高考物理人教版一轮复习课件第五章专题探究五动力学和能量观点的综合应用.ppt

专题探究五动力学和能量观点的综合应用,考点研析,素养提升,考点研析核心探究重难突破,考点一直线、平抛、圆周运动组合问题,1.解题策略,(1)动力学方法观点:牛顿运动定律、运动学基本规律.(2)能量观点:动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律.,2.解题关键,(1)抓住物理情景中出现的运动状态和运动过程,将物理过程分解成几个简单的子过程.(2)两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带,也是解题的关键.很多情况下平抛运动的末速度的方向是解题的重要突破口.,【典例1】如图所示,将一质量m=0.1kg的小球自水平平台顶端O点水平抛出,小球恰好无碰撞地落到平台右侧一倾角为=53的光滑斜面顶端A并沿斜面下滑,斜面底端B与光滑水平轨道平滑连接,小球以不变的速率过B点后进入BC部分,再进入竖直圆轨道内侧运动.已知斜面顶端与平台的高度差h=3.2m,斜面高H=15m,竖直圆轨道半径R=5m.取sin53=0.8,cos53=0.6,g=10m/s2,求:,(1)小球水平抛出的初速度v0及斜面顶端与平台边缘的水平距离x;,答案:(1)6m/s4.8m,(2)小球从平台顶端O点抛出至落到斜面底端B点所用的时间;,答案:(2)2.05s,(3)若竖直圆轨道光滑,小球运动到圆轨道最高点D时对轨道的压力.,答案:(3)3N,方向竖直向上,【针对训练】如图所示,位于竖直平面内的轨道由抛物线ab,圆心为O的圆弧bcd和斜杆de组成,ab,de分别与圆弧平滑连接且相切于b,d两点,a点为抛物线顶点,b,d两点等高,c点为圆弧的最低点.已知a,b两点间的竖直高度h=1.5m,水平距离x=2.25m,圆弧的半径R=0.8m.现将一质量m=1kg的小圆环套在轨道上,从a点以初速度v0水平向右抛出,小圆环与ab轨道间恰好没有相互作用力,小圆环第一次到达的最高点P与a点等高,小圆环与斜杆de间的动摩擦因数恒为,其他位置摩擦不计,重力加速度g=10m/s2.,(1)求v0的值;,(2)求的值.,考点二应用动力学和能量的观点分析“传送带”问题,1.动力学角度分析,首先要正确分析物体的运动过程,做好受力分析,然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移,找出物体和传送带之间的位移关系.,2.传送带问题中的功能关系分析,(1)功能关系分析:W=Ek+Ep+Q.(2)对W和Q的理解:传送带做的功W=Fx传,其中F为传送带的动力,x传为传送带转过的距离;产生的内能Q=Ffx.,【典例2】(2018宁夏石嘴山模拟)如图所示,水平传送带长L=12m,且以v=5m/s的恒定速率顺时针转动,光滑轨道与传送带的右端B点平滑连接,有一质量m=2kg的物块从距传送带高h=5m的A点由静止开始滑下.已知物块与传送带之间的动摩擦因数=0.5,重力加速度g取10m/s2,求:,核心点拨(1)由运动学公式求出物块向左速度减为零的时间及位移,相对位移等于物块位移与传送带在这段时间内的位移之和.(2)物块向右运动到B点时,需判断物块是先加速后匀速,还是一直向右加速.,(1)物块距传送带左端C的最小距离;(2)物块再次经过B点后滑上曲面的最大高度;(3)在整个运动过程中,物块与传送带间因摩擦而产生的热量.,(3)物块在传送带上向左运动的过程中,相对位移x1=x1+vt1=20m此过程中产生的热量Q1=mgx1=200J,物块在传送带上向右运动的过程,相对位移x2=vt2-x2=2.5m此过程中产生的热量Q2=mgx2=25J,全程产生的热量Q热=Q1+Q2=225J.,答案:(1)2m(2)1.25m(3)225J,反思总结,解决传送带问题的注意点,(1)明确传送带的运动情况,是匀速、匀加速还是存在两段不同的运动过程.(2)弄清物体接触传送带时相对地面的初速度是否为零.(3)判断初始时刻物体与传送带之间的相对运动方向,确定摩擦力的方向.