高考冲刺 知识讲解 能量方法及其应用

1 物理高考冲刺：能量方法及其应用 【高考展望】 本专题主要讨论利用能量方法分析解决物理问题的方法。能量问题是高中物理的主干和 重点知识，也是难点知识，能量方法是高中物理中处理物理问题的常用方法和重要方法，也 是历年高考热点。历年高考试卷中的综合问题往往与能量知识有关，并且往往把能量知识与 力学、热学、电场、磁场、电磁感应等知识点综合起来，这类问题过程多样复杂，综合程度 高，难度大。 【知识升华】 “能量方法”简介：从“能量守恒和功能关系”角度来研究运动过程的学习研究方法。 主要包含：能量守恒思想，即能量守恒定律 功能关系 功是能量转化的量度。在某一运动过程中，每一种能量的改变和 转移都会对应着某一种力的做功。 能量守恒思想，一般从以下三个方面思考：（1）分析某一过程涉及那些能量，（2）分析各 能量如何变化，（3）减少的能量一定等于增加的能量，即初态能量=末态能量。 　　　 【方法点拨】2 从能量守恒和功能关系出发研究： （1）动能增量---合力功或外力功之和 （2）势能增量---相应力做功的相反数 （引力势能、电势能） （3）机械能增量---除了重力、弹力外其它力做功。（弹力主要指的是弹簧弹力） 如果重力、弹力之外的力不做功，机械能保持不变，即机械能守恒。 （4）摩擦生热---滑动摩擦力与物体间相对滑行距离的乘积。 【典型例题】 类型一、解决力学问题 例 1、一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中，地板对物体的支持力所 做的功等于（ ） A.物体势能的增加量 B.物体动能的增加量 C.物体动能的增加量加上物体势能的增加量 D.物体动能的增加量加上克服重力所做的功 【思路点拨】支持力是恒力，支持力做的功等于力乘以上升的高度，支持力对物体做功，物 体的机械能增加。 【答案】CD 【解析】设升降机加速上升高度为 时，速度为 ，地板对物体的支持力为 根据动能定理 地板对物体做的功 【总结升华】或：除重力外其它力做功等于机械能增量，只有支持力做功，支持力做的功等 于机械能的增量。 或：从能量守恒关系分析，升降机运行一定消耗电能，消耗的电能到哪里去了呢？ 消耗的电能等于克服压力做的功。 功能关系图： 举一反三 【变式】如图所示，一位同学正在进行滑板运动。图中 ABD 是水平路面，BC 是一段 R=6.4m 的拱起的圆弧路面，圆弧的最高点 C 比水平路 面 AB 高出 h=1.25m。已知人与滑板的总质量 为 m=60kg。该同学自 A 点由静止开始运动，在 AB 路段他单腿用力蹬地，到达 B 点前停止 h v N 2 2 0 1 1 2 2N h mgh mv mv⋅ − = − 2 2 0 1 1 2 2N p kW Nh mgh mv mv E E= = + − = ∆ + ∆ N h mgh kN h mgh p E E E ⋅ − ⋅ →∆∆ →→∆3 蹬地，然后冲上圆弧路段，结果到达 C 点时恰好对地面压力为零，以后该同学作平抛运动 又落回水平路面。该同学及滑板可视为质点，不计滑板与各路段之间的摩擦力及经过 B 点 时的能量损失。（g 取 10m/s2）求： （1）该同学在 C 点的速度大小； （2）该同学落回水平地面的落点到 C 点的 水平距离； （3）该同学在 AB 段所做的功。 【答案】（1） （2）x=4m（3）W=2670J 【解析】（1）由于“到达 C 点时恰好对地面压力为零”，所以只有重力提供向心力， ， 。 （2）到达 C 点后作平抛运动， ， ，解得 。 （3）“在 AB 路段他单腿用力蹬地，到达 B 点前停止蹬地”，BC 段不计摩擦，根据功能关 系在 AB 段所做的功等于人的机械能的增量，即 C 点的机械能， C 点的机械能为 所以该同学在 AB 段所做的功为 2670J。 例 2、质量为 m 的滑块与倾角为 θ 的斜面间的动摩擦因数为 μ，μ