高考物理一輪復(fù)習(xí)機(jī)械能 能力課時 應(yīng)用動力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn) 突破多過程綜合問題課件ppt課件

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1、能力課時7應(yīng)用動力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn) 突破多過程綜合問題 突破一應(yīng)用動力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析直線、平拋和圓周運(yùn)動組合問題這類模型一般各階段的運(yùn)動過程具有獨(dú)立性，只要對不同過程分別選用相應(yīng)規(guī)律即可，兩個相鄰的過程連接點(diǎn)的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶。很多情況下平拋運(yùn)動末速度的方向是解決問題的重要突破口。 【例1】滑板運(yùn)動是極限運(yùn)動的鼻祖，許多極限運(yùn)動項目均由滑板項目延伸而來。如圖1所示是滑板運(yùn)動的軌道，BC和DE是兩段光滑圓弧形軌道，BC段的圓心為O點(diǎn)，圓心角為60，半徑OC與水平軌道CD垂直，水平軌道CD段粗糙且長8 m。一運(yùn)動員從軌道上的A點(diǎn)以3 m/s的速度水平滑出，在B點(diǎn)剛好沿軌道的切線方向滑入圓弧

2、形軌道BC，經(jīng)CD軌道后沖上DE軌道，到達(dá)E點(diǎn)時速度減為零，然后返回。已知運(yùn)動員和滑板的總質(zhì)量為60 kg，B、E兩點(diǎn)與水平面CD的豎直高度分別為h和H，且h2 m，H2.8 m，g取10 m/s 2。求： 圖1(1)運(yùn)動員從A運(yùn)動到達(dá)B點(diǎn)時的速度大小vB；(2)軌道CD段的動摩擦因數(shù)；(3)通過計算說明，第一次返回時，運(yùn)動員能否回到B點(diǎn)？如能，請求出回到B點(diǎn)時的速度的大??；如不能，則最后停在何處？ 答案(1)6 m/s(2)0.125(3)不能最后停在D點(diǎn)左側(cè)6.4 m處(或C點(diǎn)右側(cè)1.6 m處) 方法提煉力學(xué)綜合題中多過程問題的分析思路(1)對力學(xué)綜合題中的多過程問題，關(guān)鍵是抓住物理情境中

3、出現(xiàn)的運(yùn)動狀態(tài)與運(yùn)動過程，將物理過程分解成幾個簡單的子過程。(2)找出各階段是由什么物理量聯(lián)系起來的，然后對于每一個子過程分別進(jìn)行受力分析、過程分析和能量分析，選擇合適的規(guī)律列出相應(yīng)的方程求解。 圖2 突破二應(yīng)用動力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析傳送帶、滑塊 木板模型1.方法技巧傳送帶、滑塊木板的問題是和實(shí)際聯(lián)系較緊密且較難的物理模型，是高中階段必須掌握的重要內(nèi)容。解決此類問題的關(guān)鍵是對物體進(jìn)行動態(tài)分析和終態(tài)推斷，靈活巧妙地從能量的觀點(diǎn)和力的觀點(diǎn)來揭示其本質(zhì)、特征，列方程聯(lián)立求解。 2.解題模板 【例2】如圖3所示，質(zhì)量為M8 kg的長木板放在光滑水平面上，在木板左端施加F12 N的水平推力，當(dāng)木板向右運(yùn)動

4、的速度達(dá)到v01.5 m/s時，在其右端輕輕放上一個大小不計、質(zhì)量為m2 kg的鐵塊，鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)0.2，木板足夠長，取g10 m/s2。求：圖3(1)當(dāng)二者達(dá)到相同速度時，木板對鐵塊以及鐵塊對木板所做的功；(2)當(dāng)二者達(dá)到相同速度時，木板和鐵塊之間因摩擦所產(chǎn)生的 熱量。 第一步：讀題建模(滑塊木板模型)第二步：分析將解題過程問題化(大題小做)放上鐵塊后，鐵塊、木板的加速度分別為多少？對鐵塊：m gm a1，a1g2_m/s2對木板：Fm gMa2，a21_m/s2二者何時達(dá)到共同速度？共同速度為多少？vv0a2t，va1t，v3_m/s，t1.5_s從放上鐵塊到二者速度相同，鐵塊

5、、木板的位移分別為多少？ 木板對鐵塊及鐵塊對木板所做的功分別為多少？W1m gx19_J，W2m gx213.5_J木板和鐵塊之間因摩擦所產(chǎn)生的熱量為多少？Qm g(x2x1)4.5_J解析(1)放上鐵塊后，鐵塊加速度a1g2 m/s2(方向向右) 答案(1)9 J13.5 J(2)4.5 J 【拓展延伸】在【例2】中，若木板與水平面間的動摩擦因數(shù)0.1，當(dāng)鐵塊與木板達(dá)相同速度時，木板、鐵塊以及水平面組成的系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量是多少？解析鐵塊加速度不變，仍為a1g2 m/s2(方向向右) 圖4求摩擦力對滑塊做功時用滑塊對地的位移x滑；求摩擦力對木板做功時用木板對地的位移x板；求摩擦生熱時用相

