高考物理大二轮专题复习 专题四 第1课时 功能关系在力学中的应用专题突破课件.ppt

专题四功能关系的应用 本专题主要用功能的观点解决物体的运动和带电体 带电粒子 导体棒在电场或磁场中的运动问题 考查的重点有以下几方面 重力 摩擦力 静电力和洛伦兹力的做功特点和求解 与功 功率相关的分析与计算 几个重要的功能关系的应用 动能定理的综合应用 综合应用机械能守恒定律和能量守恒定律分析问题 本专题是高考的重点和热点 命题情景新 联系实际密切 综合性强 侧重在计算题中命题 是高考的压轴题 专题定位 深刻理解功能关系 抓住两种命题情景搞突破 一是综合应用动能定理 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 二是运用动能定理和能量守恒定律解决电场 磁场内带电粒子运动或电磁感应问题 应考策略 第1课时功能关系在力学中的应用 栏目索引 知识方法聚焦 知识回扣 知识方法聚焦 规律方法 直线 曲线 恒力 变力 2 应用动能定理解题的基本思路 选取研究对象 明确它的运动过程 分析研究对象的受力情况和各力做功情况 然后求各个外力做功的 明确物体在运动过程初 末状态的动能ek1和ek2 列出动能定理的方程w合 ek2 ek1 及其他必要的解题方程 进行求解 代数和 2 机械能守恒定律的应用 1 机械能是否守恒的判断 用做功来判断 看重力 或弹簧弹力 以外的其他力做功的代数和是否为 用能量转化来判断 看是否有机械能转化为其他形式的能 对一些 绳子突然绷紧 等问题 机械能一般不守恒 除非题目中有特别说明及暗示 物体间碰撞 零 2 应用机械能守恒定律解题的基本思路 选取研究对象 物体系统 根据研究对象所经历的物理过程 进行 分析 判断机械能是否守恒 恰当地选取参考平面 确定研究对象在运动过程的初 末状态时的机械能 根据机械能守恒定律列方程 进行求解 受力 做功 热点考向例析 考向1力学中的几个重要功能关系的应用 a 物块a重力势能减少mghb 摩擦力对a做的功大于a机械能的增加c 摩擦力对a做的功小于物块a b动能增加之和d 任意时刻 重力对a b做功的瞬时功率大小相等 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 动能的变化又和什么力做功相对应 解析由题意magsin mbg 则ma b上升h 则a下降hsin 则a重力势能的减少量为mag hsin mgh 故a正确 摩擦力对a做的功等于a b机械能的增加量 所以摩擦力对a做的功大于a的机械能增加量 因为系统重力势能不变 所以摩擦力做的功等于系统动能的增加量 故b正确 c错误 任意时刻a b的速率相等 对b 克服重力的瞬时功率pb mgv 对a有 pa magvsin mgv 所以重力对a b做功的瞬时功率大小相等 故d正确 故选a b d 答案abd 注意几个功能关系 重力做的功等于重力势能的变化量 弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化量 重力以外的其他力做的功等于机械能的变化量 合力做的功等于动能的变化量 以题说法 针对训练1 单选 2014 广东 16 图2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 图2 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 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 热点考向例析 考向2动力学方法和动能定理的综合应用 例2如图3甲所示 用固定的电动机水平拉着质量m 2kg的小物块和质量m 1kg的平板以相同的速度一起向右匀速运动 物块位于平板左侧 可视为质点 在平板的右侧一定距离处有台阶阻挡 平板撞上后会立刻停止运动 电动机功率保持p 3w不变 从某时刻t 0起 测得物块的速度随时间的变化关系如图乙所示 t 6s后可视为匀速运动 t 10s时物块离开木板 重力加速度g 10m s2 求 图3 审题突破 