资源描述
,第,1,讲,功效关系在力学中应用,专题四功效关系应用,1/52,知识回扣 规律方法,高考题型,2,动力学方法和动能定理综合应用,高考题型,3,应用动力学和能量观点分析综合问题,高考题型,1,力学中几个主要功效关系应用,高考题,精选精练,2/52,知识回扣 规律方法,3/52,答案,知识回扣,1.,常见几个力做功特点,(1),重力、弹簧弹力、静电力做功与,无关,.,(2),摩擦力做功特点,单个摩擦力,(,包含静摩擦力和滑动摩擦力,),能够做正功，也能够做负功，还能够不做功,.,相互作用一对静摩擦力做功代数和,，在静摩擦力做功过程中，只有机械能转移，没有机械能转化为其它形式能；相互作,用一对滑动摩擦力做功代数和,，且总为,.,在一对滑动摩擦,路径,总等于零,不为零,负值,4/52,答案,力做功过程中，不但有相互摩擦物体间机械能转移，还有部分机械能转化为内能，转化为内能量等于系统机械能降低许，等于滑动摩擦力与,乘积,.,摩擦生热是指滑动摩擦生热，静摩擦不会生热,.,相对位移,5/52,答案,2.,几个主要功效关系,(1),重力功等于,改变，即,W,G,.,(2),弹力功等于,改变，即,W,弹,.,(3),协力功等于,改变，即,W,.,(4),重力,(,或弹簧弹力,),之外其它力功等于,改变，,即,W,其它,E,.,(5),一对滑动摩擦力做功等于,改变，即,Q,F,f,x,相对,.,重力势能,E,p,弹性势能,E,p,动能,E,k,机械能,系统中内能,6/52,1.,动能定理应用,(1),动能定理适用情况：处理单个物体,(,或可看成单个物体物体系统,),受力与位移、速率关系问题,.,动能定理既适合用于,运动，也适合用于,运动；既适合用于,做功，也适合用于,做功，力能够是各种性质力，既能够同时作用，也能够分段作用,.,(2),应用动能定了解题基本思绪,选取研究对象，明确它运动过程,.,分析研究对象受力情况和各力做功情况，然后求各个外力做功,.,答案,规律方法,直线,曲线,恒力,变力,代数和,7/52,明确物体在运动过程初、末状态动能,E,k1,和,E,k2,.,列出动能定理方程,W,合,E,k2,E,k1,，及其它必要解题方程，进行求解,.,2.,机械能守恒定律应用,(1),机械能是否守恒判断,用做功来判断，看重力,(,或弹簧弹力,),以外其它力做功代数和是否为,.,用能量转化来判断，看是否有机械能与其它形式能相互转化,.,对一些,“,绳子突然绷紧,”“,”,等问题，机械能普通不守恒，除非题目中有尤其说明或暗示,.,答案,零,物体间碰撞,8/52,答案,(2),应用机械能守恒定律解题基本思绪,选取研究对象,物体系统,.,依据研究对象所经历物理过程，进行,、,分析，判断机械能是否守恒,.,恰当选取参考平面，确定研究对象在运动过程初、末状态机械能,.,依据机械能守恒定律列方程，进行求解,.,受力,做功,9/52,力学中几个主要功效关系应用,高考题型,1,10/52,例,1,(,山东滨州市一模,),两物块,A,和,B,用一轻弹簧,连接，静止在水平桌面上，如图,1,甲，现用一竖直向,上力,F,拉动物块,A,，使之向上做匀加速直线运动，,如图乙，在物块,A,开始运动到物块,B,将要离开桌面,过程中,(,弹簧一直处于弹性程度内,),，以下说法正确是,A.,力,F,先减小后增大,B.,弹簧弹性势能一直增大,C.,物块,A,动能和重力势能一直增大,D.,两物块,A,、,B,和轻弹簧组成系统机械能先增大后减小,答案,解析,图,1,11/52,解析,对,A,物块由牛顿第二定律得：,F,mg,kx,ma,，解得：,F,m,(,g,a,),kx,，因为,x,先减小后反向增大，故拉力一直增大，故,