《物理新增分大一轮人教通用课件：第五章 机械能 专题强化六 .pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理新增分大一轮人教通用课件：第五章 机械能 专题强化六 .pptx（58页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、大一轮复习讲义 专题强化六 综合应用力学两大观点解决三类问题 第五章 机械能 专题解读 1 本专题是力学两大观点在多运动过程问题 传送带问题和滑块 木板问题三 类问题中的综合应用 高考常以计算题压轴题的形式命题 2 学好本专题 可以极大地培养同学们的审题能力 推理能力和规范表达能力 针对性的专题强化 可以提升同学们解决压轴题的信心 3 用到的知识有 动力学方法观点 牛顿运动定律 运动学基本规律 能量观 点 动能定理 机械能守恒定律 能量守恒定律 NEIRONGSUOYIN 内容索引 研透命题点 课时作业 细研考纲和真题 分析突破命题点 限时训练 练规范 练速度 研透命题点 1 分析思路 1 受
2、力与运动分析 根据物体的运动过程分析物体的受力情况 以及不同运 动过程中力的变化情况 2 做功分析 根据各种力做功的不同特点 分析各种力在不同的运动过程中 的做功情况 3 功能关系分析 运用动能定理 功能关系或能量守恒定律进行分析 选择 合适的规律求解 命题点一 多运动过程问题 2 方法技巧 1 合 整体上把握全过程 构建大致的运动图景 2 分 将全过程进行分解 分析每个子过程对应的基本规律 3 合 找出各子过程之间的联系 以衔接点为突破口 寻求解题最优 方案 例1 2018 河南省驻马店市第二次质检 如图1所示 AB和CDO都是处于同一 竖直平面内的光滑圆弧形轨道 OA处于水平位置 AB是半
3、径为R 1 m的 圆周 轨道 CDO是半径为r 0 5 m的半圆轨道 最高点O处固定一个竖直弹性挡板 可以把小球弹回不损失能量 图中没有画出 D为CDO轨道的中点 BC段是水 平粗糙轨道 与圆弧形轨道平滑连接 已知BC段水平轨道长L 2 m 与小球之 间的动摩擦因数 0 2 现让一个质量为m 1 kg 的小球P从A点的正上方距水平线OA高H处自由 落下 取g 10 m s2 不计空气阻力 1 当H 2 m时 问此时小球第一次到达D点对 轨道的压力大小 答案 84 N 图1 解析 设小球第一次到达D点的速度为vD 对小球从静止到D点的过程 根据 动能定理有 联立解得 FN 84 N 由牛顿第三定
4、律得 小球对轨道的压力大小为 FN FN 84 N 2 为使小球仅与弹性挡板碰撞一次 且小球不会脱离CDO轨道 问H的取值 范围 答案 0 65 m H 0 7 m 解析 为使小球仅与挡板碰撞一次 且小球不会脱离CDO轨道 H最小时必 须满足能上升到O点 代入数据解得 Hmin 0 65 m 仅与弹性挡板碰撞一次 且小球不会脱离CDO轨道 H最大时 与挡板碰后 再返回最高能上升到D点 则mg Hmax r 3 mgL 0 代入数据解得 Hmax 0 7 m 故有 0 65 m H 0 7 m 变式1 2018 河南省周口市期末 如图2所示 半径R 0 3 m的竖直圆槽型光 滑轨道与水平轨道AC
5、相切于B点 水平轨道的C点固定有竖直挡板 轨道上的 A点静置有一质量m 1 kg的小物块 可视为质点 现给小物块施加一大小为F 6 0 N 方向水平向右的恒定拉力 使小物块沿水平轨道AC向右运动 当运动 到AB之间的D点 图中未画出 时撤去拉力 小物块继续滑行到B点后进人竖直 圆槽轨道做圆周运动 当物块运动到最高点时 由压力传感器测出小物块对 轨道最高点的压力为 N 已知水平轨道AC长 为2 m B为AC的中点 小物块与AB段间的动 摩擦因数 1 0 45 重力加速度g 10 m s2 求 1 小物块运动到B点时的速度大小 图2 答案 4 m s 可得vB 4 m s 2 拉力F作用在小物块上
