高考物理一輪復(fù)習(xí)專題五動力學(xué)和能量觀點的綜合應(yīng)用精講深剖1102357

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1、專題五 動力學(xué)和能量觀點的綜合應(yīng)用【專題解讀】1.本專題是力學(xué)兩大觀點在直線運動、曲線運動多物體多過程的綜合應(yīng)用，高考常以計算題壓軸題的形式命題2學(xué)好本專題，可以極大的培養(yǎng)同學(xué)們的審題能力、推理能力和規(guī)范表達(dá)能力，針對性的專題強化，可以提升同學(xué)們解決壓軸題的信心3用到的知識有：動力學(xué)方法觀點(牛頓運動定律、運動學(xué)基本規(guī)律)，能量觀點(動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律)考向一多運動組合問題1多運動組合問題主要是指直線運動、平拋運動和豎直面內(nèi)圓周運動的組合問題2解題策略(1)動力學(xué)方法觀點：牛頓運動定律、運動學(xué)基本規(guī)律(2)能量觀點：動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律3解題關(guān)鍵(1)抓住

2、物理情景中出現(xiàn)的運動狀態(tài)和運動過程，將物理過程分解成幾個簡單的子過程(2)兩個相鄰過程連接點的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶，也是解題的關(guān)鍵很多情況下平拋運動的末速度的方向是解題的重要突破口【例1】如圖1所示，一輕彈簧原長為2R，其一端固定在傾角為37的固定直軌道AC的底端A處，另一端位于直軌道上B處，彈簧處于自然狀態(tài)，直軌道與一半徑為R的光滑圓弧軌道相切于C點，AC7R，A、B、C、D均在同一豎直平面內(nèi)質(zhì)量為m的小物塊P自C點由靜止開始下滑，最低到達(dá)E點(未畫出)，隨后P沿軌道被彈回，最高到達(dá)F點，AF4R.已知P與直軌道間的動摩擦因數(shù)，重力加速度大小為g.(取sin 37，cos 37)圖1(1)

3、求P第一次運動到B點時速度的大??；(2)求P運動到E點時彈簧的彈性勢能；(3)改變物塊P的質(zhì)量，將P推至E點，從靜止開始釋放已知P自圓弧軌道的最高點D處水平飛出后，恰好通過G點G點在C點左下方，與C點水平相距R、豎直相距R，求P運動到D點時速度的大小和改變后P的質(zhì)量關(guān)鍵詞 直軌道與一半徑為R的光滑圓弧軌道相切；水平飛出后，恰好通過G點【答案】(1)2(2)mgR(3)m (3)設(shè)改變后P的質(zhì)量為m1，D點與G點的水平距離為x1、豎直距離為y1，由幾何關(guān)系(如圖所示)得37.由幾何關(guān)系得：方法總結(jié)多過程問題的解題技巧1“合”初步了解全過程，構(gòu)建大致的運動圖景2“分”將全過程進(jìn)行分解，分析每個過程

4、的規(guī)律3“合”找到子過程的聯(lián)系，尋找解題方法階梯練習(xí)1同學(xué)們參照伽利略時期演示平拋運動的方法制作了如圖2所示的實驗裝置圖中水平放置的底板上豎直地固定有M板和N板M板上部有一半徑為R的圓弧形的粗糙軌道，P為最高點，Q為最低點，Q點處的切線水平，距底板高為H.N板上固定有三個圓環(huán)將質(zhì)量為m的小球從P處靜止釋放，小球運動至Q飛出后無阻礙地通過各圓環(huán)中心，落到底板上距Q水平距離為L處不考慮空氣阻力，重力加速度為g.求：(1)距Q水平距離為的圓環(huán)中心到底板的高度；(2)小球運動到Q點時速度的大小以及對軌道壓力的大小和方向；(3)摩擦力對小球做的功【答案】(1)H(2)Lmg(1)，方向豎直向下(3)mg

