《高考物理大一轮复习第五章机械能及其守恒定律专题强化六动力学和能量观点的综合应用课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理大一轮复习第五章机械能及其守恒定律专题强化六动力学和能量观点的综合应用课件（79页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 机械能 专题强化六 动力学和能量观点的综合应用,1.本专题是力学两大观点在直线运动、曲线运动多物体多过程的综合应用，高考常以计算题压轴题的形式命题. 2.学好本专题，可以极大的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).,专题解读,内容索引,命题点一 多运动组合问题,命题点二 传送带模型问题,命题点三 滑块木板模型问题,课时作业,1,命题点一 多运动组合问题,1.多运动组合问题主要是指直线运动、平抛运动和竖直面内圆周
2、运动的组合问题. 2.解题策略 (1)动力学方法观点：牛顿运动定律、运动学基本规律. (2)能量观点：动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律. 3.解题关键 (1)抓住物理情景中出现的运动状态和运动过程，将物理过程分解成几个简单的子过程. (2)两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带，也是解题的关键.很多情况下平抛运动的末速度的方向是解题的重要突破口.,【例1】如图所示，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
3、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，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sin 37 ),(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.,直轨道与一半径为 R的光滑圆弧轨道相切； 水平飞出后，恰好通过G点.,答案,答案,答案,题眼,解析,(1)由题意可知：lBC7R2R5R 设P到达B点
4、时的速度为vB，由动能定理得,(2)设BEx，P到达E点时速度为零，此时弹簧的弹性势能为Ep，由BE过程，根据动能定理得,E、F之间的距离l1为l14R2Rx P到达E点后反弹，从E点运动到F点的过程中，由动能定理有 Epmgl1sin mgl1cos 0 联立式得 xR ,(3)设改变后P的质量为m1，D点与G点的水平距离为x1、竖直距离为y1，由几何关系(如图所示)得37.,设P在D点的速度为vD，由D点运动到G点的时间为t. 由平抛运动公式得：,设P在C点速度的大小为vC，在P由C运动到D的过程中机械能守恒，有,1.“合”初步了解全过程，构建大致的运动图景. 2.“分”将全过程进行分解，
5、分析每个过程的规律. 3.“合”找到子过程的联系，寻找解题方法.,多过程问题的解题技巧,1.同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图所示的实验装置.图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板.M板上部有一半径为R的 圆弧形的粗糙轨道，P为最高点，Q为最低点，Q点处的切线水平，距底板高为H.N板上固定有三个圆环.将质量为m的小球从P处静止释放，小球运动至Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心， 落到底板上距Q水平距离为L处.不考虑空气阻力， 重力加速度为g.求：,(1)距Q水平距离为 的圆环中心到底板的高度；,答案,解析,(2)小球运动到Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向；,答案,解析,
6、(3)摩擦力对小球做的功.,答案,解析,2.如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点.水平桌面右侧有一竖直放置的轨道MNP，其形状为半径R1.0 m的圆环剪去了左上角120的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离是h2.4 m.用质量为m0.2 kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点后释放，物块经过B点后做匀变速运动， 其位移与时间的关系为x6t2t2，物块 飞离桌面后恰好由P点沿切线落入圆轨道. (不计空气阻力，g取10 m/s2),(1)求物块过B点时的瞬时速度大小vB及物块与桌面间的动摩擦因数；,物块过B点后遵从x6t2t2， 所以知：vB6 m/s，a4
7、m/s2. 由牛顿第二定律：mgma，解得0.4.,答案,解析,6 m/s 0.4,(2)若轨道MNP光滑，求物块经过轨道最低点N时对轨道的压力FN；,16.8 N，方向竖直向下,答案,解析,物块竖直方向的分运动为自由落体运动 P点速度在水平方向的分量vxvytan 304 m/s 解得离开D点的速度为vD4 m/s 由机械能守恒定律，有 解得v N274 m2/s2 根据牛顿第三定律，FNFN16.8 N，方向竖直向下,(3)若物块刚好能到达轨道最高点M，求物块从B点到M点运动的过程中克服摩擦力所做的功W.,4.4 J,答案,解析,解得WBD2 J. 物块从B点到M点的运动过程中克服摩擦力所
