《高考物理二轮专题突破 专题四 功能关系的应用（1）功能关系在力学中的应用导学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮专题突破 专题四 功能关系的应用（1）功能关系在力学中的应用导学案（10页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、“讲忠诚、严纪律、立政德”三者相互贯通、相互联系。忠诚是共产党人的底色，纪律是不能触碰的底线，政德是必须修炼的素养。永葆底色、不碰底线 专题四 功能关系的应用第1讲：功能关系在力学中的应用一、知识梳理1.常见的几种力做功的特点(1)重力、弹簧弹力、静电力做功与 无关.(2)摩擦力做功的特点单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功，也可以做负功，还可以不做功.相互作用的一对静摩擦力做功的代数和 ，在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的转移，没有机械能转化为其他形式的能；相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和 ，且总为 .在一对滑动摩擦力做功的过程中，不仅有相互摩擦物体间机械能的转移，还有部分
2、机械能转化为内能.转化为内能的量等于系统机械能的减少量，等于滑动摩擦力与 的乘积.摩擦生热是指滑动摩擦生热，静摩擦不会生热.2.几个重要的功能关系(1)重力的功等于 的变化，即WG .(2)弹力的功等于 的变化，即W弹 .(3)合力的功等于 的变化，即W .(4)重力(或弹簧弹力)之外的其他力的功等于 的变化，即W其他E.(5)一对滑动摩擦力做的功等于 的变化，即QFfl相对.规律方法1.动能定理的应用(1)动能定理的适用情况：解决单个物体(或可看成单个物体的物体系统)受力与位移、速率关系的问题.动能定理既适用于 运动，也适用于 运动；既适用于 做功，也适用于 做功，力可以是各种性质的力，既可
3、以同时作用，也可以分段作用.(2)应用动能定理解题的基本思路选取研究对象，明确它的运动过程.分析研究对象的受力情况和各力做功情况，然后求各个外力做功的 .明确物体在运动过程初、末状态的动能Ek1和Ek2.列出动能定理的方程W合Ek2Ek1，及其他必要的解题方程，进行求解.2.机械能守恒定律的应用(1)机械能是否守恒的判断用做功来判断，看重力(或弹簧弹力)以外的其他力做功的代数和是否为 .用能量转化来判断，看是否有机械能转化为其他形式的能.对一些“绳子突然绷紧”“ ”等问题，机械能一般不守恒，除非题目中有特别说明及暗示.(2)应用机械能守恒定律解题的基本思路选取研究对象物体系统.根据研究对象所经
4、历的物理过程，进行 、 分析，判断机械能是否守恒.恰当地选取参考平面，确定研究对象在运动过程的初、末状态时的机械能.根据机械能守恒定律列方程，进行求解.二、题型、技巧归纳高考题型1力学中的几个重要功能关系的应用 【例1】 (多选)(2016全国甲卷21)如图1所示，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连.现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点.已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且ONMOMN.在小球从M点运动到N点的过程中()图1A.弹力对小球先做正功后做负功B.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C.弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零D
5、.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差高考预测1 (2016四川理综1)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员.他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1900J，他克服阻力做功100J.韩晓鹏在此过程中()A.动能增加了1900JB.动能增加了2000JC.重力势能减小了1900JD.重力势能减小了2000J高考预测2如图2所示，用两根金属丝弯成一光滑半圆形轨道，竖直固定在地面上，其圆心为O、半径为R.轨道正上方离地h处固定一水平长直光滑杆，杆与轨道在同一竖直平面内，杆上P点处固定一定滑轮，P点位于O点正上方.A、B是质量均为m
6、的小环，A套在杆上，B套在轨道上，一条不可伸长的细绳绕过定滑轮连接两环.两环均可看做质点，且不计滑轮大小与质量.现在A环上施加一个水平向右的恒力F，使B环从地面由静止沿轨道上升.则()图2A.力F所做的功等于系统动能的增加量B.在B环上升过程中，A环动能的增加量等于B环机械能的减少量C.当B环到达最高点时，其动能为零D.当B环与A环动能相等时，sinOPB高考题型二 动力学方法和动能定理的综合应用【例2】 (2016全国丙卷24)如图3所示，在竖直平面内有由圆弧AB和圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B平滑连接.AB弧的半径为R，BC弧的半径为.一小球在A点正上方与A相距处由静止开始自由
7、下落，经A点沿圆弧轨道运动.图3(1)求小球在B、A两点的动能之比；(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点.高考预测3 如图4所示，水平面O点左侧光滑，右侧粗糙，有3个质量均为m完全相同的滑块(可视为质点)，用轻细杆相连，相邻滑块间的距离为L，滑块1恰好位于O点左侧，滑块2、3依次沿直线水平向左排开.现将水平恒力F1.8mg作用于滑块1，为粗糙地带与滑块间的动摩擦因数，g为重力加速度.图4(1)求滑块运动的最大速度；(2)判断滑块3能否进入粗糙地带？若能，计算滑块3在粗糙地带的运动时间.高考预测4如图5所示，把小车放在倾角为30的光滑斜面上，用轻绳跨过定滑轮使之与盛有沙子的小桶相连，不计滑
