3.3专题提升：连接体、多过程及斜面上的动力学问题-2027届高考物理一轮复习课件

第14课时专题提升:连接体、多过程及斜面上的动力学问题考点一连接体问题1.常见连接体类型与特点

类型图示特点弹簧连接体

在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速度不一定相等;在弹簧形变量最大时,两端连接体的速率往往相等叠放连接体

两物体不脱离接触,在垂直接触面方向的分速度总是相等类型图示特点轻绳连接体

轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等轻杆连接体

轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而线速度与转动半径成正比2.连接体问题求解方法

B

考向2

速度关联的连接体典例2

如图所示,用轻质细绳绕过两个光滑轻质滑轮将木箱与重物连接,木箱质量M=8kg,重物质量m=2kg,木箱与地面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。(1)要使装置能静止,木箱与地面间的动摩擦因数μ0需满足什么条件?(2)若木箱与地面间的动摩擦因数μ=0.4,用F=80N的水平拉力将木箱由静止向左拉动位移x=0.5m时,求重物的速度v。

考点二多过程问题1.解决多过程问题的思路(1)将“多过程”分解为许多“子过程”,各“子过程”间由“衔接点”连接。(2)对各“衔接点”进行受力分析和运动分析,必要时画出受力示意图和过程示意图。(3)根据“子过程”“衔接点”的模型特点选择合理的物理规律列方程。(4)分析“衔接点”速度、加速度等的关联,确定各段间的时间关联,并列出相关的辅助方程。(5)联立方程组,分析求解,对结果进行必要的验证或讨论。2.解题关键(1)紧抓两个分析:受力分析和运动过程分析。(2)画出运动情境示意图帮助分析运动过程。典例3

如图所示为四旋翼无人机,它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用。一架质量为m=1kg的无人机,其动力系统所能提供的最大升力F=18N,运动过程中所受空气阻力大小恒定,无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞,在t=3s时离地面的高度为h=27m(g取10m/s2)。(1)求上升过程中加速度a大小;(2)运动过程中所受空气阻力Ff大小;(3)假设由于动力系统故障,悬停在离地面高度H=28.8m的无人机突然失去升力而坠落,经时间t1在遥控设备的干预下故障解除,动力系统重新启动提供向上最大升力。为了使无人机不坠落到地面,求无人机从开始下落到恢复升力的最长时间t1。答案

(1)6m/s2

(2)2N

(3)2s考点三斜面上的动力学问题

2.粗糙斜面(1)物体不受外力①物体下滑或静止μ=tanθ,Ff=mgsinθ,物体匀速下滑或静止,加速度a=0。μ<tanθ,f<mgsinθ,物体加速下滑时,加速度a=g(sinθ-μcosθ)。μ>tanθ,f>mgsinθ,物体若无初速度将静止于斜面上;物体向下减速下滑,加速度a=g(μcosθ-sinθ)。②物体上滑物块沿斜面向上做匀减速运动,滑动摩擦力沿斜面向下,滑动摩擦力f=μmgcosθ,加速度沿斜面向下,a=g(μcosθ+sinθ)。(2)物体受外力①外力平行于斜面条件结论加速度a沿斜面向上平行斜面方向:F-mgsinθ-μFN=ma垂直斜面方向:FN=mgcosθ加速度a沿斜面向下平行斜面方向:mgsinθ+μFN-F=ma垂直斜面方向:FN=mgcosθ加速度a等于零平行斜面方向:F=mgsinθ+μFN垂直斜面方向:FN=mgcosθ②外力与斜面夹角为α条件结论加速度a沿斜面向上平行斜面方向:Fcosα-mgsinθ-μFN=ma垂直斜面方向:Fsinα+FN=mgcosθ加速度a沿斜面向下平行斜面方向:mgsinθ+μFN-Fcosα=ma垂直斜面方向:Fsinα+FN=mgcosθ加速度a等于零平行斜面方向:Fcosα=mgsinθ+μFN垂直斜面方向:Fsinα+FN=mgcosθ考向1

物体在斜面上不受外力的运动问题典例4

如图,在倾角37°、足够长的斜面上有一个质量为1kg的物体,物体与斜面之间的动摩擦因数为0.5,今给物体以沿斜面向上的初速度v0=10m/s使其从斜面底端向上滑行,已知g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,计算结果可以保留根号。(1)画出物体上滑过程中的受力分析图;(2)求物体向上滑行的最大距离;(3)求物体在斜面上向上滑行时间t1与物体在斜面上向下滑行到初始位置的时间t2的比值。

对点演练1

如图所示,在竖直平面内建立直角坐标系xOy,该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道,其中A、C、M三点处于同一个圆上,C是圆上任意一点,A、M分别为此圆与y轴、x轴的切点,B点在y轴上且在A点上方,O'为圆心。现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放,它们将沿轨道运动到M点。如所用时间分别为tA、tB、tC,则tA、tB、tC的大小关系是(

)A.tA<tC<tBB.tA=tC<tBC.tA=tC=tBD.由于C点的位置不确定,无法比较时间大小关系B考向2

物体在斜面上受外力时的运动问题典例5

如图所示,质量m=5kg的物体放在一倾角为30°的固定斜面上,轻推一下物体,恰能沿斜面匀速下滑。对物体施加一大小为F、方向水平向右的恒力,物体恰能沿斜面匀速向上滑行。g取10m/s2。试求:(1)物体与斜面间的动摩擦因数;(2)水平推力F的大小。

对点演练2

如图所示,倾角为θ=37°的斜面体C固定于水平面上,质量mB=5kg的物体B置于斜面上,与斜面的动摩擦因数μ=0.5;物体B通过细绳跨过光滑的定滑轮与物体A相连接,连接B的一段细绳与斜面平行,滑轮通过轻杆固定在天花板上。重力加速度g取10m/s2(sin37°=0.6,cos37°=0.8)。(1)