2017年高考物理一轮复习课件 能力课时（7）应用动力学观点和能量观点突破多过程综合问题

2017年高考物理一轮复习课件 能力课时（7）应用动力学观点和能量观点突破多过程综合问题内容摘要：

1、能力课时 7 应用动力学观点和能量观点 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 和圆周运动组合问题 这类模型一般各阶段的运动过程具有独立性，只要对不同过程分别选用相应规律即可，两个相邻的过程连接点的速度是联系两过程的纽带。 很多情况下平抛运动末速度的方向是解决问题的重要突破口。 【 例 1】 滑板运动是极限运动的鼻祖 ， 许多极限运动项目均由滑板项目延伸而来。 如图 1所示是滑板运动的轨道 ， 点 ， 圆心角为 60 ， 半径 水平轨道 m。 一运动员从轨道上的 m/ 在 C， 经 到达 然后返回。 已知运动员和滑板的总质量为 60 B、 ，且 h 2 m， H 2. 2、8 m， 0 m/求： 图 1 (1)运动员从 点时的速度大小 (2)轨道 ； (3)通过计算说明，第一次返回时，运动员能否回到 能，请求出回到 不能，则最后停在何处。 解析 (1) 由题意可知： vB0 解得： 2 6 m/ s。 (2) 从 B 点到 E 点，由动能定理可得： 0 12m 由 代入数据可得： (3) 运动员能到达左侧的最大高度为 h ，从 B 到第一次返回左侧最高处，根据动能定理 2 0 12m h 1.8 m h 2 m 所以第一次返回时，运动员不能回到 B 点。 设运动员从 B 点运动到停止，在 的总路程为 s ，由动能定理可得： 0 12m 解得 s 30. 4 m 3、 因为 s 3 s 6.4 m ，经分析可知运动员最后停在 D 点左侧 6.4 或 C 点右侧 1.6 m 处 )。 答案 (1)6 m/s (2)3)不能 最后停在 .4 .6 方法提炼 力学综合题中多过程问题的分析思路 (1)对力学综合题中的多过程问题 ， 关键是抓住物理情境中出现的运动状态与运动过程 ， 将物理过程分解成几个简单的子过程。 (2)找出各阶段是由什么物理量联系起来的，然后对于每一个子过程分别进行受力分析、过程分析和能量分析，选择合适的规律列出相应的方程求解。 【变式训练】 1 . (2015 重庆理综， 8) 同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图 2 所示的 4、实验装置，图中水平放置的底板上竖直地固定有 M 板和 N 板。 M 板上部有一半径为 R 的14圆弧形的粗糙轨道， P 为最高点， Q 为最低点， Q 点处的切线水平，距底板高为 H。 N 板上固定有三个圆环。 将质量 为 m 的小球从 P 处静止释放，小球运动至 Q 飞出后无阻碍地通过各圆环中心，落到底板上距 Q 水平距离为 L 处，不考虑空气阻力，重力加速度为 g。 求： 图 2 (1) 距 Q 水平距离为 ( 2 ) 小球运动到 Q 点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向； (3) 摩擦力对小球做的功。 解析 (1) 小球在 Q 点处的速度为 Q 到距 Q 水平距离为到底板上的时间为 5、t ，距 Q 水平距离为h ，由平抛运动规律得 L H 12 H h 12 联立 式解得 h 34H (2) 联立 式解得 在 Q 点处对球由牛顿第 二定律得 m 联立 式解得 1 R) 由牛顿第三定律得小球对轨道的压力大小为 1 R) 方向竖直向下 (3) 从 P 到 Q 对小球由动能定理得 2m 联立 式解得 R ) 答案 (1)34H (2) 1 R) ，方向竖直向下 (3) R ) 突破二 应用动力学和能量观点分析传送带、滑块 木板模型 传送带、滑块 木板的问题是和实际联系较紧密且较难的物理模 型，是高中阶段必须掌握的重要内容。 解决此类问题的关键是对物体进行动态分析和终态推断，灵活巧妙 6、地从能量的观点和力的观点来揭示其本质、特征，列方程联立求解。 【 例 2】 如图 3所示 ， 质量为 M 8 在木板左端施加 F 12 当木板向右运动的速度达到 1.5 m/ 在其右端轻轻放上一个大小不计 、 质量为 m 2 铁块与木板间的动摩擦因数 木板足够长 ， 取 g 10 m/求： 图 3 (1)当二者达到相同速度时 ， 木板对铁块以及铁块对木板所做的功； (2)当二者达到相同速度时，木板和铁块之间因摩擦所产生的热量。 