(4)判断当物体与传送带速度相等时,摩擦力的大小、方向是否发生突变.,题组训练,1.水平传送带(多选)如图所示,水平传送带由电动机带动,并始终保持以速度v匀速运动.现将质量为m的某物块无初速度地放在传送带的左端,经过时间t物块保持与传送带相对静止.设物块与传送带间的动摩擦因数为,对于这一过程,下列说法正确的是(),ACD,2.倾斜传送带(2018四川成都模拟)如图(甲)所示,倾斜的传送带以恒定的速率逆时针运行.在t=0时刻,将质量为1.0kg的物块(可视为质点)无初速度地放在传送带的最上端A点,经过1.0s,物块从最下端的B点离开传送带.取沿传送带向下为速度的正方向,则物块的对地速度随时间变化的图像如图(乙)所示(g=10m/s2),求:,(1)物块与传送带间的动摩擦因数;,(2)从A到B的过程中,传送带对物块做的功.,答案:(2)-3.75J,考点三应用动力学和能量观点分析“滑块滑板”问题,1.问题分类,水平面上的“滑块滑板”问题和在斜面上的“滑块滑板”模型.,2.处理方法,往往通过系统内摩擦力的相互作用而改变系统内物体的运动状态,既可由动能定理和牛顿运动定律分析单个物体的运动,又可由能量守恒定律分析动能的变化、能量的转化,在能量转化方面往往用到E内=-E机=fx相对.,【典例3】图(甲)中,质量为m1=1kg的物块叠放在质量为m2=3kg的木板右端.木板足够长,放在光滑的水平面上,木板与物块之间的动摩擦因数为1=0.2.整个系统开始时静止,重力加速度g取10m/s2.,(1)在木板右端施加水平向右的拉力F,为使木板和物块发生相对运动,拉力F至少应为多大?,核心点拨(1)02s内物块所受摩擦力方向向右,2s后物块所受摩擦力方向向左.,解析:(1)把物块和木板看成整体,由牛顿第二定律得F=(m1+m2)a物块与木板将要相对滑动时,1m1g=m1a联立解得F=1(m1+m2)g=8N.,答案:,见解析,核心点拨(2)利用v-t图像,分别求出02s内和24s内物块相对木板的相对位移.,(2)在04s内,若拉力F的变化如图(乙)所示,2s后木板进入2=0.25的粗糙水平面,在图(丙)中画出04s内木板和物块的v-t图像,并求出04s内物块相对木板的位移大小和整个系统因摩擦而产生的内能.,答案:见解析,反思总结,做好两种分析,突破“滑块滑板”类问题,(1)动力学分析:分别对滑块和滑板进行受力分析,求出各自的加速度;从放上滑块到二者速度相等,求出共同速度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:对滑块和滑板分别运用动能定理,或者对系统运用能量守恒定律.要注意区分三个位移:求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑;求摩擦力对滑板做功时用滑板对地的位移x板;求摩擦生热时用相对滑动的位移x相.,1.水平面上的滑块滑板问题(多选)如图所示,质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上,一质量为m的滑块放置在木板左端,滑块与木板间滑动摩擦力大小为Ff,用水平的恒定拉力F作用于滑块.当滑块运动到木板右端时,木板在地面上移动的距离为x,滑块速度为v1,木板速度为v2,下列结论正确的是(),BD,题组训练,解析:由功能原理可知,上述过程中,F做功大小为二者动能与产生的热量之和,选项A错误;其他条件不变的情况下,M越大,M的加速度越小,x越小,选项B正确;其他条件不变的情况下,F越大,滑块的加速度越大,滑块到达右端所用时间越短,选项C错误;其他条件不变的情况下,滑块与木板间产生的热量等于滑动摩擦力与相对位移的乘积,Ff越大,滑块与木板间产生的热量越多,选项D正确.,2.斜面上的滑块滑板问题(多选)水平地面上固定一倾角为=37的足够长的光滑斜面,如图所示,斜面上放一质量为mA=2.0kg、长l=3m的薄板A.质量为mB=1.0kg的滑块B(可视为质点)位于薄板A的最下端,B与A之间的动摩擦因数=0.5.