A,错误；,在,A,上升过程中，弹簧从压缩到伸长，所以弹簧弹性势能先减小后增大，故,B,错误；,在上升过程中，因为物块,A,做匀加速运动，所以物块,A,速度增大，高度升高，则物块,A,动能和重力势能增大，故,C,正确；,在上升过程中，除重力与弹力做功外，还有拉力做正功，所以两物块,A,、,B,和轻弹簧组成系统机械能一直增大，故,D,错误,.,12/52,技巧点拨,1.,对研究对象进行受力分析、运动分析、能量分析,.,2.,熟练掌握动能、重力势能、弹性势能、机械能等改变分析方法,.,13/52,1.(,全国卷,16),如图,2,，一质量为,m,、长度为,l,均匀柔软细绳,PQ,竖直悬挂,.,用外力将绳下端,Q,迟缓地竖直向上拉起至,M,点，,M,点与绳上端,P,相距,l,.,重力加速度大小为,g,.,在此过程中，外力做功为,对点拓展练,答案,解析,图,2,解析,由题意可知，,PM,段细绳机械能不变，,MQ,段细绳重心升高了,，则重力势能增加,E,p,mg,mgl,，由功效关系可知，在此过程中，外力做功为,W,mgl,，故选项,A,正确，,B,、,C,、,D,错误,.,2,1,14/52,2.(,多项选择,)(,辽宁铁岭市协作体模拟,),如图,3,，用轻绳连接滑轮组下方悬挂着两个物体，它们质量分别为,m,1,、,m,2,，且,m,2,2,m,1,，,m,1,用轻绳挂在动滑轮上，滑轮质量、摩擦均不计,.,现将系统从静止释放，对,m,1,上升,h,高度,(,h,小于两滑轮起始高度差,),这一过程，以下说法正确是,A.,m,2,减小重力势能全部转化为,m,1,增加重力势能,B.,m,1,上升到,h,高度时速度为,C.,轻绳对,m,2,做功功率与轻绳对,m,1,做功功率大小相等,D.,轻绳张力大小为,m,1,g,答案,解析,图,3,2,1,15/52,解析,依据能量守恒可知，,m,2,减小重力势能全部转化为,m,1,增加重力势能和两物体动能，故,A,错误；,依据动滑轮特点可知，,m,2,速度大小为,m,1,速度大小,2,倍，依据动能定理可得：,m,2,g,2,h,m,1,gh,m,2,v,2,2,m,1,v,1,2,，,v,2,2,v,1,，解得：,v,1,，故,B,正确；,绳子拉力相同，故轻绳对,m,2,、,m,1,做功功率大小分别为,P,2,F,v,2,，,P,1,2,F,v,1,，因为,v,2,2,v,1,，故轻绳对,m,2,做功功率与轻绳对,m,1,做功功率大小相等，故,C,正确；,2,1,16/52,依据动滑轮特点可知，,m,1,加速度大小为,m,2,加速度大小二分之一，依据牛顿第二定律可知：,2,F,m,1,g,m,1,a,，,m,2,g,F,m,2,2,a,，联立解得：,F,，故,D,正确；故选,B,、,C,、,D.,2,1,17/52,动力学方法和动能定理综合应用,高考题型,2,18/52,例,2,(,福建大联考,),如图,4,，固定直杆上套有一小球和两根轻弹簧，两根轻弹簧一端与小球相连，另一端分别固定在杆上相距为,2,L,A,、,B,两点,.,直杆与水平面夹角为,，小球质量为,m,，两根轻弹簧原长均为,L,、劲度系数均为,，,g,为重力加速度,.,答案,解析,图,4,(1),小球在距,B,点,L,P,点处于静止状态，求此时小球受到摩擦力大小和方向；,答案,，方向沿杆向下,19/52,解析,小球在,P,点时两根弹簧弹力大小相等，设为,F,，依据胡克定律有,F,k,(,L,L,),设小球静止时受到摩擦力大小为,F,f,，方向沿杆向下，,依据平衡条件有,mg,sin,F,f,2,F,由,式并代入已知数据得,F,f,方向沿杆向下,20/52,(2),设小球在,P,点受到摩擦力