高考物理一輪復(fù)習(xí) 第5章 機(jī)械能 能力課時(shí)7 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn) 突破多過程綜合問題課件.ppt

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能力課時(shí)7 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn) 突破多過程綜合問題,突破一 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析直線、平拋 和圓周運(yùn)動(dòng)組合問題,這類模型一般各階段的運(yùn)動(dòng)過程具有獨(dú)立性，只要對(duì)不同過程分別選用相應(yīng)規(guī)律即可，兩個(gè)相鄰的過程連接點(diǎn)的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶。很多情況下平拋運(yùn)動(dòng)末速度的方向是解決問題的重要突破口。,【例1】 滑板運(yùn)動(dòng)是極限運(yùn)動(dòng)的鼻祖，許多極限運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目均由滑板項(xiàng)目延伸而來。如圖1所示是滑板運(yùn)動(dòng)的軌道，BC和DE是兩段光滑圓弧形軌道，BC段的圓心為O點(diǎn)，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(zhǎng)8 m。一運(yùn)動(dòng)員從軌道上的A點(diǎn)以3 m/s的速度水平滑出，在B點(diǎn)剛好沿軌道的切線方向滑入圓弧形軌道BC，經(jīng)CD軌道后沖上DE軌道，到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度減為零，然后返回。已知運(yùn)動(dòng)員和滑板的總質(zhì)量為60 kg，B、E兩點(diǎn)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(yùn)動(dòng)員從A運(yùn)動(dòng)到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB； (2)軌道CD段的動(dòng)摩擦因數(shù)μ； (3)通過計(jì)算說明，第一次返回時(shí)，運(yùn)動(dòng)員能否回到B點(diǎn)？如能，請(qǐng)求出回到B點(diǎn)時(shí)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(diǎn)左側(cè)6.4 m處(或C點(diǎn)右側(cè)1.6 m處),方法提煉 力學(xué)綜合題中多過程問題的分析思路 (1)對(duì)力學(xué)綜合題中的多過程問題，關(guān)鍵是抓住物理情境中出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)與運(yùn)動(dòng)過程，將物理過程分解成幾個(gè)簡(jiǎn)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(duì)于每一個(gè)子過程分別進(jìn)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(yīng)的方程求解。,圖2,突破二 應(yīng)用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)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(shí)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(nèi)容。解決此類問題的關(guān)鍵是對(duì)物體進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析和終態(tài)推斷，靈活巧妙地從能量的觀點(diǎn)和力的觀點(diǎn)來揭示其本質(zhì)、特征，列方程聯(lián)立求解。,2.解題模板,【例2】 如圖3所示，質(zhì)量為M＝8 kg的長(zhǎng)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(dāng)木板向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到v0＝1.5 m/s時(shí)，在其右端輕輕放上一個(gè)大小不計(jì)、質(zhì)量為m＝2 kg的鐵塊，鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，木板足夠長(zhǎng)，取g＝10 m/s2。求：,圖3 (1)當(dāng)二者達(dá)到相同速度時(shí)，木板對(duì)鐵塊以及鐵塊對(duì)木板所做的功； (2)當(dāng)二者達(dá)到相同速度時(shí)，木板和鐵塊之間因摩擦所產(chǎn)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(duì)鐵塊：μmg＝ma1，a1＝μg＝2__m/s2 對(duì)木板：F－μmg＝Ma2，a2＝1__m/s2 ②二者何時(shí)達(dá)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(duì)鐵塊及鐵塊對(duì)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(chǎn)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(dòng)摩擦因數(shù)μ′＝0.1，當(dāng)鐵塊與木板達(dá)相同速度時(shí)，木板、鐵塊以及水平面組成的系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)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(duì)滑塊做功時(shí)用滑塊對(duì)地的位移x滑； ②求摩擦力對(duì)木板做功時(shí)用木板對(duì)地的位移x板； ③求摩擦生熱時(shí)用相對(duì)滑動(dòng)的位移x相。,【變式訓(xùn)練】 2.[滑塊——木板模型](多選)(2016·江西九江一模)將一長(zhǎng)木板靜止放在光滑的水平面上，如圖5甲所示，一個(gè)小鉛塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平初速度v0由木板左端向右滑動(dòng)，到達(dá)右端時(shí)恰能與木板保持相對(duì)靜止。現(xiàn)將木板分成A和B兩段，使B的長(zhǎng)度和質(zhì)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(dòng)，如圖乙所示。若小鉛塊相對(duì)滑動(dòng)過程中所受的摩擦力始終不變，則下列有關(guān)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(duì)靜止 C.甲、乙兩圖所示的過程中產(chǎn)生的熱量相等 D.圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量 解析 在第一次小鉛塊運(yùn)動(dòng)過程中，小鉛塊與木板之間的摩擦力使整個(gè)木板一直加速，第二次小鉛塊先使整個(gè)木板加速，運(yùn)動(dòng)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(duì)應(yīng)過程，故第二次小鉛塊與B木板將更早達(dá)到速度相等，所以小鉛塊還沒有運(yùn)動(dòng)到B的右端，兩者速度就已經(jīng)相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，B正確；根據(jù)摩擦力乘相對(duì)路程等于產(chǎn)生的熱量，第一次的相對(duì)路程大小大于第二次的相對(duì)路程大小，則圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 答案 BD,圖6,(1)物體從A運(yùn)動(dòng)到B共需多少時(shí)間？ (2)電動(dòng)機(jī)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(nèi)，軌道的上端點(diǎn)B和圓心O的連線與水平方向的夾角θ＝30°，下端點(diǎn)C為軌道的最低點(diǎn)且與粗糙水平面相切，一根輕質(zhì)彈簧的右端固定在豎直擋板上。質(zhì)量m＝0.1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從空中A點(diǎn)以v0＝2 m/s的速度被水平拋出，恰好從B點(diǎn)沿軌道切線方向進(jìn)入軌道，經(jīng)過C點(diǎn)后沿水平面向右運(yùn)動(dòng)至D點(diǎn)時(shí)，彈簧被壓縮至最短，C、D兩點(diǎn)間的水平距離L＝1.2 m，小物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，g取10 m/s2。求：,圖7 (1)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上B點(diǎn)時(shí)速度vB的大??； (2)小物塊經(jīng)過圓弧軌道上C點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小； (3)彈簧的彈性勢(shì)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(zhì)量為m＝1 kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊，放在光滑的水平平臺(tái)上，平臺(tái)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(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)(傳送帶不打滑)。現(xiàn)將滑塊緩慢向右壓縮輕彈簧，輕彈簧的原長(zhǎng)小于平臺(tái)的長(zhǎng)度，滑塊靜止時(shí)彈簧的彈性勢(shì)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(dòng)摩擦因數(shù)為 μ＝0.2，傳送帶足夠長(zhǎng)，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(jīng)歷的時(shí)間； (2)滑塊第一次滑上傳送帶到離開傳送帶由于摩擦產(chǎn)生的熱量。,(2)滑塊向左運(yùn)動(dòng)x1的位移時(shí)，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(yùn)動(dòng)x2時(shí)，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(chǎn)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(zhì)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(zhǎng)為L(zhǎng)的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點(diǎn)。一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點(diǎn)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(yùn)動(dòng)過程中對(duì)小車的最大壓力大小；,