2017版新步步高高考物理江蘇專用大一輪復習講義課件第5章-專題三-動力學和能量觀點的綜合應用

1、考點一,考點二,考點三,限時自測,練出高分,1.多運動組合問題主要是指直線運動、平拋運動和豎直面內(nèi) 的組合問題.2.解題策略(1)動力學方法觀點： 、運動學基本規(guī)律.(2)能量觀點： 、機械能守恒定律、能量守恒定律.3.解題關(guān)鍵(1)抓住物理情景中出現(xiàn)的運動狀態(tài)和

2、 ，將物理過程分解成幾個簡單的子過程.(2)兩個相鄰過程連接點的 是聯(lián)系兩過程的紐帶，也是解題的關(guān)鍵.很多情況下平拋運動的末速度的方向是解題的重要突破口.,圓周運動,牛頓運動定律,動能定理,運動過程,速度,【考點逐項排查】,,答案,1.如圖所示，設(shè)一個質(zhì)量m＝50 kg的跳臺花樣滑雪運動員(可看成質(zhì)點)，從靜止開始沿斜面雪道從A點滑下，沿切線從B點進入半徑R＝15 m的光滑豎直平面圓軌

3、道BPC，通過軌道最高點C水平飛出，經(jīng)t＝2 s落到斜面雪道上的D點，其速度方向與斜面垂直，斜面與水平面的夾角θ＝37°，運動員與雪道之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.075，不計空氣阻力，當?shù)氐闹亓铀俣萭取10 m/s2，sin 37°＝0.60，cos 37°＝0.80.試求：(1)運動員運動到C點時的速度大小vC；,vC,vD,【題組階梯突破】,,解析答案,,2,1,3,(2)運動員在圓軌道最低點P受到軌道

4、支持力的大小FN；(3)A點距過P點的水平地面的高度h.,,解析答案,,2,1,3,2.水上滑梯可簡化成如圖所示的模型：傾角為θ＝37°斜滑道AB和水平滑道BC平滑連接，起點A距水面的高度H＝7.0 m，BC長d＝2.0 m，端點C距水面的高度h＝1.0 m.一質(zhì)量m＝50 kg的運動員從滑道起點A點無初速度地自由滑下，運動員與AB、BC間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.10，(cos 37°＝0.8，sin 37

5、°＝0.6，運動員在運動過程中可視為質(zhì)點)求：(1)運動員沿AB下滑時加速度的大小a；(2)運動員從A滑到C的過程中克服摩擦力所做的功W和到達C點時速度的大小v；(3)保持水平滑道左端點在同一豎直線上，調(diào)節(jié)水平滑道高度h和長度d到圖中B′C′位置時，運動員從滑梯平拋到水面的水平位移最大，求此時滑道B′C′距水面的高度h′.,,2,1,3,(1)運動員沿AB下滑時加速度的大小a；(2)運動員從A滑到C的過程中克服摩擦力

6、所做的功W和到達C點時速度的大小v；,,等于A到C水平距離說明：W=500J為定值,,解析答案,,2,1,3,(3)保持水平滑道左端點在同一豎直線上，調(diào)節(jié)水平滑道高度h和長度d到圖中B′C′位置時，運動員從滑梯平拋到水面的水平位移最大，求此時滑道B′C′距水面的高度h′.,,解析答案,,2,1,3,3.如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道由四分之一圓弧ab和拋物線bc組成，圓弧半徑Oa水平，b點為拋物線頂點.已知h＝2 m，s＝ 2

7、 m.取重力加速度大小g＝10 m/s2.(1)一小環(huán)套在軌道上從a點由靜止滑下，當其在bc段軌道運動時，與軌道之間無相互作用力，求圓弧軌道的半徑；,,軌跡恰好與拋物線重合,,解析答案,,2,1,3,3.如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道由四分之一圓弧ab和拋物線bc組成，圓弧半徑Oa水平，b點為拋物線頂點.已知h＝2 m，s＝ 2 m.取重力加速度大小g＝10 m/s2.(2)若環(huán)從b點由靜止因微小擾動而開始滑下，求環(huán)到達c