为最大静摩擦力，且与滑动摩擦力相等,.,现让小球从,P,点以一沿杆方向初速度向上运动，小球最高能抵达距,A,点,L,Q,点，求初速度大小,.,答案,解析,解析,小球在,P,、,Q,两点时，弹簧弹性势能相等，故小球从,P,到,Q,过程中，弹簧对小球做功为零,据动能定理有,W,合,E,k,21/52,技巧点拨,1.,动能定了解题,“,两状态、一过程,”,，即初、末状态和运动过程中外力做功,.,2.,不论直线、曲线、匀变速、非匀变速、单过程、多过程、单物体、物体系统，均可应用动能定理,.,22/52,3.(,安徽省十校联考,),如图,5,所表示，质量为,1 kg,物块静止在水平面上，物块与水平面间动摩擦因数,0.2,，,t,0,时刻给物块施加一个水平向右拉力,F,，使物块沿水平方向做直线运动，其加速度随时间改变关系如表格所表示，重力加速度,g,取,10 m/s,2,，水平向右方向为正方向，求：,对点拓展练,4,3,图,5,时间,t,(s),加速度,a,/(ms,2,),0,4,4,4,8,3,23/52,4,3,(1)0,4 s,内水平拉力大小；,答案,解析,答案,6 N,解析,0,4 s,内，物块运动加速度大小为,a,1,4 m/s,2,依据牛顿第二定律：,F,1,mg,ma,1,，求得：,F,1,6 N.,(2)0,8 s,内物块运动位移大小；,答案,72 m,解析,t,1,4 s,时物块速度大小：,v,1,a,1,t,1,16 m/s,0,8 s,内物块运动位移：,x,v,1,t,1,v,1,t,2,a,2,t,2,2,72 m,24/52,4,3,答案,解析,(3)0,8 s,内水平拉力做功,.,答案,152 J,解析,8 s,时物块速度：,v,2,a,1,t,1,a,2,t,2,4 m/s,依据动能定理：,W,mgx,m,v,2,2,，解得,W,152 J.,25/52,4.(,江西省六校,3,月联考,),如图,6,所表示为一由电动机,带动传送带加速装置示意图，传送带长,L,31.25 m,，,以,v,0,6 m/s,顺时针方向转动，现将一质量,m,1 kg,物,体轻放在传送带,A,端，传送带将其带到另一端,B,后，,物体将沿着半径,R,0.5 m,光滑圆弧轨道运动，圆弧,轨道与传送带在,B,点相切，,C,点为圆弧轨道最高点，,O,点为圆弧,轨道圆心,.,已知传送带与物体间,动摩擦因数,0.8,，传送带与水平地面间夹角,37,，已知,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8,，,g,10 m/s,2,，物体可视为质点，求：,4,3,图,6,26/52,(1),物体在,B,点对轨道压力大小；,答案,4,3,解析,答案,58 N,解析,依据牛顿第二定律：,mg,cos,mg,sin,ma,解得,a,0.4 m/s,2,设物体在,AB,上全程做匀加速运动，依据运动学公式：,v,B,2,2,aL,解得,v,B,5 m/s,6 m,/s,，即物体在,AB,上全程做匀加速运动，,对,B,点受力分析有,F,N,mg,cos,得,F,N,58 N,由牛顿第三定律可得物体在,B,点对轨道压力大小,F,N,58 N,27/52,(,或利用动能定理,mgh,m,v,2,m,v,C,2,得,v,20 m/s),(2),当物体过,B,点后将传送带撤去，求物体落到地面时速度大小,.,答案,4,3,解析,答案,20 m/s,解析,设物体能够越过,C,点，从,B,到,C,利用动能定理：,从,C,点落到地面，物体做平抛运动，下落高度,h,R,R,cos,L,sin,19.65 