高考物理一輪復習 第5章 機械能 能力課時7 應用動力學觀點和能量觀點 突破多過程綜合問題課件.ppt

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能力課時7 應用動力學觀點和能量觀點 突破多過程綜合問題,突破一 應用動力學和能量觀點分析直線、平拋 和圓周運動組合問題,這類模型一般各階段的運動過程具有獨立性，只要對不同過程分別選用相應規(guī)律即可，兩個相鄰的過程連接點的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶。很多情況下平拋運動末速度的方向是解決問題的重要突破口。,【例1】 滑板運動是極限運動的鼻祖，許多極限運動項目均由滑板項目延伸而來。如圖1所示是滑板運動的軌道，BC和DE是兩段光滑圓弧形軌道，BC段的圓心為O點，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8 m。一運動員從軌道上的A點以3 m/s的速度水平滑出，在B點剛好沿軌道的切線方向滑入圓弧形軌道BC，經CD軌道后沖上DE軌道，到達E點時速度減為零，然后返回。已知運動員和滑板的總質量為60 kg，B、E兩點與水平面CD的豎直高度分別為h和H，且h＝2 m，H＝2.8 m，g取10 m/s2。求：,圖1 (1)運動員從A運動到達B點時的速度大小vB； (2)軌道CD段的動摩擦因數μ； (3)通過計算說明，第一次返回時，運動員能否回到B點？如能，請求出回到B點時的速度的大?。蝗绮荒?，則最后停在何處？,答案 (1)6 m/s (2)0.125 (3)不能 最后停在D點左側6.4 m處(或C點右側1.6 m處),方法提煉 力學綜合題中多過程問題的分析思路 (1)對力學綜合題中的多過程問題，關鍵是抓住物理情境中出現的運動狀態(tài)與運動過程，將物理過程分解成幾個簡單的子過程。 (2)找出各階段是由什么物理量聯(lián)系起來的，然后對于每一個子過程分別進行受力分析、過程分析和能量分析，選擇合適的規(guī)律列出相應的方程求解。,圖2,突破二 應用動力學和能量觀點分析傳送帶、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容。解決此類問題的關鍵是對物體進行動態(tài)分析和終態(tài)推斷，靈活巧妙地從能量的觀點和力的觀點來揭示其本質、特征，列方程聯(lián)立求解。,2.解題模板,【例2】 如圖3所示，質量為M＝8 kg的長木板放在光滑水平面上，在木板左端施加F＝12 N的水平推力，當木板向右運動的速度達到v0＝1.5 m/s時，在其右端輕輕放上一個大小不計、質量為m＝2 kg的鐵塊，鐵塊與木板間的動摩擦因數μ＝0.2，木板足夠長，取g＝10 m/s2。求：,圖3 (1)當二者達到相同速度時，木板對鐵塊以及鐵塊對木板所做的功； (2)當二者達到相同速度時，木板和鐵塊之間因摩擦所產生的熱量。,,,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) ①放上鐵塊后，鐵塊、木板的加速度分別為多少？ 對鐵塊：μmg＝ma1，a1＝μg＝2__m/s2 對木板：F－μmg＝Ma2，a2＝1__m/s2 ②二者何時達到共同速度？共同速度為多少？ v－v0＝a2t，v＝a1t，v＝3__m/s，t＝1.5__s ③從放上鐵塊到二者速度相同，鐵塊、木板的位移分別為多少？,④木板對鐵塊及鐵塊對木板所做的功分別為多少？ W1＝μmgx1＝9__J，W2＝－μmgx2＝－13.5__J ⑤木板和鐵塊之間因摩擦所產生的熱量為多少？ Q＝μmg(x2－x1)＝4.5__J 解析 (1)放上鐵塊后，鐵塊加速度a1＝μg＝2 m/s2(方向向右),答案 (1)9 J －13.5 J (2)4.5 J,【拓展延伸】 在【例2】中，若木板與水平面間的動摩擦因數μ′＝0.1，當鐵塊與木板達相同速度時，木板、鐵塊以及水平面組成的系統(tǒng)因摩擦所產生的熱量是多少？ 