开始时用外力使A,B静止在斜面上,某时刻给滑块B一个沿斜面向上的初速度v0=5m/s,同时撤去外力,已知重力加速度g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8.下列说法正确的是(),CD,素养提升学科素养演练提升,核心素养,【物理方法】相对滑动的物体间,内能的计算,利用Q=Ffx相对计算热量Q时,关键是对相对路程x相对的理解.如果两物体同向运动,x相对为两物体对地位移大小之差;如果两物体反向运动,x相对为两物体对地位移大小之和;如果一个物体相对另一个物体往复运动,则x相对为两物体相对滑行路径的总长度.,【示例】(多选)第一次将一长木板静止放在光滑水平面上,如图(甲)所示,一小铅块(可视为质点)以水平初速度v0由木板左端向右滑动,到达右端时恰能与木板保持相对静止.第二次将长木板分成A,B两块,使B的长度和质量均为A的2倍,并紧挨着放在原水平面上,让小铅块仍以初速度v0由A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,则下列说法正确的是()A.小铅块将从B的右端飞离木板B.小铅块滑到B的右端前已与B保持相对静止C.第一次和第二次过程中产生的热量相等D.第一次过程中产生的热量大于第二次过程中产生的热量,BD,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加速,当小铅块运动到B上后A停止加速,只有B加速,加速度大于第一次的对应过程,故第二次小铅块与B将更早共速,所以小铅块还没有运动到B的右端,二者就已共速,选项A错误,B正确;由于第一次的相对路程大于第二次的相对路程,则第一次过程中产生的热量大于第二次过程中产生的热量,选项C错误,D正确.,【即学即练】(多选)将一质量为1kg的滑块轻轻放置于传送带的左端,已知传送带正以4m/s的速度顺时针运行,滑块与传送带间的动摩擦因数为0.2,传送带左右距离无限长,当滑块放上去2s时,突然断电,传送带以1m/s2的加速度做匀减速运动至停止,则滑块从放上去到最后停下的过程中,下列说法正确的是()A.前2s传送带与滑块之间因摩擦力所产生的热量为8JB.前2s传送带与滑块之间因摩擦力所产生的热量为16JC.2s后传送带与滑块之间因摩擦力所产生的热量为8JD.2s后传送带与滑块之间因摩擦力所产生的热量为0,AD,1.(2018江苏卷,7)(多选)如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端连接一小物块,O点为弹簧在原长时物块的位置.物块由A点静止释放,沿粗糙程度相同的水平面向右运动,最远到达B点.在从A到B的过程中,物块()A.加速度先减小后增大B.经过O点时的速度最大C.所受弹簧弹力始终做正功D.所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功,高考模拟,AD,解析:由A点开始运动时,F弹Ff,合力向右,小物块向右加速运动,弹簧压缩量逐渐减小,F弹减小,由F弹-Ff=ma知,a减小;当运动到F弹=Ff时,a减小为零,此时弹簧仍处于压缩状态,由于惯性,小物块继续向右运动,此时,F弹Ff,小物块做减速运动,且随着压缩量继续减小,F弹与Ff差值增大,即加速度增大;当越过O点后,弹簧被拉伸,此时弹力方向与摩擦力方向相同,有F弹+Ff=ma,随着拉伸量增大,a也增大.故从A到B过程中,物块加速度先减小后增大,在压缩状态F弹=Ff时速度达到最大,选项A正确,B错误.在AO段物块运动方向与弹力方向相同,弹力做正功,在OB段运动方向与弹力方向相反,弹力做负功,选项C错误;由动能定理知,A到B的过程中,弹力做功和摩擦力做功之和为0,选项D正确.,2.(2015天津卷,10)某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图,皮带在电动机的带动下保持v=1m/s的恒定速度向右运动,现将一质量为m=2kg的邮件轻放在皮带上,邮件和皮带间的动摩擦因数=0.5.设皮带足够长,取g=10m/s2,在邮件与皮带发生相对滑动的过程中,求:,(1)邮件滑动的时间