m,利用运动学公式：,v,y,2,2,gh,，解得,v,y,m/s,28/52,应用动力学和能量观点分析综合问题,高考题型,3,29/52,例,3,(,齐鲁名校联考,),如图,7,所表示，在某竖直平面内，光滑曲面,AB,与水平面,BC,平滑连接于,B,点，,BC,右端连接一口深为,H,、宽度为,d,深井,CDEF,，一个质量为,m,小球放在曲面,AB,上，可从距,BC,面不一样高度处静止释放小球，已知,BC,段长,L,，小球与,BC,间动摩擦因数为,，取重力加速度,g,10 m/s,2,.,则：,图,7,30/52,(1),若小球恰好落在井底,E,点处，求小球释放点距,BC,面高度,h,1,；,答案,解析,答案,看法析,解析,小球由,A,到,C,，由动能定理得,mgh,mgL,m,v,C,2,自,C,点水平飞出后，由平抛运动规律得,x,v,C,t,y,gt,2,由,得,h,L,若小球恰好落在井底,E,处，则,x,d,，,y,H,代入,式得小球释放点距,BC,面高度为,h,1,L,31/52,(2),若小球不能落在井底，求小球打在井壁,EF,上最小动能,E,kmin,和此时释放点距,BC,面高度,h,2,.,答案,解析,答案,看法析,32/52,解析,若小球不能落在井底，设打在,EF,上动能为,E,k,，则,x,d,小球由,C,到打在,EF,上，由动能定理得,:,代入,v,C,得：,E,k,mgy,当,y,时，,E,k,最小，且,E,kmin,mgd,此时小球释放点距,BC,面高度为,h,2,L,mgy,E,k,m,v,C,2,33/52,技巧点拨,多个运动过程组合实际上是各种物理规律和方法综合应用，分析这种问题时注意要独立分析各个运动过程，而不一样过程往往经过连接点速度建立联络，有时对整个过程应用能量观点处理问题会更简单,.,34/52,5.(,上海市松江区模拟,),如图,8,所表示，,AB,(,光滑,),与,CD,(,粗糙,),为两个对称斜面，斜面倾角均为,，其上部都足够长，下部分别与一个光滑圆弧面,BEC,两端相切，一个物体在离切点,B,高度为,H,处，以初速度,v,0,沿斜面向下运动，物体与,CD,斜面动摩擦因数为,.,对点拓展练,图,8,35/52,(1),物体首次抵达,C,点速度大小；,答案,解析,答案,看法析,36/52,(2),物体沿斜面,CD,上升最大高度,h,和时间,t,；,答案,解析,答案,看法析,解析,物体沿,CD,上升加速度大小,a,g,sin,g,cos,物体从,C,点上升到最高点所用时间,37/52,答案,看法析,解析,情况一：,物体滑上,CD,斜面并匀减速上升最终静止在,CD,斜面某处,.,理由是物体与,CD,斜面动摩擦因数较大,.,情况二：,物体在轨道上做往复运动，在斜面上做匀变速直线运动，最大高度逐步降低，最终在,BEC,圆弧内做周期性往复运动,.,理由是物体与,CD,斜面动摩擦因数较小，在,CD,斜面上克服摩擦力做功，机械能降低，在,BEC,圆弧内只有重力做功，机械能守恒,.,(3),请描述物体从静止开始下滑整个运动情况，并简,要说明理由,.,答案,解析,38/52,高考题精选精练,39/52,题组,1,全国卷真题精选,1.(,多项选择,)(,全国卷,21),如图,9,，小球套在光滑竖直杆上，轻弹簧一端固定于,O,点，另一端与小球相连,.,现将小球从,M,点由静止释放，它在下降过程中经过了,N,点,.,已知在,M,、,N,两点处，弹簧对小球弹力大小相等，且,ONM,OMN,.,在小球从,M,点运动到,N,点过程中,A.,弹力对小球先做正功后做负功,B.,有两个时刻小球加速度等于重力加速度,C.,弹簧长度最短时，弹力对小球做功功率为零,D.,小球抵达,N,点时动能等于其在,M,、,N,两点重力势能