8、轮质量及摩擦，已知小车的质量为3m，小桶与沙子的总质量为m，小车从静止释放后，在小桶上升竖直高度为h的过程中()图5A.小桶处于失重状态B.小桶的最大速度为C.小车受绳的拉力等于mgD.小车的最大动能为mgh高考题型三 综合应用动力学和能量观点分析多过程问题【例3】 (2016全国乙卷25)如图6所示，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点，AC7R，A、B、C、D均在同一竖直平面内.质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点(未画出)，随后P沿轨道被弹回，最高到达F点
9、，AF4R.已知P与直轨道间的动摩擦因数，重力加速度大小为g.(取sin37，cos37)图6(1)求P第一次运动到B点时速度的大小；(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能；(3)改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放.已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点.G点在C点左下方，与C点水平相距R、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量.高考预测5如图7所示，质量M3kg的滑板A置于粗糙的水平地面上，A与地面的动摩擦因数10.3，其上表面右侧光滑段长度L12m，左侧粗糙段长度为L2，质量m2kg、可视为质点的滑块B静止在滑板上的右端，滑块与粗糙段的动摩擦因数20
10、.15，取g10m/s2，现用F18 N的水平恒力拉动A向右运动，当A、B分离时，B对地的速度vB1 m/s，求L2的值.图7高考预测6如图8所示，质量m0.1kg的小球(可视为质点)，用长度l0.2m的轻质细线悬于天花板的O点.足够长的木板AB倾斜放置，顶端A位于O点正下方，与O点的高度差h0.4m.木板与水平面间的夹角37，整个装置在同一竖直面内.现将小球移到与O点等高的P点(细线拉直)，由静止释放，小球运动到最低点Q时细线恰好被拉断(取g10m/s2，sin370.6，cos370.8).求：图8(1)细线所能承受的最大拉力F；(2)小球在木板上的落点到木板顶端A的距离s；(3)小球与木
11、板接触前瞬间的速度大小.规律总结多个运动过程的组合实际上是多种物理规律和方法的综合应用，分析这种问题时注意要独立分析各个运动过程，而不同过程往往通过连接点的速度建立联系，有时对整个过程应用能量的观点解决问题会更简单.参考答案一、知识梳理1. (1)路径 (2)总等于零 不为零 负值 相对位移2. (1)重力势能 Ep (2)弹性势能 Ep (3)动能 Ek(4)机械能 (5)系统中内能规律方法1. (1)直线 曲线 恒力 变力 (2)代数和2. (1)零 物体间碰撞 (2)受力 做功二、题型、技巧归纳【例1】 答案BCD解析因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等，且ONMOMN，知M处的弹簧处
12、于压缩状态，N处的弹簧处于伸长状态，则弹簧的弹力对小球先做负功后做正功再做负功，选项A错误；当弹簧水平时，竖直方向的力只有重力，加速度为g；当弹簧处于原长位置时，小球只受重力，加速度为g，则有两个时刻的加速度大小等于g，选项B正确；弹簧长度最短时，即弹簧水平，弹力与速度垂直，弹力对小球做功的功率为零，选项C正确；由动能定理得，WFWGEk，因M和N两点处弹簧对小球的弹力大小相等，弹性势能相等，则由弹力做功特点知WF0，即WGEk，选项D正确.高考预测1 答案C解析由题可得，重力做功WG1900J，则重力势能减少1900J，故C正确，D错误；由动能定理得，WGWfEk，克服阻力做功Wf100J，
13、则动能增加1800J，故A、B错误.高考预测2答案D解析力F做正功，系统的机械能增加，由功能关系可知，力F所做的功等于系统机械能的增加量，不等于系统动能的增加量.故A错误；由于力F做正功，A、B组成的系统机械能增加，则A环动能的增加量大于B环机械能的减少量，故B错误；当B环到达最高点时，A环的速度为零，动能为零，但B环的速度不为零，动能不为零，故C错误；当PB线与圆轨道相切时，vBvA，根据数学知识有sinOPB，故D正确.【例2】 答案(1)51(2)能，理由见解析解析(1)设小球的质量为m，小球在A点的动能为EkA，由机械能守恒得EkAmg设小球在B点的动能为EkB，同理有EkBmg由式得
14、EkBEkA51(2)若小球能沿轨道运动到C点，小球在C点所受轨道的正压力FN应满足FN0设小球在C点的速度大小为vC，由牛顿运动定律和向心加速度公式有FNmgm由式得mgmvC全程应用机械能守恒定律得mgmvC2解得vC，满足式条件，即小球恰好可以沿轨道运动到C点.高考预测3 答案(1) (2)滑块3能进入粗糙地带解析(1)滑块2刚进入粗糙地带，滑块开始减速，此时速度最大，对所有滑块运用动能定理：FLmgL3mv得v1(2)若滑块3能进入粗糙地带，设刚进入的速度为v2，有F2Lmg(12)L3mv得v2故滑块3能进入粗糙地带此时3mgF3ma故滑块3在粗糙地带的减速时间t得t高考预测4答案B解析在整个的过程中，小桶向上做加速运动，所以小桶受到的拉力大于重力，小桶处于超重状态.故A、C错误；在小桶上升竖直高度为h的过程中只有重力对小车和小桶做功，由动能定律得：3mghsin30mgh(3mm)v2解得：v，