第一步：读题 建模 (滑块 木板模型 ) 第二步：分析 将解题过程问题化 (大题小做 ) 放上铁块后 ， 铁块 、 木板的加速度分别为多少。 对铁块： g 2_m/木 7、板： F 1_m/ 二者何时达到共同速度。 共同速度为多少。 v v v 3_m/s， t 从放上铁块到二者速度相同，铁块、木板的位移分别为多少。 铁块位移 x 1 v2 t _ m ，木板位移 x 2 v 0 v2 t _ m 木板对铁块及铁块对木板所做的功分别为多少。 9_J， 木板和铁块之间因摩擦所产生的热量为多少。 Q mg( 析 (1)放上铁块后，铁块加速度 g 2 m/向向右 ) 木板加速度 a 2 F 1 m/ 方向向右 ) 二者达到共同速度 v 所用时间 t v v 0a 2解得 v 3 m/ s ， t s 从放上铁块到二者速度相同，铁块位移 x 1 m 木板位移 x 8、 2 v 0 m 木板对铁块做的功 W 1 9 J 铁块对木板做的功 W 2。 (2) 木板和铁块之间因摩擦所产生的热量 Q x 2 x 1 )。 答案 (1)9 J (2) 【 拓展延伸 】 在 【 例 2】 中 ， 若木板与水平面间的动摩擦因数 当铁块与木板达相同速度时 ， 木板 、 铁块以及水平面组成的系统因摩擦所产生的热量是多少。 解析 铁块加速度不变 ， 仍为 g 2 m/向向右 ) 木板加速度 a 2 F （ m M ） m/方向向左 ) 二者达到共同速度 v 时所用时间 t v v 0a 2解得 v 43m/s ， t 23s 从放上铁块到二者速度相同，铁块位移 x 1 4 9、9m 木板位移 x 2 v 0 1718m 系统因摩擦所产生的热量 Q x 2 x 1 ) ( m M ) 1039J。 答案 1039 J 反思提升 作好两分析，突破滑块 木板 ( 传送带 ) 类问题 1 . 动力学分析： 分别对滑块和木板进行受力分析，根据牛顿第二定律求出各自的加速度；从放上滑块到二者速度相等，所用时间相等，由 t v 和所用时间 t ，然后由位移公式可分别求出二者的位移。 2 . 功和能分析： 对滑块和木板分别运用动能定理，或者对系统运用能量守恒定律。 如图 4 所示，要注意区分三个位移： 图 4 求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移 求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移 10、 求摩擦生热时用相对滑动的位移 【 变式训练 】 2.滑块 木板模型 (多选 )(2016江西九江一模 )将一长木板静止放在光滑的水平面上，如图 5甲所示，一个小铅块 (可视为质点 )以水平初速度 达右端时恰能与木板保持相对静止。 现将木板分成 两段，使 的 2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度 的左端开始向右滑动，如图乙所示。 若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列有关说法正确的是 ( ) 图 5 的右端飞离木板 的右端前就与木板 乙两图所示的过程中产生的热量相等 解析 在第一次小铅块运动过程中 ， 小铅块与木板之间的摩擦力使整个木板一直加速 ， 第二次小铅块先使整个木板 11、加速 ， 运动到部分停止加速 ， 只有 加速度大于第一次的对应过程 ， 故第二次小铅块与 所以小铅块还没有运动到 两者速度就已经相同 ， 选项 据摩擦力乘相对路程等于产生的热量 ， 第一次的相对路程大小大于第二次的相对路程大小 ， 则图甲所示的过程产生的热量大于图乙所示的过程产生的热量 ， 选项 答案 . 传送带模型 如图 6 所示，与水平面夹角为 30 的倾斜传送带始终绷紧，传送带下端 A 点与上端 B 点间的距离为 L 4 m ，传送带以恒定的速率 v 2 m/ s 向上运动。 现将一质量为 1 k 处，已知物体与传送带间的动摩擦因数 32，取 g 10 m/ ： 图 6 (1)物体从 共需多少时间。 (2)电动机因传送该物体多消耗的电能。 解析 ( 1) 物体无初速度放在 A 处后，因 mg mg ，则物体沿传送带向上做匀加速直线运动。 加速度 a mg mg m 2.5 m/ t10.8 s。