《高考物理第5章 专题5 应用动力学和能量观点解决多过程问题【更多资料关注微博@高中学习资料库 】》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理第5章 专题5 应用动力学和能量观点解决多过程问题【更多资料关注微博@高中学习资料库 】（14页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、更多资料关注高中学习资料库 微信：gzxxzlk专题五应用动力学和能量观点解决多过程问题考纲解读 1.掌握多过程问题的分析方法.2.能够根据不同运动过程的特点合理选择动力学观点或能量观点解决问题考点一应用动力学方法和动能定理解决多过程问题若一个物体参与了多个运动过程，有的运动过程只涉及分析力或求解力而不涉及能量问题，则常常用牛顿运动定律求解；若该过程涉及能量转化问题，并且具有功能关系的特点，则往往用动能定理求解例 1如图 1 所示，已知小孩与雪橇的总质量为 m20 kg，静止于水平冰面上的 A 点，雪橇与冰面间的动摩擦因数为 0.1.( g 取10 m/s2)(1)妈妈先用 30 N 的水平恒
2、力拉雪橇，经 8 秒到达 B 点，求 A、 B两点间的距离 L. 图 1(2)若妈妈用大小为 30 N，与水平方向成 37角的力斜向上拉雪橇，使雪橇从 A 处由静止开始运动并能到达(1)问中的 B 处，求拉力作用的最短距离(已知 cos 370.8，sin 370.6)(3)在第(2)问拉力作用最短距离对应的运动过程中，小孩与雪撬的最大动能为多少？解析(1)对小孩进行受力分析，由牛顿第二定律得：F mg maa0.5 m/s 2L at212解得 L16 m(2)设妈妈的力作用了 s 距离后撤去，小孩到达 B 点的速度恰好为 0解法一由动能定理得Fcos 37s (mg Fsin 37)s m
3、g (L s)0解得 s12.4 m解法二Fcos 37 (mg Fsin 37) ma1 mg ma2v22 a1sv22 a2(L s)更多资料关注高中学习资料库 微信：gzxxzlk解得 s12.4 m(3)在妈妈撤去力时小孩和雪橇的动能最大，解法一由动能定理得Fcos 37s (mg Fsin 37)s Ek(写成 mg (L s)0 Ek也可以)解得 Ek72 J解法二由动能公式得： Ek mv2(v2在上一问中的运动学公式中已经有表示)，解得 Ek72 J12答案(1)16 m(2)12.4 m(3)72 J1.在应用动能定理解题时首先要弄清物体的受力情况和做功情况2.应用动能定理
4、列式时要注意运动过程的选取，可以全过程列式，也可以分段列式突破训练 1一宠物毛毛狗“乐乐”在玩耍时不慎从离地 h119.5 m 高层阳台无初速度竖直掉下，当时刚好是无风天气，设它的质量 m2 kg，在“乐乐”开始掉下的同时，几乎在同一时刻刚好被地面上的一位保安发现并奔跑到楼下，保安奔跑过程用时 t02.5 s，恰好在距地面高度为 h21.5 m 处接住“乐乐” ， “乐乐”缓冲到地面时速度恰好为零，设“乐乐”下落过程中空气阻力为其重力的 0.6 倍，缓冲过程中空气阻力为其重力的 0.2 倍，重力加速度 g10 m/s 2.求：(1)为了营救“乐乐”允许保安最长的反应时间；(2)在缓冲过程中保安
5、对“乐乐”做的功答案(1)0.5 s(2)168 J解析(1)对“乐乐”下落过程用牛顿第二定律mg0.6 mg ma1解 得： a14 m/s 2“乐乐”下落过程： h1 h2 a1t212解得： t3 s允许保安最长的反应时间： t t t0(32.5) s0.5 s(2)“乐乐”下 落 18 m 时的速度 v1 a1t12 m/s缓冲过程，由动能定理得W mgh20.2 mgh20 mv12 21W168 J(整个过程应用动能定理也可求解，公式为： mgh10.6 mg(h1 h2)0.2 mgh2 W0)考点二用动力学和机械能守恒定律解决多过程问题更多资料关注高中学习资料库 微信：gzx
