数和为零），则该物体的机械能守恒.（2）对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹性势能相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能（如没有内能产生），则系统的机械能守恒.4.应用机械能守恒定律解题的基本步骤：（1）根据题意，选取研究对象（物体或系统）.（2）明确研究对象的运动过程，分析对象在过程中的受力情况，弄清各力做功情况，判断是否符合机械能守恒的条件.（3）恰当地选取参考平面，确定研究对象在过

7、程的起始状态和末了状态的机械能（包括动能和重力势能）.（4）根据机械能守恒定律列方程，进行求解.六．功能原理和能量守恒定律1.做功的过程是能量转化的过程。做了多少功，就有多少能量发生了转化。改变物体动能、势能、内能都可以通过做功来实现，做功的多少一定与能量转化量相对应。2.常见做功与能量转化的对应关系：（1）合外力对物体所做的功等于物体动能的变化。（2）重力做功等于物体重力势能变化的负值。（3）弹簧弹力做功等于弹簧弹性势能变化的负值。（4）除重力（或弹力）以外的力对物体做功等于机械能的变化。（5）滑动摩擦

8、力与相对位移（相对摩擦路程）的乘积等于产生的热量。3.能量守恒定律：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量不变。4、功能原理物体系外力做的功与物体系内非保守力做的功之和，等于物体系机械能的增量。即【典例精析】例1.如图所示，一个盛水容器两端开口，竖直放置。已知小口截面积为S1，大口截面积为S2，容器内的水不断从小口流出，此时容器中的水