8、點時速度的水平分量的大小.,𝑠 2,h,vC,,解析答案,,2,1,3,多過程問題的解題技巧1.“合”——初步了解全過程，構(gòu)建大致的運動圖景.2.“分”——將全過程進行分解，分析每個過程的規(guī)律.3.“合”——找到子過程的聯(lián)系，尋找解題方法.,[技巧點撥],,返回,1.傳送帶模型是高中物理中比較常見的模型，典型的有水平和傾斜兩種情況.一般設(shè)問的角度有兩個：(1)動力學角度：首先要正確分析物體的運動過程，做好

9、 分析，然后利用運動學公式結(jié)合牛頓第二定律求物體及傳送帶在相應時間內(nèi)的位移，找出物體和傳送帶之間的 關(guān)系.(2)能量角度：求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的 、因放上物體而使電動機多消耗的電能等，常依據(jù)功能關(guān)系或 定律求解.2.傳送帶模型問題中的功能關(guān)系分析(1)功能關(guān)系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.(2)對W和Q的理解：①傳

10、送帶做的功：W＝ ；②產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝ .,受力,位移,熱量,能量守恒,Fx傳,Ffx相對,【考點逐項排查】,,答案,4.如圖所示，水平傳送帶長為s，以速度v始終保持勻速運動，把質(zhì)量為m的貨物放到A點，貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為μ，當貨物從A點運動到B點的過程中，摩擦力對貨物做的功不可能是(　　)A.等于 1 2 mv2 B.小于 1 2 mv2C.大于μmgs D.

11、小于μmgs,也可能一直加速，而貨物的最終速度應小于等于v,貨物在傳送帶上相對地面的運動,可能先加速后勻速,W= 1 2 mv2<μmgs,W=μmgs< 1 2 mv2,√,【題組階梯突破】,,解析答案,,5,4,6,7,5.一質(zhì)量為M＝2 kg的小物塊隨足夠長的水平傳送帶一起運動，被一水平向左飛來的子彈擊中，子彈從物塊中穿過，如圖甲所示，地面觀察者記錄了小物塊被擊穿后的速度隨時間的變化關(guān)系，如圖乙所示(圖中取向右運動的

12、方向為正方向)，已知傳送帶的速度保持不變，g取10 m/s2.(1)指出傳送帶的速度v的方向及大小，說明理由.(2)計算物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù).,解析　(1)當速度等于2 m/s以后隨傳送帶一起勻速運動，所以傳送帶的速度方向向右，大小為2 m/s.,,解析答案,,5,4,6,7,5.一質(zhì)量為M＝2 kg的小物塊隨足夠長的水平傳送帶一起運動，被一水平向左飛來的子彈擊中，子彈從物塊中穿過，如圖甲所示，地面觀察者記錄了小物塊被擊穿后

13、的速度隨時間的變化關(guān)系，如圖乙所示(圖中取向右運動的方向為正方向)，已知傳送帶的速度保持不變，g取10 m/s2.(3)計算物塊對傳送帶總共做了多少功？系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？,解析 傳送帶與物塊存在摩擦力的時間只有3 s，傳送帶在這段時間內(nèi)的位移x＝vt＝2×3 m＝6 m所以物塊對傳送帶所做的功為W＝－Ffx＝－4×6 J＝－24 J選傳送帶為參考系，物塊相對于傳送帶通過的路程,所以轉(zhuǎn)化為內(nèi)能EQ

14、＝Ffx′＝4×9 J＝36 J.,,解析答案,,5,4,6,7,6.在物資運轉(zhuǎn)過程中常使用如圖所示的傳送帶.已知某傳送帶與水平面成θ＝37°角，傳送帶的AB部分長L＝5.8 m，傳送帶以恒定的速率v＝4 m/s按圖示方向傳送，若在B端無初速度地放置一個質(zhì)量m＝50 kg的物資P(可視為質(zhì)點)，P與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6).求：(1)物資P從B端開始運

15、動時的加速度大小；,B相對傳送帶沿傳送帶向上運動,Ff,解析　(1)mgsin θ＋Ff＝maFN＝mgcos θFf＝μFN聯(lián)立解得加速度為a＝gsin θ＋μgcos θ＝10 m/s2,,解析答案,,5,4,6,7,6.在物資運轉(zhuǎn)過程中常使用如圖所示的傳送帶.已知某傳送帶與水平面成θ＝37°角，傳送帶的AB部分長L＝5.8 m，傳送帶以恒定的速率v＝4 m/s按圖示方向傳送，若在B端無初速度地放置一個質(zhì)量m＝50