5、(R) 2如圖3所示，水平桌面上有一輕彈簧，左端固定在A點，自然狀態(tài)時其右端位于B點水平桌面右側(cè)有一豎直放置的軌道MNP，其形狀為半徑R1.0 m的圓環(huán)剪去了左上角120的圓弧，MN為其豎直直徑，P點到桌面的豎直距離是h2.4 m用質(zhì)量為m0.2 kg的物塊將彈簧緩慢壓縮到C點后釋放，物塊經(jīng)過B點后做勻變速運動，其位移與時間的關(guān)系為x6t2t2，物塊飛離桌面后恰好由P點沿切線落入圓軌道(不計空氣阻力，g取10 m/s2)圖3(1)求物塊過B點時的瞬時速度大小vB及物塊與桌面間的動摩擦因數(shù)；(2)若軌道MNP光滑，求物塊經(jīng)過軌道最低點N時對軌道的壓力FN；(3)若物塊剛好能到達(dá)軌道最高點M，求物

6、塊從B點到M點運動的過程中克服摩擦力所做的功W.【答案】(1)6 m/s0.4(2)16.8 N，方向豎直向下(3)4.4 J解得FN16.8 N根據(jù)牛頓第三定律，F(xiàn)NFN16.8 N，方向豎直向下(3)物塊剛好能到達(dá)M點，有mgm解得vM m/s物塊到達(dá)P點的速度vP8 m/s從P到M點應(yīng)用動能定理，有mgR(1cos 60)WPNMmvmv考向二傳送帶模型問題1模型分類：水平傳送帶問題和傾斜傳送帶問題2處理方法：求解的關(guān)鍵在于認(rèn)真分析物體與傳送帶的相對運動情況，從而確定其是否受到滑動摩擦力作用如果受到滑動摩擦力作用應(yīng)進(jìn)一步確定其大小和方向，然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況當(dāng)物體速度

7、與傳送帶速度相等時，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變例2如圖4所示，小物塊A、B由跨過定滑輪的輕繩相連，A置于傾角為37的光滑固定斜面上，B位于水平傳送帶的左端，輕繩分別與斜面、傳送帶平行，傳送帶始終以速度v02 m/s向右勻速運動，某時刻B從傳送帶左端以速度v16 m/s向右運動，經(jīng)過一段時間回到傳送帶的左端，已知A、B的質(zhì)量均為1 kg，B與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.2.斜面、輕繩、傳送帶均足夠長，A不會碰到定滑輪，定滑輪的質(zhì)量與摩擦力均不計，g取10 m/s2，sin 370.6，求：圖4(1)B向右運動的總時間；(2)B回到傳送帶左端的速度大??；(3)上述過程中，B與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的

8、總熱量關(guān)鍵詞光滑固定斜面；B與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.2；B經(jīng)過一段時間回到傳送帶的左端【答案】(1)2 s(2)2 m/s(3)(164) J 【解析】(1)B向右減速運動的過程中，剛開始時，B的速度大于傳送帶的速度，以B為研究對象，水平方向B受到向左的摩擦力與繩對B的拉力，設(shè)繩子的拉力為FT1，以向左為正方向，得FT1mgma1以A為研究對象，則A的加速度的大小始終與B相等，A向上運動的過程中受力如圖，則mgsin 37FT1ma1聯(lián)立可得a14 m/s2B的速度與傳送帶的速度相等時所用的時間t11 s.所以它們受到的合力不變，所以B的加速度a3a22 m/s2.t1時間內(nèi)B的位移x1t

9、14 m，負(fù)號表示方向向右t2時間內(nèi)B的位移x2t21 m，負(fù)號表示方向向右B的總位移xx1x25 m.B回到傳送帶左端的位移x3x5 m.速度v2 m/s.(3)t1時間內(nèi)傳送帶的位移x1v0t12 m，該時間內(nèi)傳送帶相對于B的位移x1x1x12 m.t2時間內(nèi)傳送帶的位移x2v0t22 m，方法總結(jié)1分析流程2功能關(guān)系(1)功能關(guān)系分析：WFEkEpQ.(2)對WF和Q的理解：傳送帶的功：WFFx傳；產(chǎn)生的內(nèi)能QFfx相對階梯練習(xí)3如圖5所示，傳送帶與地面的夾角37，A、B兩端間距L16 m，傳送帶以速度v10 m/s沿順時針方向運動，物體質(zhì)量m1 kg無初速度地放置于A端，它與傳送帶間的