6、對滑動的位移x相。 【變式訓(xùn)練】2.滑塊木板模型(多選)(2016江西九江一模)將一長木板靜止放在光滑的水平面上，如圖5甲所示，一個小鉛塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平初速度v0由木板左端向右滑動，到達(dá)右端時恰能與木板保持相對靜止?，F(xiàn)將木板分成A和B兩段，使B的長度和質(zhì)量均為A的2倍，并緊挨著放在原水平面上，讓小鉛塊仍以初速度v0由木板A的左端開始向右滑動，如圖乙所示。若小鉛塊相對滑動過程中所受的摩擦力始終不變，則下列有關(guān)說法正確的是() 圖5 A.小鉛塊將從木板B的右端飛離木板B.小鉛塊滑到木板B的右端前就與木板B保持相對靜止C.甲、乙兩圖所示的過程中產(chǎn)生的熱量相等D.圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙

7、所示的過程產(chǎn)生的熱量解析在第一次小鉛塊運(yùn)動過程中，小鉛塊與木板之間的摩擦力使整個木板一直加速，第二次小鉛塊先使整個木板加速，運(yùn)動到B部分上后A部分停止加速，只有B部分加速，加速度大于第一次的對應(yīng)過程，故第二次小鉛塊與B木板將更早達(dá)到速度相等，所以小鉛塊還沒有運(yùn)動到B的右端，兩者速度就已經(jīng)相同，選項A錯誤，B正確；根據(jù)摩擦力乘相對路程等于產(chǎn)生的熱量，第一次的相對路程大小大于第二次的相對路程大小，則圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量，選項C錯誤，D正確。答案BD 圖6 (1)物體從A運(yùn)動到B共需多少時間？(2)電動機(jī)因傳送該物體多消耗的電能。 答案(1)2.4 s(2)28 J

8、1.如圖7所示，半徑R0.4 m的光滑圓弧軌道BC固定在豎直平面內(nèi)，軌道的上端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向的夾角30，下端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn)且與粗糙水平面相切，一根輕質(zhì)彈簧的右端固定在豎直擋板上。質(zhì)量m0.1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從空中A點(diǎn)以v02 m/s的速度被水平拋出，恰好從B點(diǎn)沿軌道切線方向進(jìn)入軌道，經(jīng)過C點(diǎn)后沿水平面向右運(yùn)動至D點(diǎn)時，彈簧被壓縮至最短，C、D兩點(diǎn)間的水平距離L1.2 m，小物塊與水平面間的動摩擦因數(shù)0.5，g取10 m/s 2。求： 圖7(1)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上B點(diǎn)時速度vB的大小；(2)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上C點(diǎn)時對軌道的壓力大小；(3)彈簧的彈性勢能的最大值E

9、pm。 答案(1)4 m/s(2)8 N(3)0.8 J 2.如圖8所示，一質(zhì)量為m1 kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊，放在光滑的水平平臺上，平臺的左端與水平傳送帶相接，傳送帶以v2 m/s的速度沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動(傳送帶不打滑)?，F(xiàn)將滑塊緩慢向右壓縮輕彈簧，輕彈簧的原長小于平臺的長度，滑塊靜止時彈簧的彈性勢能為Ep4.5 J，若突然釋放滑塊，滑塊向左滑上傳送帶。已知滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為 0.2，傳送帶足夠長，取g10 m/s2。求：圖8(1)滑塊第一次滑上傳送帶到離開傳送帶所經(jīng)歷的時間； (2)滑塊第一次滑上傳送帶到離開傳送帶由于摩擦產(chǎn)生的熱量。 (2)滑塊向左運(yùn)動x1的位移時，傳送帶向右的位移為x1vt13 m則x1x1x15.25 m滑塊向右運(yùn)動x2時，傳送帶向右位移為x2vt22 m則x2x2x21 mxx1x26.25 m則產(chǎn)生的熱量為Qm gx12.5 J。答案(1)3.125 s(2)12.5 J 3.(2015福建理綜，21)如圖9，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一圓弧光滑軌道，BC段是長為L的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點(diǎn)。一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點(diǎn)由靜止開始沿軌道滑下，重力加速度為g。圖9(1)若固定小車，求滑塊運(yùn)動過程中對小車的最大壓力大??；