6、xzlk若一个物体参与了多个运动过程，有的过程只涉及运动和力的问题或只要求分析物体的动力学特点，则要用动力学方法求解；若某过程涉及到做功和能量转化问题，则要考虑应用动能定理或机械能守恒定律求解例 2如图 2 所示， AB 为倾角 37的斜面轨道，轨道的 AC部分光滑， CB 部分粗糙 BP 为圆心角等于 143、半径 R1 m 的竖直光滑圆弧形轨道，两轨道相切于 B 点， P、 O 两点在同一竖直线上，轻弹簧一端固定在 A 点，另一端在斜面上C 点处，现有一质量 m2 kg 的物块在外力作用下将弹簧缓 图 2慢压缩到 D 点后(不拴接)释放，物块经过 C 点后，从 C 点运动到 B 点过程中的
7、位移与时间的关系为s12 t4 t2(式中 s 单位是 m， t 单位是 s)，假设物块第一次经过 B 点后恰能到达 P 点，sin 370.6，cos 370.8， g 取 10 m/s2.试求：(1)若 1 m，试求物块从 D 点运动到 C 点的过程中，弹簧对物块所做的功；CD(2)B、 C 两点间的距离 s；(3)若在 P 处安装一个竖直弹性挡板，小物块与挡板碰撞时间极短且无机械能损失，小物块与弹簧相互作用不损失机械能，试通过计算判断物块在第一次与挡板碰撞后的运动过程中是否会脱离轨道？解析(1)由 s12 t4 t2知，物块在 C 点速度为 v012 m/s设物块从 D 点运动到 C 点
8、的过程中，弹簧对物块所做的功为 W，由动能定理得：W mgsin 37 mvCD12 20代入数据得： W mv mgsin 37 156 J12 20 CD(2)由 s12 t4 t2知，物块从 C 运动到 B 过程中的加速度大小为 a8 m/s 2设物块与斜面间的动摩擦因数为 ，由牛顿第二定律得mgsin mg cos ma代入数据解得 0.25物块在 P 点的速度满足 mgmv2PR物块从 B 运动到 P 的过程中机械能守恒，则有mv mgR(1cos 37) mv12 2B 12 2P物块从 C 运动到 B 的过程中有 v v 2 as2B 20由以上各式解得 s m498(3)若物块
9、到达与 O 点等高的位置 Q 点时速度为 0，则物块会脱离轨道做自由落体运动设物块第一次从圆弧轨道返回并与弹簧相互作用后，能够回到与 O 点等高的位置 Q 点，且设其速度为 vQ，由动能定更多资料关注高中学习资料库 微信：gzxxzlk理得 mv mv mgR2 mgs cos 3712 2Q 12 2P解得 v 19 L6 mv202a可见，物块将从传送带的右端离开传送带物块在传送带上克服摩擦力所做的功为 W mgL 12 J4有一个竖直放置的固定圆形轨道，半径为 R，由左右两部分组成如图 8 所示，右半部分 AEB 是光滑的，左半部分 BFA 是粗糙的现在最低点 A 给一质量为 m 的小球
10、一个水平向右的初速度 v0，使小球沿轨道恰好能过最高点 B，且又能沿 BFA 回到 A 点，回到 A 点时对轨道的压力为 4mg.不计空气阻力，重力加速度为 g.求： 图 8(1)小球的初速度 v0大小；(2)小球沿 BFA 回到 A 点时的速度大小；(3)小球由 B 经 F 回到 A 的过程中克服摩擦力所做的功答案(1) (2) (3) mgR5gR 3gR解析(1)对小球由 AEB 恰好通过 B 点，根据牛顿第二定律：mg ， vBmv2BR gR根据动能定理： mv mv mg2R12 2B 12 20解得： v0 5gR(2)由于小球回到 A 点时对轨道的压力为 4mg根据牛顿第二定律