6、的时间t 解析 小物块从A点运动到B点的过程 由动能定理有 由牛顿第二定律有F 1mg ma 3 若小物块从竖直圆轨道滑出后 经水平轨道BC到达C点 与竖直挡板相碰 时无机械能损失 为使小物块从C点返回后能再次冲上圆形轨道且不脱离 试 求小物块与水平轨道BC段间的动摩擦因数的取值范围 答案 0 4 2 0 25或0 2 0 025 解析 设小物块与BC段间的动摩擦因数为 2 物块在圆轨道最高点的最小速度为v1 解得 2 0 025 故物块能从C点返回通过轨道的最高点而不会脱离轨道时应满足0 2 0 025 物块从C点返回在圆轨道上升高度R时速度为零 解得 2 0 25 物块从C点返回刚好运动到
7、B点 2 0 4 故物块能返回圆形轨道 不能到达最高点 且不会脱离轨道时应满足0 4 2 0 25 综上所述 0 4 2 0 25或0 2 0 025 1 设问的角度 1 动力学角度 首先要正确分析物体的运动过程 做好受力分析 然后利用 运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移 找出物 体和传送带之间的位移关系 2 能量角度 求传送带对物体所做的功 物体和传送带由于相对滑动而产生 的热量 因放上物体而使电动机多消耗的电能等 常依据功能关系或能量守 恒定律求解 命题点二 传送带模型 2 功能关系分析 1 功能关系分析 W Ek Ep Q 2 对W和Q的理解 传送带克服摩擦力做的
8、功 W Ffx传 产生的内能 Q Ffx相对 例2 2018 河南省郑州一中上学期期中 如图3 一水平传送带以4 m s的速度 逆时针传送 水平部分长L 6 m 其左端与一倾角为 30 的光滑斜面平滑 相连 斜面足够长 一个质量为m 1 0 kg的物块无初速度地放在传送带最右 端 已知物块与传送带间动摩擦因数 0 2 g 10 m s2 求物块从放到传送 带上到第一次滑回传送带最远处的过程中因摩擦而产生的热量 图3 模型1 水平传送带问题 答案 32 J 解析 物块在传送带上加速到与传送带同速时 对物块有Ff mg ma 解得 a 2 m s2 传送带匀速运动的位移为 x1 vt1 8 m 则
9、相对位移为 x1 x1 x1 4 m 因摩擦产生的热量Q1 Ff x1 8 J 接着二者一起匀速运动 物块冲上斜面再返回传送带 向右减速到零 则在 传送带上运动时 传送带匀速运动的位移为 x2 vt2 8 m 则相对位移为 x2 x2 x2 12 m 因摩擦产生的热量Q2 Ff x2 24 J 全程因摩擦产生的热量为 Q Q1 Q2 32 J 例3 2018 陕西师大附中模拟 如图4所示 与水平面成30 角的传送带以v 2 m s的速度按如图所示方向顺时针匀速运动 AB两端距离l 9 m 把一质量m 2 kg的物块 可视为质点 无初速度的轻轻放到传送带的A端 物块在传送带 的带动下向上运动 若
10、物块与传送带间的动摩擦因数 不计物块的大小 g取10 m s2 求 1 从放上物块开始计时 t 0 5 s时刻摩擦 力对物块做功的功率是多少 此时传送带 克服摩擦力做功的功率是多少 图4 模型2 倾斜传送带问题 答案 14 W 28 W 解析 物块受沿传送带向上的摩擦力为 Ff mgcos 30 14 N 由牛顿第二定律得 Ff mgsin 30 ma a 2 m s2 因此t 0 5 s时刻物块正在加速 其速度为 v1 at 1 m s 则此时刻摩擦力对物块做功的功率是 P1 Ffv1 14 W 此时刻传送带克服摩擦力做功的功率是 P2 Ffv 28 W 2 把这个物块从A端传送到B端的过程
11、中 传送带运送物块产生的热量是多大 答案 14 J 解析 当物块与传送带相对静止时 摩擦力对物块做功为 W1 Ffx1 14 1 J 14 J 此段时间内传送带克服摩擦力所做的功 W2 Ffvt1 28 J 这段时间产生的热量 Q W2 W1 14 J 3 把这个物块从A端传送到B端的过程中 摩擦力对物块做功的平均功率是多少 答案 18 8 W 解析 物块在传送带上匀速运动的时间为 把物块由A端传送到B端摩擦力对物块所做的总功为 把物块从A端传送到B端的过程中 摩擦力对物块做功的平均功率是 1 模型分类 滑块 木板模型根据情况可以分成水平面上的滑块 木板模型和斜面上的滑 块 木板模型 2 位移