差,答案,1,2,3,4,5,6,解析,图,9,40/52,当弹簧水平时，竖直方向力只有重力，加速度为,g,；当弹簧处于原长位置时，小球只受重力，加速度为,g,，则有两个时刻加速度大小等于,g,，选项,B,正确；,弹簧长度最短时，即弹簧水平，弹力与速度垂直，弹力对小球做功功率为零，选项,C,正确；,由动能定理得，,W,F,W,G,E,k,，因,M,和,N,两点处弹簧对小球弹力大小相等，弹性势能相等，则由弹力做功特点知,W,F,0,，即,W,G,E,k,，选项,D,正确,.,1,2,3,4,5,6,解析,因,M,和,N,两点处弹簧对小球弹力大小相等，且,ONM,OMN,4,W,F,1,，,W,f2,2,W,f1,B.,W,F,2,4,W,F,1,，,W,f2,2,W,f1,C.,W,F,2,4,W,F,1,，,W,f2,2,W,f1,D.,W,F,2,4,W,F,1,，,W,f2,2,W,f1,解析,48/52,1,2,3,4,5,6,49/52,解析,由题可得，重力做功,W,G,1 900 J,，则重力势能降低,1 900 J,，故,C,正确，,D,错误；,由动能定理得，,W,G,W,f,E,k,克服阻力做功,W,f,100 J,则动能增加,1 800 J,，故,A,、,B,错误,.,题组,2,各省市真题精选,5.(,四川理综,1),韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠运动员,.,他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿,“,助滑区,”,保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功,1 900 J,，他克服阻力做功,100 J.,韩晓鹏在此过程中,A.,动能增加了,1 900 JB.,动能增加了,2 000 J,C.,重力势能减小了,1 900 J D.,重力势能减小了,2 000 J,答案,1,2,3,4,5,6,解析,50/52,6.(,多项选择,)(,浙江理综,18),我国科学家正在研制航母舰载机使用电磁弹射器,.,舰载机总质量为,3.0,10,4,kg,，设起飞过程中发动机推力恒为,1.0,10,5,N,；弹射器有效作用长度为,100 m,，推力恒定,.,要求舰载机在水平弹射结束时速度大小到达,80 m/s.,弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力,20%,，则,A.,弹射器推力大小为,1.1,10,6,N,B.,弹射器对舰载机所做功为,1.1,10,8,J,C.,弹射器对舰载机做功平均功率为,8.8,10,7,W,D.,舰载机在弹射过程中加速度大小为,32 m/s,2,答案,1,2,3,4,5,6,解析,51/52,1,2,3,4,5,6,解析,设总推力为,F,，位移,x,，阻力,F,阻,20%,F,，对舰载机加速过程由动能定理得,Fx,20%,F,x,m,v,2,，解得,F,1.2,10,6,N,，弹射器推力,F,弹,F,F,发,1.2,10,6,N,1.0,10,5,N,1.1,10,6,N,，,A,正确；,弹射器对舰载机所做功为,W,F,弹,x,1.1,10,6,100 J,1.1,10,8,J,，,B,正确；,弹射器对舰载机做功平均功率,F,弹,4.4,10,7,W,，,C,错误；,依据运动学公式,v,2,2,ax,，得,a,32 m/s,2,，,D,正确,.,52/52,
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