10、動摩擦因數(shù)0.5，sin 370.6，g10 m/s2，試求：圖5(1)物體由A端運動到B端的時間；(2)系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量【答案】(1)2 s(2)24 J4一質(zhì)量為M2.0 kg的小物塊隨足夠長的水平傳送帶一起運動，被一水平向左飛來的子彈擊中并從物塊中穿過，子彈和小物塊的作用時間極短，如圖6甲所示地面觀察者記錄了小物塊被擊中后的速度隨時間變化的關(guān)系如圖乙所示(圖中取向右運動的方向為正方向)已知傳送帶的速度保持不變，g取10 m/s2.圖6(1)指出傳送帶速度v的大小及方向，說明理由(2)計算物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù).(3)傳送帶對外做了多少功？子彈射穿物塊后系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？【

11、答案】(1)2.0 m/s方向向右(2)0.2(3)24 J36 J 考向三滑塊木板模型問題1滑塊木板模型根據(jù)情況可以分成水平面上的滑塊木板模型和斜面上的滑塊木板模型2滑塊從木板的一端運動到另一端的過程中，若滑塊和木板沿同一方向運動，則滑塊的位移和木板的位移之差等于木板的長度；若滑塊和木板沿相反方向運動，則滑塊的位移和木板的位移之和等于木板的長度3此類問題涉及兩個物體、多個運動過程，并且物體間還存在相對運動，所以應(yīng)準(zhǔn)確求出各物體在各個運動過程中的加速度(注意兩過程的連接處加速度可能突變)，找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口，求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個過程的紐帶，每一個過程的末速度

12、是下一個過程的初速度例3圖7甲中，質(zhì)量為m11 kg的物塊疊放在質(zhì)量為m23 kg的木板右端木板足夠長，放在光滑的水平面上，木板與物塊之間的動摩擦因數(shù)為10.2.整個系統(tǒng)開始時靜止，重力加速度g取10 m/s2.甲圖7(1)在木板右端施加水平向右的拉力F，為使木板和物塊發(fā)生相對運動，拉力F至少應(yīng)為多大？(2)在04 s內(nèi)，若拉力F的變化如圖乙所示，2 s后木板進(jìn)入20.25的粗糙水平面，在圖丙中畫出04 s內(nèi)木板和物塊的vt圖象，并求出04 s內(nèi)物塊相對木板的位移大小和整個系統(tǒng)因摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能【答案】(1)8 N(2)見解析系統(tǒng)摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q11m1gx14 J.24 s內(nèi)物塊相對木板的位

13、移大小x21 m，物塊與木板因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q21m1gx22 J；木板對地位移x23 m，木板與地面因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q32(m1m2)gx230 J.04 s內(nèi)系統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的總內(nèi)能為QQ1Q2Q336 J.方法總結(jié)滑塊木板模型問題的分析和技巧1解題關(guān)鍵正確地對各物體進(jìn)行受力分析(關(guān)鍵是確定物體間的摩擦力方向)，并根據(jù)牛頓第二定律確定各物體的加速度，結(jié)合加速度和速度的方向關(guān)系確定物體的運動情況2規(guī)律選擇既可由動能定理和牛頓運動定律分析單個物體的運動，又可由能量守恒定律分析動能的變化、能量的轉(zhuǎn)化，在能量轉(zhuǎn)化過程往往用到E內(nèi)E機Ffx相對，并要注意數(shù)學(xué)知識(如圖象法、歸納法等)在此類問題中的應(yīng)用

14、階梯練習(xí)5如圖8所示，一勁度系數(shù)很大的輕彈簧一端固定在傾角為30的斜面底端，將彈簧壓縮至A點鎖定，然后將一質(zhì)量為m的小物塊緊靠彈簧放置，物塊與斜面間動摩擦因數(shù)，解除彈簧鎖定，物塊恰能上滑至B點，A、B兩點的高度差為h0，已知重力加速度為g.圖8(1)求彈簧鎖定時具有的彈性勢能Ep.(2)求物塊從A到B的時間t1與從B返回到A的時間t2之比(3)若每當(dāng)物塊離開彈簧后，就將彈簧壓縮到A點并鎖定，物塊返回A點時立刻解除鎖定設(shè)斜面最高點C的高度H2h0，試通過計算判斷物塊最終能否從C點拋出？【答案】(1)mgh0(2)(3)見解析【解析】(1)物塊受到的滑動摩擦力Ffmgcos ，A到B過程由功能關(guān)系有Ffmgh0Ep，解得Epmgh0.- 13 -