高考物理一轮复习--机械能-能力课时-应用动力学观点和能量观点-突破多过程综合问题课件.ppt

能力课时能力课时7应用动力学观点和能量观点应用动力学观点和能量观点 突破多过程综合问题突破多过程综合问题突破一应用动力学和能量观点分析直线、平抛突破一应用动力学和能量观点分析直线、平抛和圆周运动组合问题和圆周运动组合问题这类这类模型一般各模型一般各阶阶段的运段的运动过动过程具有独立性，只要程具有独立性，只要对对不同不同过过程程分分别选别选用相用相应规应规律即可，两个相律即可，两个相邻邻的的过过程程连连接点的速度是接点的速度是联联系系两两过过程的程的纽带纽带。很多情况下平抛运。很多情况下平抛运动动末速度的方向是解决末速度的方向是解决问题问题的重要突破口。的重要突破口。【例例1】滑滑板板运运动动是是极极限限运运动动的的鼻鼻祖祖，许许多多极极限限运运动动项项目目均均由由滑滑板板项项目目延延伸伸而而来来。如如图图1所所示示是是滑滑板板运运动动的的轨轨道道，BC和和DE是是两两段段光光滑滑圆圆弧弧形形轨轨道道，BC段段的的圆圆心心为为O点点，圆圆心心角角为为60，半半径径OC与与水水平平轨轨道道CD垂垂直直，水水平平轨轨道道CD段段粗粗糙糙且且长长8 m。一一运运动动员员从从轨轨道道上上的的A点点以以3 m/s的的速速度度水水平平滑滑出出，在在B点点刚刚好好沿沿轨轨道道的的切切线线方方向向滑滑入入圆圆弧弧形形轨轨道道BC，经经CD轨轨道道后后冲冲上上DE轨轨道道，到到达达E点点时时速速度度减减为为零零，然然后后返返回回。已已知知运运动动员员和和滑滑板板的的总总质质量量为为60 kg，B、E两两点点与与水水平平面面CD的的竖竖直直高高度度分分别别为为h和和H，且且h2 m，H2.8 m，g取取10 m/s2。求：。求：图1(1)运运动员动员从从A运运动动到达到达B点点时时的速度大小的速度大小vB；(2)轨轨道道CD段的段的动动摩擦因数摩擦因数；(3)通通过计过计算算说说明，第一次返回明，第一次返回时时，运，运动员动员能否回到能否回到B点？如能，点？如能，请请求出回到求出回到B点点时时的速度的大小；如不能，的速度的大小；如不能，则则最后停在何最后停在何处处？答案答案(1)6 m/s(2)0.125(3)不能最后停在不能最后停在D点左点左侧侧6.4 m处处(或或C点右点右侧侧1.6 m处处)方法提炼方法提炼力学综合题中多过程问题的分析思路力学综合题中多过程问题的分析思路(1)对力力学学综合合题中中的的多多过程程问题，关关键是是抓抓住住物物理理情情境境中中出出现的的运运动状状态与与运运动过程程，将将物物理理过程程分分解解成成几几个个简单的的子子过程。程。(2)找出各找出各阶段是由什么物理量段是由什么物理量联系起来的，然后系起来的，然后对于每一个于每一个子子过程分程分别进行受力分析、行受力分析、过程分析和能量分析，程分析和能量分析，选择合适的合适的规律列出相律列出相应的方程求解。的方程求解。图2突破二应用动力学和能量观点分析传送带、滑块突破二应用动力学和能量观点分析传送带、滑块 木板模型木板模型1.方法技巧方法技巧传传送送带带、滑、滑块块木板的木板的问题问题是和是和实际联实际联系系较紧较紧密且密且较难较难的物理的物理模模型，是高中型，是高中阶阶段必段必须须掌握的重要内容。解决此掌握的重要内容。解决此类问题类问题的关的关键键是是对对物体物体进进行行动态动态分析和分析和终态终态推断，灵活巧妙地从能量的推断，灵活巧妙地从能量的观观点和力的点和力的观观点来揭示其本点来揭示其本质质、特征，列方程、特征，列方程联联立求解。立求解。2.解题模板解题模板【例例2】如如图图3所所示示，质质量量为为M8 kg的的长长木木板板放放在在光光滑滑水水平平面面上上，在在木木板板左左端端施施加加F12 N的的水水平平推推力力，当当木木板板向向右右运运动动的的速速度度达达到到v01.5 m/s时时，在在其其右右端端轻轻轻轻放放上上一一个个大大小小不不计计、质质量量为为m2 kg的的铁铁块块，铁铁块块与与木木板板间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.2，木木板板足足够够长长，取取g10 m/s2。