高考物理一轮复习 第5章 机械能 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课件.ppt

能力课时能力课时7　应用动力学观点和能量观点　应用动力学观点和能量观点 　　　　　　　　　　突破多过程综合问题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和圆周运动组合问题这类模型一般各模型一般各阶段的运段的运动过程具有独立性，只要程具有独立性，只要对不同不同过程程分分别选用相用相应规律即可，两个相律即可，两个相邻的的过程程连接点的速度是接点的速度是联系系两两过程的程的纽带很多情况下平抛运很多情况下平抛运动末速度的方向是解决末速度的方向是解决问题的重要突破口的重要突破口【【例例1】】　　滑滑板板运运动是是极极限限运运动的的鼻鼻祖祖，，许多多极极限限运运动项目目均均由由滑滑板板项目目延延伸伸而而来来如如图1所所示示是是滑滑板板运运动的的轨道道，，BC和和DE是是两两段段光光滑滑圆弧弧形形轨道道，，BC段段的的圆心心为O点点，，圆心心角角为60°，，半半径径OC与与水水平平轨道道CD垂垂直直，，水水平平轨道道CD段段粗粗糙糙且且长8 m一一运运动员从从轨道道上上的的A点点以以3 m/s的的速速度度水水平平滑滑出出，，在在B点点刚好好沿沿轨道道的的切切线方方向向滑滑入入圆弧弧形形轨道道BC，，经CD轨道道后后冲冲上上DE轨道道，，到到达达E点点时速速度度减减为零零，，然然后后返返回回。

已已知知运运动员和和滑滑板板的的总质量量为60 kg，，B、、E两两点点与与水水平平面面CD的的竖直直高高度度分分别为h和和H，，且且h＝＝2 m，，H＝＝2.8 m，，g取取10 m/s2求：图图1(1)运运动员从从A运运动到达到达B点点时的速度大小的速度大小vB；；(2)轨道道CD段的段的动摩擦因数摩擦因数μ；；(3)通通过计算算说明，第一次返回明，第一次返回时，运，运动员能否回到能否回到B点？如能，点？如能，请求出回到求出回到B点点时的速度的大小；如不能，的速度的大小；如不能，则最后停在何最后停在何处？？答案答案　　(1)6 m/s　　(2)0.125　　(3)不能　最后停在不能　最后停在D点左点左侧6.4 m处(或或C点右点右侧1.6 m处)方法提炼方法提炼力学综合题中多过程问题的分析思路力学综合题中多过程问题的分析思路(1)对对力力学学综综合合题题中中的的多多过过程程问问题题，，关关键键是是抓抓住住物物理理情情境境中中出出现现的的运运动动状状态态与与运运动动过过程程，，将将物物理理过过程程分分解解成成几几个个简简单单的的子子过过程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。

规律列出相应的方程求解图图2突破二　应用动力学和能量观点分析传送带、滑块突破二　应用动力学和能量观点分析传送带、滑块—　　　　　　　　 木板模型木板模型1.方法技巧方法技巧　　传送送带、滑、滑块—木板的木板的问题是和是和实际联系系较紧密且密且较难的物理的物理模模　　型，是高中型，是高中阶段必段必须掌握的重要内容解决此掌握的重要内容解决此类问题的关的关键是是对物体物体进行行动态分析和分析和终态推断，灵活巧妙地从能量的推断，灵活巧妙地从能量的观点和力的点和力的观点来揭示其本点来揭示其本质、特征，列方程、特征，列方程联立求解2.解题模板解题模板【【例例2】】　　如如图3所所示示，，质量量为M＝＝8 kg的的长木木板板放放在在光光滑滑水水平平面面上上，，在在木木板板左左端端施施加加F＝＝12 N的的水水平平推推力力，，当当木木板板向向右右运运动的的速速度度达达到到v0＝＝1.5 m/s时，，在在其其右右端端轻轻放放上上一一个个大大小小不不计、、质量量为m＝＝2 kg的的铁块，，铁块与与木木板板间的的动摩摩擦擦因因数数μ＝＝0.2，，木木板板足足够长，，取取g＝＝10 m/s2求：图图3(1)当当二二者者达达到到相相同同速速度度时，，木木板板对铁块以以及及铁块对木木板板所所做做的功；的功；(2)当二者达到相同速度当二者达到相同速度时，木板和，木板和铁块之之间因摩擦所因摩擦所产生的生的热量。