平板以相同的速度一起向右匀速运动 隐含什么条件 求平板长度时应该选取哪段过程 电机的牵引力是恒力还是变力 怎么表示其做功的大小 1 平板与地面间的动摩擦因数 为多大 答案0 2 拉力大小为 ft1 滑动摩擦力大小为 ff m m g 由平衡条件可得 m m g 可得 0 2 2 物块在1s末和3s末受到的摩擦力各为多大 物块在2s末之后与平板发生相对运动 之后物块与平板间的摩擦力为滑动摩擦力且大小保持不变 物块在6s后可视为匀速运动 此时物块受到的合力为零 即拉力与滑动摩擦力大小相等方向相反 即 ff2 ft2 10n 物块在3s末时受到的滑动摩擦力大小与6s后受到的摩擦力大小相等 为10n 答案6n10n 3 平板长度l为多少 答案2 416m 1 在应用动能定理解题时首先要弄清物体的受力情况和做功情况 此题特别要注意地面对木板的滑动摩擦力为 m m g 2 应用动能定理列式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 以题说法 针对训练2如图4 传送带a b之间的距离为l 3 2m 与水平面间夹角 37 传送带沿顺时针方向转动 速度恒为v 2m s 在上端a点无初速度放置一个质量为m 1kg 大小可视为质点的金属块 它与传送带的动摩擦因数为 0 5 金属块滑离传送带后 经过弯道 沿半径r 0 4m的光滑圆轨道做圆周运动 刚好能通过最高点e 已知b d两点的竖直高度差为h 0 5m 取g 10m s2 求 图4 1 金属块经过d点时的速度 在从d到e过程中 由动能定理得 答案 vd 2 金属块在bcd弯道上克服摩擦力做的功 a1 10m s2 设经位移x1达到共同速度 v2 2ax1 x1 0 2m 3 2m 继续加速过程中 mgsin mgcos ma2 a2 2m s2x2 l x1 3m 答案3j w 3j 在从b到d过程中 由动能定理 审题破题真题演练 6 综合应用动力学和能量观点分析多过程问题 例3 14分 如图5所示 倾角 30 长l 4 5m的斜面 底端与一个光滑的圆弧轨道平滑连接 圆弧轨道底端切线水平 一质量为m 1kg的物块 可视为质点 从斜面最高点a由静止开始沿斜面下滑 经过斜面底端b后恰好能到达圆弧轨道最高点c 又从圆弧轨道滑回 能上升到斜面上的d点 再由d点由斜面下滑沿圆弧轨道上升 再滑回 这样往复运 动 最后停在b点 已知物块与斜面间的动摩擦因数为 g 10m s2 假设物块经过斜面与圆弧轨道平滑连接处速率不变 求 图5 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 答题模板 解析 1 物块沿斜面下滑时 mgsin mgcos ma 2分 解得 a 2 5m s2 1分 从a到b 物块匀加速运动 由l at2 1分 答题模板 2 因为物块恰好到c点 所以到c点速度为0 设物块到b点的速度为v 解得fn 3mg 30n 1分 由牛顿第三定律可得 物块对轨道的压力为fn 30n 方向向下 1分 答题模板 3 从开始释放至最终停在b处 设物块在斜面上滑行的总路程为s 则mglsin mgscos 0 3分 解得s 9m 1分 点睛之笔 多个运动的组合实际上是多种物理规律和方法的综合应用 分析这种问题时注意要各个运动过程独立分析 而不同过程往往通过连接点的速度建立联系 有时对整个过程应用能量的观点解决问题会更简单 高考现场 限时 15分钟 满分16分 如图6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点的切线方向进人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 6 求 图6 1 小物块到达圆弧轨道末端d点时对轨道的压力 由c点到d点 由动能定理得 小物块在d点 由牛顿第二定律得 答案22 5n 方向竖直向下 由牛顿第三定律 小物块到达圆弧轨道末端d点时对轨道的压力为 fn fn 联立 得 fn 22 5n 方向竖直向下 2 小物块从滑上传送带到第一次离开传送带的过程中产生