16、kg的物資P(可視為質(zhì)點)，P與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5(g取10 m/s2，sin 37°＝0.6).求：(2)物資P到達A端時的動能.,共速后 tan 𝜃 >𝜇，物資P受到沿傳送帶向上的滑動摩擦力作用,,解析答案,,5,4,6,7,7.如圖所示，與水平面夾角θ＝30°的傾斜傳送帶始終繃緊，傳送帶下端A點與上端B點間的距離L＝4 m，傳送帶以恒定的速率v＝2 m/s向

17、上運動.現(xiàn)將一質(zhì)量為1 kg的物體無初速度地放于A處，已知物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝ 3 2 ，取g＝10 m/s2，求：(1)物體從A運動到B共需多長時間？,,解析答案,,5,4,6,7,7.如圖所示，與水平面夾角θ＝30°的傾斜傳送帶始終繃緊，傳送帶下端A點與上端B點間的距離L＝4 m，傳送帶以恒定的速率v＝2 m/s向上運動.現(xiàn)將一質(zhì)量為1 kg的物體無初速度地放于A處，已知物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝

18、 3 2 ，取g＝10 m/s2，求：(2)電動機因傳送該物體多消耗的電能.,,解析答案,,5,4,6,7,傳送帶問題的分析流程和技巧1.分析流程,[技巧點撥],2.相對位移一對相互作用的滑動摩擦力做功所產(chǎn)生的熱量Q＝Ff·x相對，其中x相對是物體間相對路徑長度.如果兩物體同向運動，x相對為兩物體對地位移大小之差；如果兩物體反向運動，x相對為兩物體對地位移大小之和.3.功能關(guān)系(1)功能關(guān)系分析：WF＝ΔEk＋ΔE

19、p＋Q.(2)對WF和Q的理解：①傳送帶的功：WF＝Fx傳；②產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝Ffx相對.,[技巧點撥],,返回,1.模型介紹：根據(jù)運動情況可以分成水平面上的滑塊—木板模型和在斜面上的滑塊—木板模型.2.處理方法：系統(tǒng)往往通過系統(tǒng)內(nèi)摩擦力的相互作用而改變系統(tǒng)內(nèi)物體的運動狀態(tài)，既可由動能定理和牛頓運動定律分析單個物體的運動，又可由能量守恒定律分析動能的變化、能量的轉(zhuǎn)化，在能量轉(zhuǎn)化方面往往用到ΔE內(nèi)＝－ΔE機＝Ffx相對，并要注意數(shù)學

20、知識(如圖象、歸納法等)在此類問題中的應用.,【考點逐項排查】,8.如圖所示，一個質(zhì)量為m＝15 kg的特制柔軟小猴模型，從離地面高h1＝6 m的樹上自由下落，一輛平板車正沿著下落點正下方所在的平直路面以v0＝6 m/s的速度勻速前進.已知模型開始自由下落時，平板車前端恰好運動到距離下落點正下方s＝3 m處，該平板車總長L＝7 m，平板車板面離地面高h2＝1 m，模型可看作質(zhì)點，不計空氣阻力.假定模型落到板面后不彈起，在模型落到板面的瞬

21、間，司機剎車使平板車開始以大小為a＝4 m/s2的加速度做勻減速直線運動，直至停止，g取10 m/s2，模型下落過程中未與平板車車頭接觸，模型與平板車板面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2.求：(1)模型將落在平板車上距車尾端多遠處？(2)通過計算說明，模型是否會從平板車上滑下？(3)模型在平板車上相對滑動的過程中產(chǎn)生的總熱量Q為多少？,【題組階梯突破】,,8,9,(1)模型將落在平板車上距車尾端多遠處？,解析　設(shè)模型經(jīng)時間t1下落到平板車

22、上，由運動學公式得：h1－h(huán)2＝ 1 2 g t 1 2 ①平板車在t1時間內(nèi)前進的距離為x1，則：x1＝v0t1②所以模型在平板車上的落點距車尾端距離：x＝L＋s－x1＝4 m③,x1,,解析答案,,8,9,(2)通過計算說明，模型是否會從平板車上滑下？,解析 設(shè)模型落在車上后做勻加速運動的加速度為a1，經(jīng)過時間t2模型和平板車的速度相同為v，則平板車的速度為：v＝v0－at2④模型的速度為：v＝a1t2⑤對模型