8、做的功为2.4 J2 J4.4 J.,解得WPNM2.4 J.,2,命题点二 传送带模型问题,1.模型分类：水平传送带问题和倾斜传送带问题. 2.处理方法：求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况，从而确定其是否受到滑动摩擦力作用.如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向，然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况.当物体速度与传送带速度相等时，物体所受的摩擦力有可能发生突变.,【例2】如图所示，小物块A、B由跨过定滑轮的轻绳相连，A置于倾角为37的光滑固定斜面上，B位于水平传送带的左端，轻绳分别与斜面、传送带平行，传送带始终以速度v02 m/s向右匀速运动，某时刻B从传送带左端以
9、速度v16 m/s向右运动，经过一段时间回到传送带的左端，已知A、B的质量均为1 kg，B与传送带间的动摩 擦因数为0.2.斜面、轻绳、传送带均足够 长，A不会碰到定滑轮，定滑轮的质量与 摩擦力均不计，g取10 m/s2，sin 370.6， 求：,(1)B向右运动的总时间； (2)B回到传送带左端的速度大小； (3)上述过程中，B与传送带间因摩擦产生的总热量.,光滑固定斜面； B与传送带间的动摩擦因数为0.2； B经过一段时间回到传送带的左端.,2 s,答案,题眼,答案,答案,解析,(1)B向右减速运动的过程中，刚开始时，B的速度大于传送带的速度，以B为研究对象，水平方向B受到向左的摩擦力与
10、绳对B的拉力，设绳子的拉力为FT1，以向左为正方向，得FT1mgma1 以A为研究对象，则A的加速度的大小始终与B相等，A向上运动的过程中受力如图，则 mgsin 37FT1ma1 ,当B的速度与传送带的速度相等之后，B仍然做减速运动，而此时B的速度小于传送带的速度，所以受到的摩擦力变成了向右，所以其加速度发生了变化，此后B向右减速运动的过程中，设绳子的拉力为FT2，以B为研究对象，水平方向B受到向右的摩擦力与绳对B的拉力，则 FT2mgma2 以A为研究对象，则A的加速度的大小始终与B是相等的，A向上运动的过程中 mgsin 37FT2ma2 ,B向右运动的总时间tt1t21 s1 s2 s
11、. (2)B向左运动的过程中，受到的摩擦力的方向仍然向右，仍然受到绳子的拉力，同时，A受到的力也不变，所以它们受到的合力不变，所以B的加速度a3a22 m/s2.,B的总位移xx1x25 m. B回到传送带左端的位移x3x5 m. t1时间内传送带的位移x1v0t12 m， 该时间内传送带相对于B的位移x1x1x12 m. t2时间内传送带的位移x2v0t22 m， 该时间内传送带相对于B的位移x2x2x21 m.,B与传送带之间的摩擦力Ffmg2 N. 上述过程中，B与传送带间因摩擦产生的总热量,1.分析流程,2.功能关系 (1)功能关系分析：WFEkEpQ. (2)对WF和Q的理解： 传送
12、带的功：WFFx传； 产生的内能QFfx相对.,3.如图所示，传送带与地面的夹角37，A、B两端间距L16 m，传送带以速度v10 m/s沿顺时针方向运动，物体质量m1 kg无初速度地放置于A端，它与传送带间的动摩擦因数0.5，sin 370.6，g 10 m/s2，试求： (1)物体由A端运动到B端的时间；,2 s,答案,解析,物体刚放上传送带时受到沿斜面向下的滑动摩擦力，由牛顿第二定律得mgsin mgcos ma1，设物体经时间t加速到与传送带同速，则va1t1，x1 a1t12，可解得a110 m/s2，t11 s，x15 m 因mgsin mgcos ，故当物体与传送带同速后，物体将
13、继续加速 mgsin mgcos ma2 解得t21 s 故物体由A端运动到B端的时间 tt1t22 s,(2)系统因摩擦产生的热量.,24 J,物体与传送带间的相对位移 x相对(vt1x1)(Lx1vt2)6 m 故Qmgcos x相对24 J.,答案,解析,4.一质量为M2.0 kg的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞来的子弹击中并从物块中穿过，子弹和小物块的作用时间极短，如图甲所示.地面观察者记录了小物块被击中后的速度随时间变化的关系如图乙所示(图中取向右运动的方向为正方向).已知传送带的速度保持不变，g取10 m/s2. (1)指出传送带速度v的大小及方向，说明理由.,
14、2.0 m/s 方向向右,答案,解析,从vt图象中可以看出，物块被击穿后，先向左做减速运动，速度为零后，又向右做加速运动，当速度等于2.0 m/s，则随传送带一起做匀速运动，所以，传送带的速度大小为v2.0 m/s，方向向右.,(2)计算物块与传送带间的动摩擦因数.,0.2,由vt图象可得，物块在滑动摩擦力的作用下做匀变速运动的加速度 a m/s22.0 m/s2， 由牛顿第二定律得滑动摩擦力FfMg，则物块与传送带间的动摩擦 因数 0.2.,答案,解析,(3)传送带对外做了多少功？子弹射穿物块后系统有多少能量转化为内能？,24 J 36 J,答案,解析,由vt图象可知，传送带与物块间存在摩擦
15、力的时间只有3 s，传送带在这段时间内移动的位移为x，则xvt2.03 m6.0 m， 所以，传送带所做的功WFfx0.22.0106.0 J24 J. 设物块被击中后的初速度为v1，向左运动的时间为t1，向右运动直至和传送带达到共同速度的时间为t2，则有 物块向左运动时产生的内能 所以整个过程产生的内能QQ1Q236 J.,命题点三 滑块木板模型问题,3,1.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.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.此类问题涉及两个物体、多个运动过程，并且物体间还存在相对运动，所以应准确求出各物体在各个运动过程中的加速度(注意两过程的连接处加速度可能突变)，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.,【例3】图甲中，质量为m11 kg的物块叠放在质量为m23 kg的木板右端.木板足够长，放在光滑的水平面上，
