2020版高考物理大一轮复习第五章机械能守恒定律本章学科素养提升学案.docx

第五章 机械能守恒定律(1)用动能定理求变力做功动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动，既适用于求恒力做功，也适用于求变力做功因使用动能定理可由动能的变化来求功，所以动能定理是求变力做功的首选(2)利用微元法求变力做功将物体的位移分割成许多小段，因小段很小，每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力，这样就将变力做功转化为在无数多个无穷小的位移上的恒力所做“元功”的代数和此法在中学阶段常应用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题(3)化变力为恒力求变力做功变力做功直接求解时，通常都比较复杂，但若通过转换研究对象，有时可化为恒力做功，可以用WFlcos求解此法常常应用于轻绳通过定滑轮拉物体的问题中例1如图1所示，一质量为m的质点在半径为R的半球形容器中(容器固定)由静止开始自边缘上的A点滑下，到达最低点B时，它对容器的正压力为FN.重力加速度为g，则质点自A滑到B的过程中，摩擦力对其所做的功为()图1A.R(FN3mg) B.R(2mgFN)C.R(FNmg) D.R(FN2mg)答案A解析质点在B点，由牛顿第二定律，有：FNmgm，由牛顿第三定律有FNFN，质点在B点的动能为EkBmv2(FNmg)R.质点自A滑到B的过程中，由动能定理：mgRWfEkB0，解得：WfR(FN3mg)，故A正确，B、C、D错误规律总结利用公式WFlcos不容易直接求功时，可考虑由动能的变化来间接求功，尤其对于曲线运动或变力做功问题例2如图2所示，在一半径为R6m的圆弧形桥面的底端A，某人把一质量为m8kg的物块(可看成质点)，用大小始终为F75N的拉力从底端缓慢拉到桥面顶端B(圆弧AB在一竖直平面内)，拉力的方向始终与物块在该点的切线成37角整个圆弧桥面所对的圆心角为120，物块与桥面间的动摩擦因数为(g取10m/s2)，求这一过程中：图2(1)拉力F做的功；(2)桥面对物块的摩擦力做的功思维导引本题中拉力和摩擦力均为变力，不能直接用功的公式计算因为拉力F的大小不变，方向时刻在变，可用微元法分析求解；而对于摩擦力，由于正压力在变，所以摩擦力大小和方向都变，可根据动能定理求解答案(1)376.8J(2)136.8J解析(1)将圆弧分成很多小段l1、l2、ln，拉力在每小段上做的功为W1、W2、Wn，因拉力F大小不变，方向始终与物块在该点的切线成37角，所以W1Fl1cos37、W2Fl2cos37、WnFlncos37所以WFW1W2WnFcos37(l1l2ln)Fcos372R376.8J(2)因为重力G做的功WGmgR(1cos60)240J.而因物块在拉力F作用下缓慢移动，动能不变，由动能定理知WFWGWf0所以WfWFWG376.8J240J136.8J.规律总结微元法解题的思想方法：将研究对象分解为很多“微元”，或将其运动过程分解成许多微小的“元过程”(对应的物理量微元可以分为时间微元、速度微元、位移微元、电荷量微元等)，分析每个“元过程”遵循的物理规律，然后将每个“元过程”相关的物理量累加求和，从而使问题得到解决例3如图3所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1和W2，图中ABBC，则()图3AW1W2BW1lBC，故W1W2，A正确