23、應用牛頓第二定律得：μmg＝ma1⑥平板車的位移為：x2＝v0t2－ 1 2 a t 2 2 ⑦在這段時間內(nèi)的模型的位移為：x3＝ 1 2 a1 t 2 2 ⑧聯(lián)立④⑤⑥⑦⑧可得，在這段時間內(nèi)模型相對車向后的位移為：Δx1＝x2－x3＝3 m⑨Δx1<4 m，故不會滑下⑩,,解析答案,,8,9,(3)模型在平板車上相對滑動的過程中產(chǎn)生的總熱量Q為多少？,,解析答案,,8,9,9.如圖所示，AB段為一半徑R＝0.2

24、 m的 1 4 光滑圓弧軌道，EF是一傾角為30°的足夠長的光滑固定斜面，斜面上有一質(zhì)量為0.1 kg的薄木板CD，開始時薄木板被鎖定.一質(zhì)量也為0.1 kg的物塊(圖中未畫出)從A點由靜止開始下滑，通過B點后水平拋出，經(jīng)過一段時間后恰好以平行于薄木板的方向滑上薄木板，在物塊滑上薄木板的同時薄木板解除鎖定，下滑過程中某時刻物塊和薄木板能達到共同速度.已知物塊與薄木板間的動摩擦因數(shù)μ＝ 3 6 .(g＝10 m/s2，結(jié)果

25、可保留根號)求：(1)物塊到達B點時對圓弧軌道的壓力；(2)物塊滑上薄木板時的速度大??；(3)達到共同速度前物塊下滑的加速度大小及從物塊滑上薄木板至達到共同速度所用的時間.,,8,9,(1)物塊到達B點時對圓弧軌道的壓力；(2)物塊滑上薄木板時的速度大??；,vB,vE,,解析答案,,8,9,(3)達到共同速度前物塊下滑的加速度大小及從物塊滑上薄木板至達到共同速度所用的時間.,解析　物塊和薄木板下滑過程中，由牛頓第二定律得：

26、對物塊：mgsin 30°－μmgcos 30°＝ma1對薄木板：mgsin 30°＋μmgcos 30°＝ma2設(shè)物塊和薄木板達到的共同速度為v′，則：v′＝v＋a1t＝a2t解得：a1＝2.5 m/s2，t＝ 4 3 15 s.,,返回,解析答案,,8,9,1.(多選)如圖所示，傾斜傳送帶沿逆時針方向勻速轉(zhuǎn)動，在傳送帶的A端無初速度放置一物塊.選擇B端所在的水平面為參考平面，物塊從

27、A端運動到B端的過程中，其機械能E與位移x的關(guān)系圖象可能正確的是(　　),E≠0,共速前受沿傳送帶向下的摩擦力，共速后受沿傳送帶向上的摩擦力,?E=W非G=Wf,共速前已到B端，Wf始終做正功，則對應于圖象B,共速后到達B端，Wf先做正功后做負功，則對應于圖象C,BD,,解析答案,,2,1,3,2.如圖所示，質(zhì)量為m的長木塊A靜止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一質(zhì)量為m的滑塊B，已知木塊長為L，它與滑塊之間的動摩擦因數(shù)為μ.現(xiàn)用

28、水平向右的恒力F拉滑塊B.(1)當長木塊A的位移為多少時，B從A的右端滑出？(2)求上述過程中滑塊與木塊之間產(chǎn)生的內(nèi)能.,,解析答案,,2,1,3,3.如圖所示，一粗糙斜面AB與光滑圓弧軌道BCD相切，C為圓弧軌道的最低點，圓弧BC所對圓心角θ＝37°.已知圓弧軌道半徑為R＝0.5 m，斜面AB的長度為L＝2.875 m.質(zhì)量為m＝1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點)從斜面頂端A點處由靜止開始沿斜面下滑，從B點進入圓弧軌道運動恰

29、能通過最高點D.sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2.求：(1)物塊經(jīng)過C點時對圓弧軌道的壓力大小FC；,,mg,,解析答案,,2,1,3,3.如圖所示，一粗糙斜面AB與光滑圓弧軌道BCD相切，C為圓弧軌道的最低點，圓弧BC所對圓心角θ＝37°.已知圓弧軌道半徑為R＝0.5 m，斜面AB的長度為L＝2.875 m.質(zhì)量為m＝1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點)從斜面頂端A