求：。求：图3(1)当当二二者者达达到到相相同同速速度度时时，木木板板对对铁铁块块以以及及铁铁块块对对木木板板所所做做的功；的功；(2)当二者达到相同速度当二者达到相同速度时时，木板和，木板和铁块铁块之之间间因摩擦所因摩擦所产产生的生的热热量。量。第一步：第一步：读题建模建模(滑滑块木板模型木板模型)第二步：分析第二步：分析将解将解题过程程问题化化(大大题小做小做)放上放上铁块后，后，铁块、木板的加速度分、木板的加速度分别为多少？多少？对铁块：mgma1，a1g2_m/s2对木板：木板：FmgMa2，a21_m/s2二者何二者何时达到共同速度？共同速度达到共同速度？共同速度为多少？多少？vv0a2t，va1t，v3_m/s，t1.5_s从放上从放上铁块到二者速度相同，到二者速度相同，铁块、木板的位移分、木板的位移分别为多少？多少？木板木板对铁块及及铁块对木板所做的功分木板所做的功分别为多少？多少？W1mgx19_J，W2mgx213.5_J木板和木板和铁块之之间因摩擦所因摩擦所产生的生的热量量为多少？多少？Qmg(x2x1)4.5_J解析解析(1)放上铁块后，铁块加速度放上铁块后，铁块加速度a1g2 m/s2(方向向右方向向右)答案答案(1)9 J13.5 J(2)4.5 J【拓展延伸】【拓展延伸】在在【例例2】中中，若若木木板板与与水水平平面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数0.1，当当铁铁块块与与木木板板达达相相同同速速度度时时，木木板板、铁铁块块以以及及水水平平面面组组成成的的系系统统因因摩摩擦擦所所产产生的生的热热量是多少？量是多少？解析解析铁块加速度不变，仍为铁块加速度不变，仍为a1g2 m/s2(方向向右方向向右)图4求摩擦力求摩擦力对滑滑块做功做功时用滑用滑块对地的位移地的位移x滑滑；求摩擦力求摩擦力对木板做功木板做功时用木板用木板对地的位移地的位移x板板；求摩擦生求摩擦生热时用相用相对滑滑动的位移的位移x相相。【变式训练】【变式训练】2.滑块滑块木板模型木板模型(多多选)(2016江西九江一模江西九江一模)将一将一长长木板静止木板静止放在光滑的水平面上，如放在光滑的水平面上，如图图5甲所示，一个小甲所示，一个小铅块铅块(可可视为质视为质点点)以水平初速度以水平初速度v0由木板左端向右滑由木板左端向右滑动动，到达右端，到达右端时时恰能与木板保恰能与木板保持相持相对对静止。静止。现现将木板分成将木板分成A和和B两段，使两段，使B的的长长度和度和质质量均量均为为A的的2倍，并倍，并紧紧挨着放在原水平面上，挨着放在原水平面上，让让小小铅块铅块仍以初速度仍以初速度v0由木由木板板A的左端开始向右滑的左端开始向右滑动动，如，如图图乙所示。若小乙所示。若小铅块铅块相相对对滑滑动过动过程程中所受的摩擦力始中所受的摩擦力始终终不不变变，则则下列有关下列有关说说法正确的是法正确的是()图5A.小小铅块铅块将从木板将从木板B的右端的右端飞飞离木板离木板B.小小铅块铅块滑到木板滑到木板B的右端前就与木板的右端前就与木板B保持相保持相对对静止静止C.甲、乙两甲、乙两图图所示的所示的过过程中程中产产生的生的热热量相等量相等D.图图甲所示的甲所示的过过程程产产生的生的热热量大于量大于图图乙所示的乙所示的过过程程产产生的生的热热量量解解析析在在第第一一次次小小铅铅块块运运动动过过程程中中，小小铅铅块块与与木木板板之之间间的的摩摩擦擦力力使使整整个个木木板板一一直直加加速速，第第二二次次小小铅铅块块先先使使整整个个木木板板加加速速，运运动动到到B部部分分上上后后A部部分分停停止止加加速速，只只有有B部部分分加加速速，加加速速度度大大于于第第一一次次的的对对应应过过程程，故故第第二二次次小小铅铅块块与与B木木板板将将更更早早达达到到速速度度相相等等，所所以以小小铅铅块块还还没没有有运运动动到到B的的右右端端，两两者者速速度度就就已已经经相相同同，选选项项A错错误误，B正正确确；根根据据摩摩擦擦力力乘乘相相对对路路程程等等于于产产生生的的热热量量，第第一一次次的的相相对对路路程程大大小小大大于于第第二二次次的的相相对对路路程程大大小小，则则图图甲甲所所示示的的过过程程产产生生的的热热量大于图乙所示的过程产生的热量，选项量大于图乙所示的过程产生的热量，选项C错误，错误，D正确。