12、关系 滑块从木板的一端运动到另一端的过程中 若滑块和木板沿同一方向运动 则滑块的位移和木板的位移之差等于木板的长度 若滑块和木板沿相反方向 运动 则滑块的位移和木板的位移之和等于木板的长度 3 解题关键 找出物体之间的位移 路程 关系或速度关系是解题的突破口 求解中应注意 联系两个过程的纽带 每一个过程的末速度是下一个过程的初速度 命题点三 滑块 木板模型 例4 2019 四川省德阳市质检 如图5所示 倾角 30 的足够长光滑斜面底 端A固定有挡板P 斜面上B 点与A点的高度差为h 将质量为m 长度为L的木板 置于斜面底端 质量也为m的小物块静止在木板上某处 整个系统处于静止状 态 已知木板与
13、物块间的动摩擦因数 且最大静摩擦力等于滑动摩擦力 重力加速度为g 图5 1 若给木板和物块一沿斜面向上的初速 度v0 木板上端恰能到达B点 求v0大小 2 若对木板施加一沿斜面向上的拉力F0 物块相对木板刚好静止 求拉力F0 的大小 解析 对木板与物块整体由牛顿第二定律有F0 2mgsin 2ma0 对物块由牛顿第二定律有 mgcos mgsin ma0 3 若对木板施加沿斜面向上的拉力F 2mg 作用一段时间后撤去拉力 木板 下端恰好能到达B点 物块始终未脱离木板 求拉力F做的功W 解析 设拉力F的作用时间为t1 再经时间t2物块与木板达到共速 再经时间t3 木板下端到达B点 速度恰好减为零
14、 对木板有F mgsin mgcos ma1 mgsin mgcos ma3 对物块有 mgcos mgsin ma2 对木板与物块整体有2mgsin 2ma4 另有 a1t1 a3t2 a2 t1 t2 a2 t1 t2 a4t3 变式2 如图6甲所示 半径R 0 45 m的光滑 圆弧轨道固定在竖直平面内 B 为轨道的最低点 B点右侧的光滑水平面上紧挨B点有一静止的小平板车 平 板车质量M 1 kg 长度l 1 m 小车的上表面与B点等高 距地面高度h 0 2 m 质量m 1 kg的物块 可视为质点 从圆弧最高点A由静止释放 取g 10 m s2 试求 图6 答案 30 N 1 物块滑到轨道
15、上的B点时对轨道的压力大小 解得vB 3 m s 解得FN 30 N 由牛顿第三定律得物块滑到轨道上B点时对轨道的压力FN FN 30 N 方向 竖直向下 2 若锁定平板车并在上表面铺上一种特殊材料 其动摩擦因数从左向右随距 离均匀变化 如图乙所示 求物块滑离平板车时的速率 答案 1 m s 解析 物块在平板车上滑行时摩擦力做功 物块由静止到滑离平板车过程中由动能定理得 3 若解除平板车的锁定并撤去上表面铺的材料后 物块与平板车上表面间的 动摩擦因数 0 2 物块仍从圆弧最高点A由静止释放 求物块落地时距平板 车右端的水平距离 答案 0 2 m 解析 当平板车不固定时 对物块有a1 g 2 m
16、 s2 经过时间t1物块滑离平板车 则有 解得t1 0 5 s 另一解舍掉 物块滑离平板车时的速度v物 vB a1t1 2 m s 此时平板车的速度v车 a2t1 1 m s 物块落地时距平板车右端的水平距离s v物 v车 t2 0 2 m 课时作业 1 多选 2018 广东省茂名市第二次模拟 如图1 光滑的水平轨道AB 与半径为R 的光滑的半圆形轨道BCD相切于B点 圆轨道在竖直平面内 B为最低点 D为 最高点 质量为m的小球 可视为质点 以初速度v0沿AB运动恰能通过最高点 则 A R越大 v0越大 B m越大 v0越大 C R越大 小球经过B点瞬间对轨道的压力越大 D m越大 小球经过B点瞬间对轨道的压力越大 图1 1234567 1234567 2 2018 河南省洛阳市上学期期中 如图2所示 一个半径为R的半圆形轨道竖 直固定放置 直径POQ水平 轨道的内表面动摩擦因数为 一质量为m的小滑 块 可看作质点 自P点正上方由静止释放 释放高度为R 小滑块恰好从P点进 入轨道 小滑块滑到轨道最低点N时对轨道的压力为4mg g为重力加速度的大 小 用W表示小滑块从P点运动到N点的过程