30、點處由靜止開始沿斜面下滑，從B點進入圓弧軌道運動恰能通過最高點D.sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2.求：(2)物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μ.,,返回,解析答案,,2,1,3,,2,1,3,4,1.如圖，質(zhì)量為M的小車靜止在光滑水平面上，小車AB段是半徑為R的四分之一圓弧光滑軌道，BC段是長為L的水平粗糙軌道，兩段軌道相切于B點.一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點由靜止開始沿軌道

31、滑下，重力加速度為g.(1)若固定小車，求滑塊運動過程中對小車的最大壓力；,,解析答案,(2)若不固定小車，滑塊仍從A點由靜止下滑，然后滑入BC軌道，最后從C點滑出小車.已知滑塊質(zhì)量m＝ 𝑀 2 ，在任一時刻滑塊相對地面速度的水平分量是小車速度大小的2倍，滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)為μ，求：①滑塊運動過程中，小車的最大速度大小vm；②滑塊從B到C運動過程中，小車的位移大小s.,,2,1,3,4,,解析答案,,2,

32、1,3,4,2.如圖所示，水平桌面上有一輕彈簧，左端固定在A點，自然狀態(tài)時其右端位于B點.D點位于水平桌面最右端，水平桌面右側(cè)有一豎直放置的光滑軌道MNP，其形狀為半徑R＝0.8 m的圓環(huán)剪去了左上角135°的圓弧，MN為其豎直直徑，P點到桌面的豎直距離也是R.用質(zhì)量m1＝0.4 kg的物塊a將彈簧緩慢壓縮到C點，釋放后彈簧恢復原長時物塊恰停止在B點.用同種材料、質(zhì)量為m2＝0.2 kg的物塊b將彈簧緩慢壓縮到C點釋放，物塊過

33、B點后其位移與時間的關(guān)系式為x＝6t－2t2，物塊飛離桌面后由P點沿切線落入圓弧軌道.g取10 m/s2，求：(1)B、P間的水平距離；(2)通過計算，判斷物塊b能否沿圓弧軌道到達M點；(3)物塊b釋放后在桌面上運動的過程中克服摩擦力做的功.,,2,1,3,4,,解析答案,,2,1,3,4,,解析答案,,2,1,3,4,,解析答案,,2,1,3,4,3.如圖所示，x軸與水平傳送帶重合，坐標原點O在傳送帶的左端，傳送帶長L＝8 m，

34、勻速運動的速度v0＝5 m/s.一質(zhì)量m＝1 kg的小物塊輕輕放在傳送帶上xP＝2 m的P點，小物塊隨傳送帶運動到Q點后沖上光滑斜面且剛好到達N點(小物塊到達N點后被收集，不再下滑).若小物塊經(jīng)過Q處無機械能損失，小物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，重力加速度g＝10 m/s2.(1)求N點的縱坐標；(2)求小物塊在傳送帶上運動產(chǎn)生的熱量；(3)若將小物塊輕輕放在傳送帶上的某些位置，最終均能沿光滑斜面越過縱坐標yM＝0.5

35、m的M點，求這些位置的橫坐標范圍.,,2,1,3,4,,解析答案,,2,1,3,4,,解析答案,(2)小物塊在傳送帶上相對傳送帶滑動的位移x＝v0t－Δx＝2.5 m產(chǎn)生的熱量Q＝μmgx＝12.5 J(3)設(shè)在坐標為x1處輕輕將小物塊放在傳送帶上，最終剛能到達M點，由能量守恒得μmg(L－x1)＝mgyM代入數(shù)據(jù)解得x1＝7 m故小物塊放在傳送帶上的位置坐標范圍為0≤x<7 m,,2,1,3,4,4.如圖為某生產(chǎn)流水

36、線工作原理示意圖.足夠長的工作平臺上有一小孔A，一定長度的操作板(厚度可忽略不計)靜止于小孔的左側(cè)，某時刻開始，零件(可視為質(zhì)點)無初速度地放上操作板的中點，同時操作板在電動機帶動下向右做勻加速直線運動，直至運動到A孔的右側(cè)(忽略小孔對操作板運動的影響)，最終零件運動到A孔時速度恰好為零，并由A孔下落進入下一道工序.已知零件與操作板間的動摩擦因數(shù)μ1＝0.05，零件與工作臺間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.025，不計操作板與工作臺間的摩擦.重力