高考物理 考前三个月 专题五 功能关系在力学中的应用精讲课件 新人教版.ppt

专题5 功能关系在力学中的应用 第一部分专题复习篇 功和功率 动能和动能定理 机械能守恒定律 能量守恒定律是力学的重点 也是高考考查的重点 常以选择题 计算题的形式出现 考题常与生产生活实际联系紧密 题目的综合性较强 应考策略 深刻理解功能关系 综合应用动能定理 机械能守恒定律和能量守恒定律 结合动力学方法解决多运动过程问题 高考定位 目录索引 考题1力学中的几个重要功能关系的应用 考题2动力学方法和动能定理的综合应用 考题3综合应用动力学和能量观点分析多过程问题 考题1力学中的几个重要功能关系的应用 多选 如图1所示 足够长粗糙斜面固定在水平面上 物块a通过平行于斜面的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连 b的质量为m 开始时 a b均静止且a刚好不受斜面摩擦力作用 现对b施加竖直向下的恒力f 使a b做加速运动 则在b下降h高度过程中 例1 图1 a a的加速度为b a的重力势能增加mghc 绳的拉力对a做的功等于a机械能的增加d f对b做的功与摩擦力对a做的功之和等于a b动能的增加审题突破重力势能的变化和什么力做功相对应 机械能的变化和什么力做功相对应 动能的变化相对应 答案bd 1 多选 如图2所示 质量为m 长度为l的小车静止在光滑水平面上 质量为m的小物块 可视为质点 放在小车的最左端 现用一水平恒力f作用在小物块上 使小物块从静止开始做匀加速直线运动 小物块和小车之间的摩擦力为ff 小物块滑到小车的最右端时 小车运动的距离为x 此过程中 以下结论正确的是 图2 突破训练 a 小物块到达小车最右端时具有的动能为 f ff l x b 小物块到达小车最右端时 小车具有的动能为ffxc 小物块克服摩擦力所做的功为ff l x d 小物块和小车增加的机械能为fx解析小物块受到的合外力是f ff 位移为l x 由动能定理可得小物块到达小车最右端时具有的动能为 f ff l x 同理小车的动能也可由动能定理得出为ffx 由于小物块和小车间的滑动摩擦力产生内能 小物块和小车增加的机械能小于fx 答案abc 2 单选 2014 广东 16 图3是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图 图中 和 为楔块 和 为垫板 楔块与弹簧盒 垫板间均有摩擦 在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中 a 缓冲器的机械能守恒b 摩擦力做功消耗机械能c 垫板的动能全部转化为内能d 弹簧的弹性势能全部转化为动能 图3 解析由于车厢相互撞击弹簧压缩的过程中存在克服摩擦力做功 所以缓冲器的机械能减少 选项a错误 b正确 弹簧压缩的过程中 垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性势能 选项c d错误 答案b 3 多选 如图4甲所示 一倾角为37 的传送带以恒定速度运行 现将一质量m 1kg的小物体抛上传送带 物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示 取沿传送带向上为正方向 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 则下列说法正确的是 图4 方法提炼 几个重要的功能关系1 重力的功等于重力势能的变化 即wg ep 2 弹力的功等于弹性势能的变化 即w弹 ep 3 合力的功等于动能的变化 即w ek 4 重力 或弹簧弹力 之外的其他力的功等于机械能的变化 即w其他 e 5 一对滑动摩擦力做的功等于系统中内能的变化 即q ffl相对 光滑圆轨道和两倾斜直轨道组成如图5所示装置 其中直轨道bc粗糙 直轨道cd光滑 两轨道相接处为一很小的圆弧 质量为m 0 1kg的滑块 可视为质点 在圆轨道上做圆周运动 到达轨道最高点a时的速度大小为v 4m s 当滑块运动到圆轨道与直轨道bc的相切处b时 脱离圆轨道开始沿倾斜直轨道bc滑行 到达轨道cd上的d点时速度为零 若滑块变换轨道瞬间的能量损失可忽略不计 已知圆轨道的 考题2动力学方法和动能定理的综合应用 例2 图5 半径为r 0 25m 直轨道bc的倾角 37 其长度为l 26 25m d点与水平地面间的高度差为h 0 2m 取重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 求 1 滑块在圆轨道最高点a时对轨道的压力大小 2 滑块与直轨道bc间的动摩擦因数 3 滑块在直轨道bc上能够运动的时间 审题突破 1 在圆轨道最高点a处滑块受到的重力和轨道的支持力提供向心力 由牛顿第二定律即可求解 2 从a点到d点重力与摩擦力做功 全程由动能定理即可求解 3 分别对上滑的过程和下滑的过程中使用牛顿第二定律 求得加速度 然后结合运动学的公式 即可求得时间 解析 1 在圆轨道最高点a处对滑块 由牛顿第二定律得 mg fn m得fn m g 5 4n由牛顿第三定律得滑块在圆轨道最高点a时对轨道的压力大小为5 4n 2 从a点到d点全程 由动能定理得 mg r rcos lsin h mgcos l 0 mv2 4 如图6 a 所示 一物体以一定的速度v0沿足够长斜面向上运动 此物体在斜面上的最大位移与斜面倾角的关系由图 b 中的曲线给出 设各种条件下 物体运动过程中的摩擦系数不变 g 10m s2 试求 图6 突破训练 方法提炼 1 应用动力学分析问题时 一定要对研究对象进行正确的受力分析 结合牛顿运动定律和运动学公式分析物体的运动 2 应用动能定理时要注意运动过程的选取 可以全过程列式 也可以分过程列式 1 如果在某个运动过程中包含有几个不同运动性质的阶段 如加速 减速阶段 可以分段应用动能定理 也可以对全程应用动能定理 一般对全程列式更简单 2 因为动能定理中功和动能均与参考系的选取有关 所以动能定理也与参考系的选取有关 在中学物理中一般取地面为参考系 3 动能定理通常适用于单个物体或可看成单个物体的系统 如果涉及多物体组成的系统 因为要考虑内力做的功 所以要十分慎重 在中学阶段可以先分别对系统内每一个物体应用动能定理 然后再联立求解 考题3综合应用动力学和能量观点分析多过程问题 审题破题真题演练 例3 图7 1 物块经多长时间第一次到b点 2 物块第一次经过b点时对圆弧轨道的压力 3 物块在斜面上滑行的总路程 思维导图 18分 如图8所示 有一个可视为质点的质量为m 1kg的小物块 从光滑平台上的a点以v0 1 8m s的初速度水平抛出 到达c点时 恰好沿c点的切线方向进入固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道 最后小物块无碰撞地滑上紧靠轨道末端d点的足够长的水平传送带 已知传送带上表面与圆弧轨道末端切线相平 传送带沿顺时针方向匀速运行的速度为v 3m s 小物块与传送带间的动摩擦因数 0 5 圆弧轨道的半径为r 2m c点和圆弧的圆心o点连线与竖直方向的夹角 53 不计空气阻力 重力加速度g 10m s2 sin53 0 8 cos53 0