量第一步：读题第一步：读题――→→建模建模(滑块滑块—木板模型木板模型)第二步：分析第二步：分析――→→将解题过程问题化将解题过程问题化(大题小做大题小做)①①放上铁块后，铁块、木板的加速度分别为多少？放上铁块后，铁块、木板的加速度分别为多少？对铁块：对铁块：μmg＝＝ma1，，a1＝＝μg＝＝2__m/s2对木板：对木板：F－－μmg＝＝Ma2，，a2＝＝1__m/s2②②二者何时达到共同速度？共同速度为多少？二者何时达到共同速度？共同速度为多少？v－－v0＝＝a2t，，v＝＝a1t，，v＝＝3__m/s，，t＝＝1.5__s③③从放上铁块到二者速度相同，铁块、木板的位移分别为多少？从放上铁块到二者速度相同，铁块、木板的位移分别为多少？④④木板对铁块及铁块对木板所做的功分别为多少？木板对铁块及铁块对木板所做的功分别为多少？W1＝＝μmgx1＝＝9__J，，W2＝－＝－μmgx2＝－＝－13.5__J⑤⑤木板和铁块之间因摩擦所产生的热量为多少？木板和铁块之间因摩擦所产生的热量为多少？Q＝＝μmg(x2－－x1)＝＝4.5__J解析　解析　(1)放上铁块后，铁块加速度放上铁块后，铁块加速度a1＝＝μg＝＝2 m/s2(方向向右方向向右)答案　答案　(1)9 J　－　－13.5 J　　(2)4.5 J【拓展延伸】【拓展延伸】　　在在【【例例2】】中中，，若若木木板板与与水水平平面面间的的动摩摩擦擦因因数数μ′＝＝0.1，，当当铁块与与木木板板达达相相同同速速度度时，，木木板板、、铁块以以及及水水平平面面组成成的的系系统因因摩摩擦擦所所产生的生的热量是多少？量是多少？　　解析解析　铁块加速度不变，仍为　铁块加速度不变，仍为a1＝＝μg＝＝2 m/s2(方向向右方向向右)图图4①①求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑滑；；②②求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移x板板；；③③求摩擦生热时用相对滑动的位移求摩擦生热时用相对滑动的位移x相相。

【变式训练】【变式训练】2.[滑块滑块——木板模型木板模型](多选多选)(2016·江西九江一模江西九江一模)将一将一长木板静止木板静止放在光滑的水平面上，如放在光滑的水平面上，如图5甲所示，一个小甲所示，一个小铅块(可可视为质点点)以水平初速度以水平初速度v0由木板左端向右滑由木板左端向右滑动，到达右端，到达右端时恰能与木板保恰能与木板保持相持相对静止现将木板分成将木板分成A和和B两段，使两段，使B的的长度和度和质量均量均为A的的2倍，并倍，并紧挨着放在原水平面上，挨着放在原水平面上，让小小铅块仍以初速度仍以初速度v0由木由木板板A的左端开始向右滑的左端开始向右滑动，如，如图乙所示若小乙所示若小铅块相相对滑滑动过程程中所受的摩擦力始中所受的摩擦力始终不不变，，则下列有关下列有关说法正确的是法正确的是(　　　　)图图5A.小小铅块将从木板将从木板B的右端的右端飞离木板离木板B.小小铅块滑到木板滑到木板B的右端前就与木板的右端前就与木板B保持相保持相对静止静止C.甲、乙两甲、乙两图所示的所示的过程中程中产生的生的热量相等量相等D.图甲所示的甲所示的过程程产生的生的热量大于量大于图乙所示的乙所示的过程程产生的生的热量量解解析析　　在在第第一一次次小小铅铅块块运运动动过过程程中中，，小小铅铅块块与与木木板板之之间间的的摩摩擦擦力力使使整整个个木木板板一一直直加加速速，，第第二二次次小小铅铅块块先先使使整整个个木木板板加加速速，，运运动动到到B部部分分上上后后A部部分分停停止止加加速速，，只只有有B部部分分加加速速，，加加速速度度大大于于第第一一次次的的对对应应过过程程，，故故第第二二次次小小铅铅块块与与B木木板板将将更更早早达达到到速速度度相相等等，，所所以以小小铅铅块块还还没没有有运运动动到到B的的右右端端，，两两者者速速度度就就已已经经相相同同，，选选项项A错错误误，，B正正确确；；根根据据摩摩擦擦力力乘乘相相对对路路程程等等于于产产生生的的热热量量，，第第一一次次的的相相对对路路程程大大小小大大于于第第二二次次的的相相对对路路程程大大小小，，则则图图甲甲所所示示的的过过程程产产生生的的热热量大于图乙所示的过程产生的热量，选项量大于图乙所示的过程产生的热量，选项C错误，错误，D正确。