正确。答案答案BD图6(1)物体从物体从A运运动动到到B共需多少共需多少时间时间？(2)电动电动机因机因传传送送该该物体多消耗的物体多消耗的电电能。能。答案答案(1)2.4 s(2)28 J1.如如图图7所所示示，半半径径R0.4 m的的光光滑滑圆圆弧弧轨轨道道BC固固定定在在竖竖直直平平面面内内，轨轨道道的的上上端端点点B和和圆圆心心O的的连连线线与与水水平平方方向向的的夹夹角角30，下下端端点点C为为轨轨道道的的最最低低点点且且与与粗粗糙糙水水平平面面相相切切，一一根根轻轻质质弹弹簧簧的的右右端端固固定定在在竖竖直直挡挡板板上上。质质量量m0.1 kg的的小小物物块块(可可视视为为质质点点)从从空空中中A点点以以v02 m/s的的速速度度被被水水平平抛抛出出，恰恰好好从从B点点沿沿轨轨道道切切线线方方向向进进入入轨轨道道，经经过过C点点后后沿沿水水平平面面向向右右运运动动至至D点点时时，弹弹簧簧被被压压缩缩至至最最短短，C、D两两点点间间的的水水平平距距离离L1.2 m，小小物物块块与与水水平平面面间间的的动动摩擦因数摩擦因数0.5，g取取10 m/s2。求：。求：图7(1)小物小物块经过圆块经过圆弧弧轨轨道上道上B点点时时速度速度vB的大小；的大小；(2)小物小物块经过圆块经过圆弧弧轨轨道上道上C点点时对轨时对轨道的道的压压力大小；力大小；(3)弹弹簧的簧的弹弹性性势势能的最大能的最大值值Epm。答案答案(1)4 m/s(2)8 N(3)0.8 J2.如如图图8所所示示，一一质质量量为为m1 kg的的可可视视为为质质点点的的滑滑块块，放放在在光光滑滑的的水水平平平平台台上上，平平台台的的左左端端与与水水平平传传送送带带相相接接，传传送送带带以以v2 m/s的的速速度度沿沿顺顺时时针针方方向向匀匀速速转转动动(传传送送带带不不打打滑滑)。现现将将滑滑块块缓缓慢慢向向右右压压缩缩轻轻弹弹簧簧，轻轻弹弹簧簧的的原原长长小小于于平平台台的的长长度度，滑滑块块静静止止时时弹弹簧簧的的弹弹性性势势能能为为Ep4.5 J，若若突突然然释释放放滑滑块块，滑滑块块向向左左滑滑上上传传送送带带。已已知知滑滑块块与与传传送送带带间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为 0.2，传传送送带带足足够长够长，取，取g10 m/s2。求：。求：图8(1)滑滑块块第一次滑上第一次滑上传传送送带带到离开到离开传传送送带带所所经历经历的的时间时间；(2)滑滑块块第一次滑上第一次滑上传传送送带带到离开到离开传传送送带带由于摩擦由于摩擦产产生的生的热热量。量。(2)滑块向左运动滑块向左运动x1的位移时，传送带向右的位移为的位移时，传送带向右的位移为x1vt13 m则则x1x1x15.25 m滑块向右运动滑块向右运动x2时，传送带向右位移为时，传送带向右位移为x2vt22 m则则x2x2x21 mxx1x26.25 m则产生的热量为则产生的热量为Qmgx12.5 J。答案答案(1)3.125 s(2)12.5 J3.(2015福福建建理理综综，21)如如图图9，质质量量为为M的的小小车车静静止止在在光光滑滑水水平平面面上上，小小车车AB段段是是半半径径为为R的的四四分分之之一一圆圆弧弧光光滑滑轨轨道道，BC段段是是长长为为L的的水水平平粗粗糙糙轨轨道道，两两段段轨轨道道相相切切于于B点点。一一质质量量为为m的的滑滑块块在小在小车车上从上从A点由静止开始沿点由静止开始沿轨轨道滑下，重力加速度道滑下，重力加速度为为g。图9(1)若固定小若固定小车车，求滑，求滑块块运运动过动过程中程中对对小小车车的最大的最大压压力大小；力大小；