11、：4 mg mg ， vAmv2AR 3gR(3)小球由 B 经 F 回到 A 的过程中，根据动能定理：2mgR Wf mv mv12 2A 12 2B解得： Wf mgR(限时：45 分钟)更多资料关注高中学习资料库 微信：gzxxzlk1如图 1 所示，遥控电动赛车(可视为质点)从 A 点由静止出发，经过时间 t 后关闭电动机，赛车继续前进至 B 点后进入固定在竖直平面内的圆形光滑轨道，通过轨道最高点 P 后又进入水平轨道 CD.已知赛车在水平轨道 AB 部分和 CD 部分运动时 图 1受到阻力恒为车重的 0.5 倍，即 k 0.5，赛车的质量 m0.4 kg，通电后赛车的电动机以额定功F
12、fmg率 P2 W 工作，轨道 AB 的长度 L2 m，圆形轨道的半径 R0.5 m，空气阻力可忽略，取 g10 m/s2.某次比赛，要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道，又在 CD 轨道上运动的路程最短在此条件下，求：(1)小车在 CD 轨道上运动的最短路程；(2)赛车电动机工作的时间答案(1)2.5 m(2)4.5 s解析(1)要求赛车在运动过程中既不能脱离轨道，又在 CD 轨道上运动的路程最短，则小车经过圆轨道最高点 P 时速度最小，此时赛车对轨道的压力为零，重力提供向心力：mg mv2PRC 点的速度由机械能守恒定律可得：mg2R mv mv12 2P 12 2C由上述两式联立，代入数据
13、可得： vC5 m/s设小车在 CD 轨道上运动的最短路程为 s，由动能定理可得： kmgs0 mv12 2C代入数据可得： s2.5 m(2)由于竖直圆轨道光滑，由机械能守恒定律可知： vB vC5 m/s从 A 点到 B 点的运动过程中，由 动能定理可得：Pt kmgL mv12 2B代入数据可得： t4.5 s.2如图 2 所示，光滑坡道顶端距水平面高度为 h，质量为 m 的小物块 A从坡道顶端由静止滑下，进入水平面上的滑道时无机械能损失，为使A 制动，将轻弹簧的一端固定在水平滑道延长线 M 处的墙上，另一端恰位于坡道的底端 O 点已知在 OM 段，物块 A 与水平面间的动摩擦 图 2因
14、数均为 ，其余各处的摩擦不计，重力加速度为 g，求：(1)物块滑到 O 点时的速度大小；(2)弹簧被压缩至最短，最大压缩量为 d 时的弹性势能(设弹簧处于原长时弹性势能为零)；(3)若物块 A 能够被弹回到坡道上，则它能够上升的最大高度是多少？更多资料关注高中学习资料库 微信：gzxxzlk答案(1) (2) mgh mgd (3) h2 d2gh解析(1)由机械能守恒定律得 mgh mv212解得 v .2gh(2)在水平滑道上物块 A 克服摩擦力所做的功为 W mgd由能量守恒定律得 mv2 Ep mgd12以上各式联立得 Ep mgh mgd .(3)物块 A 被弹回的过程中，克服摩擦力
15、所做的功仍为 W mgd由能量守恒定律得 Ep mgd mgh所以物块 A 能够上升的最大高度为 h h2 d .3如图 3 所示，为一传送装置，其中 AB 段粗糙， AB 段长为 L0.2 m，动摩擦因数 0.6， BC、 DEN段均可视为光滑，且 BC 的始、末端均水平，具有 h0.1 m 的高度差， DEN 是半径为 r0.4 m 的半圆形轨道，其直径 DN 沿竖直方向， C 位于 DN 竖直线上， CD 间的距离恰能让小球自由通过在左端竖直墙上固定一轻质弹簧，现有一可视为质点的小球，小球质量 m0.2 kg，压缩轻质弹簧至 A 点后由静止释放(小球和弹簧不粘连)， 小球刚好能沿 DEN 轨道滑下求：图 3(1)小球到达 N 点时的速度；(2)压缩的弹簧所具有的弹性势能答案(1)2 m/s(2)0.44 J5解析(1)小球刚好能沿 DEN 轨道滑下，则在半圆最高点 D 点必有： mg mv2Dr从 D 点到 N 点，由机械能守恒得：mv mg2r mv 012 2D 12 2N联立以上两式，代入数据得：vD2 m/s，