正确答案答案　　BD图图6(1)物体从物体从A运运动到到B共需多少共需多少时间？？(2)电动机因机因传送送该物体多消耗的物体多消耗的电能答案　答案　(1)2.4 s　　(2)28 J1.如如图7所所示示，，半半径径R＝＝0.4 m的的光光滑滑圆弧弧轨道道BC固固定定在在竖直直平平面面内内，，轨道道的的上上端端点点B和和圆心心O的的连线与与水水平平方方向向的的夹角角θ＝＝30°，，下下端端点点C为轨道道的的最最低低点点且且与与粗粗糙糙水水平平面面相相切切，，一一根根轻质弹簧簧的的右右端端固固定定在在竖直直挡板板上上质量量m＝＝0.1 kg的的小小物物块(可可视为质点点)从从空空中中A点点以以v0＝＝2 m/s的的速速度度被被水水平平抛抛出出，，恰恰好好从从B点点沿沿轨道道切切线方方向向进入入轨道道，，经过C点点后后沿沿水水平平面面向向右右运运动至至D点点时，，弹簧簧被被压缩至至最最短短，，C、、D两两点点间的的水水平平距距离离L＝＝1.2 m，，小小物物块与与水水平平面面间的的动摩擦因数摩擦因数μ＝＝0.5，，g取取10 m/s2求：图图7(1)小物小物块经过圆弧弧轨道上道上B点点时速度速度vB的大小；的大小；(2)小物小物块经过圆弧弧轨道上道上C点点时对轨道的道的压力大小；力大小；(3)弹簧的簧的弹性性势能的最大能的最大值Epm。

答案答案　　(1)4 m/s　　(2)8 N　　(3)0.8 J2.如如图8所所示示，，一一质量量为m＝＝1 kg的的可可视为质点点的的滑滑块，，放放在在光光滑滑的的水水平平平平台台上上，，平平台台的的左左端端与与水水平平传送送带相相接接，，传送送带以以v＝＝2 m/s的的速速度度沿沿顺时针方方向向匀匀速速转动(传送送带不不打打滑滑)现将将滑滑块缓慢慢向向右右压缩轻弹簧簧，，轻弹簧簧的的原原长小小于于平平台台的的长度度，，滑滑块静静止止时弹簧簧的的弹性性势能能为Ep＝＝4.5 J，，若若突突然然释放放滑滑块，，滑滑块向向左左滑滑上上传送送带已已知知滑滑块与与传送送带间的的动摩摩擦擦因因数数为 μ＝＝0.2，，传送送带足足够长，取，取g＝＝10 m/s2求：图图8(1)滑滑块第一次滑上第一次滑上传送送带到离开到离开传送送带所所经历的的时间；；(2)滑滑块第一次滑上第一次滑上传送送带到离开到离开传送送带由于摩擦由于摩擦产生的生的热量(2)滑块向左运动滑块向左运动x1的位移时，传送带向右的位移为的位移时，传送带向右的位移为x1′＝＝vt1＝＝3 m则则Δx1＝＝x1′＋＋x1＝＝5.25 m滑块向右运动滑块向右运动x2时，传送带向右位移为时，传送带向右位移为x2′＝＝vt2＝＝2 m则则Δx2＝＝x2′－－x2＝＝1 mΔx＝＝Δx1＋＋Δx2＝＝6.25 m则产生的热量为则产生的热量为Q＝＝μmg·Δx＝＝12.5 J。

答案　答案　(1)3.125 s　　(2)12.5 J3.(2015·福福建建理理综综，，21)如如图9，，质量量为M的的小小车静静止止在在光光滑滑水水平平面面上上，，小小车AB段段是是半半径径为R的的四四分分之之一一圆弧弧光光滑滑轨道道，，BC段段是是长为L的的水水平平粗粗糙糙轨道道，，两两段段轨道道相相切切于于B点点一一质量量为m的的滑滑块在小在小车上从上从A点由静止开始沿点由静止开始沿轨道滑下，重力加速度道滑下，重力加速度为g图图9(1)若固定小若固定小车，求滑，求滑块运运动过程中程中对小小车的最大的最大压力大小；力大小；。