應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn) 突破多過程綜合問題課件

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能力課時(shí)7應(yīng)用動(dòng)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(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析直線 平拋和圓周運(yùn)動(dòng)組合問題 這類模型一般各階段的運(yùn)動(dòng)過程具有獨(dú)立性 只要對(duì)不同過程分別選用相應(yīng)規(guī)律即可 兩個(gè)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(dòng)末速度的方向是解決問題的重要突破口 例1 滑板運(yùn)動(dòng)是極限運(yùn)動(dòng)的鼻祖 許多極限運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目均由滑板項(xiàng)目延伸而來 如圖1所示是滑板運(yùn)動(dòng)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8m 一運(yùn)動(dòng)員從軌道上的A點(diǎn)以3m 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形軌道BC 經(jīng)CD軌道后沖上DE軌道 到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度減為零 然后返回 已知運(yùn)動(dòng)員和滑板的總質(zhì)量為60kg B E兩點(diǎn)與水平面CD的豎直高度分別為h和H 且h 2m H 2 8m g取10m s2 求 圖1 1 運(yùn)動(dòng)員從A運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB 2 軌道CD段的動(dòng)摩擦因數(shù) 3 通過計(jì)算說明 第一次返回時(shí) 運(yùn)動(dòng)員能否回到B點(diǎn) 如能 請求出回到B點(diǎn)時(shí)的速度的大小 如不能 則最后停在何處 答案 1 6m s 2 0 125 3 不能最后停在D點(diǎn)左側(cè)6 4m處 或C點(diǎn)右側(cè)1 6m處 方法提煉力學(xué)綜合題中多過程問題的分析思路 1 對(duì)力學(xué)綜合題中的多過程問題 關(guān)鍵是抓住物理情境中出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)過程 將物理過程分解成幾個(gè)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(duì)于每一個(gè)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(dòng)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(duì)物體進(jìn)行動(dòng)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M 8kg的長木板放在光滑水平面上 在木板左端施加F 12N的水平推力 當(dāng)木板向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到v0 1 5m s時(shí) 在其右端輕輕放上一個(gè)大小不計(jì) 質(zhì)量為m 2kg的鐵塊 鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2 木板足夠長 取g 10m s2 求 圖3 1 當(dāng)二者達(dá)到相同速度時(shí) 木板對(duì)鐵塊以及鐵塊對(duì)木板所做的功 2 當(dāng)二者達(dá)到相同速度時(shí) 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(duì)鐵塊 mg ma1 a1 g 2 m s2對(duì)木板 F mg Ma2 a2 1 m s2 二者何時(shí)達(dá)到共同速度 共同速度為多少 v v0 a2t v a1t v 3 m s t 1 5 s 從放上鐵塊到二者速度相同 鐵塊 木板的位移分別為多少 木板對(duì)鐵塊及鐵塊對(duì)木板所做的功分別為多少 W1 mgx1 9 J W2 mgx2 13 5 J 木板和鐵塊之間因摩擦所產(chǎn)生的熱量為多少 Q mg x2 x1 4 5 J解析 1 放上鐵塊后 鐵塊加速度a1 g 2m s2 方向向右 答案 1 9J 13 5J 2 4 5J 拓展延伸 在 例2 中 若木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 1 當(dāng)鐵塊與木板達(dá)相同速度時(shí) 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a1 g 2m s2 方向向右 圖4 求摩擦力對(duì)滑塊做功時(shí)用滑塊對(duì)地的位移x滑 求摩擦力對(duì)木板做功時(shí)用木板對(duì)地的位移x板 求摩擦生熱時(shí)用相對(duì)滑動(dòng)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(gè)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(dòng) 到達(dá)右端時(shí)恰能與木板保持相對(duì)靜止 現(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(dòng) 如圖乙所示 若小鉛塊相對(duì)滑動(dòng)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(duì)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)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量解析在第一次小鉛塊運(yùn)動(dòng)過程中 小鉛塊與木板之間的摩擦力使整個(gè)木板一直加速 第二次小鉛塊先使整個(gè)木板加速 運(yùn)動(dòng)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(duì)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(dòng)到B的右端 兩者速度就已經(jīng)相同 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 B正確 根據(jù)摩擦力乘相對(duì)路程等于產(chǎn)生的熱量 第一次的相對(duì)路程大小大于第二次的相對(duì)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(xiàng)C錯(cuò)誤 D正確 答案BD 圖6 1 物體從A運(yùn)動(dòng)到B共需多少時(shí)間 2 電動(dòng)機(jī)因傳送該物體多消耗的電能 答案 1 2 4s 2 28J 1 如圖7所示 半徑R 0 4m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m 0 1kg的小物塊 可視為質(zhì)點(diǎn) 從空中A點(diǎn)以v0 2m 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(dòng)至D點(diǎn)時(shí) 彈簧被壓縮至最短 C D兩點(diǎn)間的水平距離L 1 2m 小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 5 g取10m s2 求 圖7 1 小物塊經(jīng)過圓弧軌道上B點(diǎn)時(shí)速度vB的大小 2 小物塊經(jīng)過圓弧軌道上C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小 3 彈簧的彈性勢能的最大值Epm 答案 1 4m s 2 8N 3 0 8J 2 如圖8所示 一質(zhì)量為m 1kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊 放在光滑的水平平臺(tái)上 平臺(tái)的左端與水平傳送帶相接 傳送帶以v 2m s的速度沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 傳送帶不打滑 現(xiàn)將滑塊緩慢向右壓縮輕彈簧 輕彈簧的原長小于平臺(tái)的長度 滑塊靜止時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep 4 5J 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(dòng)摩擦因數(shù)為 0 2 傳送帶足夠長 取g 10m 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(shí)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(dòng)x1的位移時(shí) 傳送帶向右的位移為x1 vt1 3m則 x1 x1 x1 5 25m滑塊向右運(yùn)動(dòng)x2時(shí) 傳送帶向右位移為x2 vt2 2m則 x2 x2 x2 1m x x1 x2 6 25m則產(chǎn)生的熱量為Q mg x 12 5J 答案 1 3 125s 2 12 5J 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(dòng)過程中對(duì)小車的最大壓力大小