解析 鐵塊加速度不變，仍為a1＝μg＝2 m/s2(方向向右),圖4 ①求摩擦力對滑塊做功時用滑塊對地的位移x滑； ②求摩擦力對木板做功時用木板對地的位移x板； ③求摩擦生熱時用相對滑動的位移x相。,【變式訓練】 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，一個小鉛塊(可視為質點)以水平初速度v0由木板左端向右滑動，到達右端時恰能與木板保持相對靜止?，F將木板分成A和B兩段，使B的長度和質量均為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，如圖乙所示。若小鉛塊相對滑動過程中所受的摩擦力始終不變，則下列有關說法正確的是( ),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保持相對靜止 C.甲、乙兩圖所示的過程中產生的熱量相等 D.圖甲所示的過程產生的熱量大于圖乙所示的過程產生的熱量 解析 在第一次小鉛塊運動過程中，小鉛塊與木板之間的摩擦力使整個木板一直加速，第二次小鉛塊先使整個木板加速，運動到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應過程，故第二次小鉛塊與B木板將更早達到速度相等，所以小鉛塊還沒有運動到B的右端，兩者速度就已經相同，選項A錯誤，B正確；根據摩擦力乘相對路程等于產生的熱量，第一次的相對路程大小大于第二次的相對路程大小，則圖甲所示的過程產生的熱量大于圖乙所示的過程產生的熱量，選項C錯誤，D正確。 答案 BD,圖6,(1)物體從A運動到B共需多少時間？ (2)電動機因傳送該物體多消耗的電能。,答案 (1)2.4 s (2)28 J,1.如圖7所示，半徑R＝0.4 m的光滑圓弧軌道BC固定在豎直平面內，軌道的上端點B和圓心O的連線與水平方向的夾角θ＝30°，下端點C為軌道的最低點且與粗糙水平面相切，一根輕質彈簧的右端固定在豎直擋板上。質量m＝0.1 kg的小物塊(可視為質點)從空中A點以v0＝2 m/s的速度被水平拋出，恰好從B點沿軌道切線方向進入軌道，經過C點后沿水平面向右運動至D點時，彈簧被壓縮至最短，C、D兩點間的水平距離L＝1.2 m，小物塊與水平面間的動摩擦因數μ＝0.5，g取10 m/s2。求：,圖7 (1)小物塊經過圓弧軌道上B點時速度vB的大小； (2)小物塊經過圓弧軌道上C點時對軌道的壓力大小； (3)彈簧的彈性勢能的最大值Epm。,答案 (1)4 m/s (2)8 N (3)0.8 J,2.如圖8所示，一質量為m＝1 kg的可視為質點的滑塊，放在光滑的水平平臺上，平臺的左端與水平傳送帶相接，傳送帶以v＝2 m/s的速度沿順時針方向勻速轉動(傳送帶不打滑)?，F將滑塊緩慢向右壓縮輕彈簧，輕彈簧的原長小于平臺的長度，滑塊靜止時彈簧的彈性勢能為Ep＝4.5 J，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摩擦因數為 μ＝0.2，傳送帶足夠長，取g＝10 m/s2。求：,圖8,(1)滑塊第一次滑上傳送帶到離開傳送帶所經歷的時間； (2)滑塊第一次滑上傳送帶到離開傳送帶由于摩擦產生的熱量。,(2)滑塊向左運動x1的位移時，傳送帶向右的位移為x1′＝vt1＝3 m 則Δx1＝x1′＋x1＝5.25 m 滑塊向右運動x2時，傳送帶向右位移為x2′＝vt2＝2 m 則Δx2＝x2′－x2＝1 m Δx＝Δx1＋Δx2＝6.25 m 則產生的熱量為Q＝μmg·Δx＝12.5 J。 答案 (1)3.125 s (2)12.5 J,3.(2015·福建理綜，21)如圖9，質量為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。一質量為m的滑塊在小車上從A點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，求滑塊運動過程中對小車的最大壓力大小；,