2017屆高考物理二輪專題突破專題四功能關(guān)系的應(yīng)用1功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用課件

1、2017屆高考二輪,專題四 功能關(guān)系的應(yīng)用第1講：功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用,學(xué)習(xí)目標(biāo),1、掌握力學(xué)中的幾個(gè)重要功能關(guān)系的應(yīng)用2、掌握動力學(xué)方法和動能定理的綜合應(yīng)用3、學(xué)會處理綜合應(yīng)用動力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析多過程問題,知識梳理,1.常見的幾種力做功的特點(diǎn)(1)重力、彈簧彈力、靜電力做功與 無關(guān).(2)摩擦力做功的特點(diǎn)①單個(gè)摩擦力(包括靜摩擦力和滑動摩擦力)可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功.②相互作

2、用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和 ，在靜摩擦力做功的過程中，只有機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；相互作用的一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和 ，且總為 .在一對滑動摩擦力,不為零,路徑,總等于零,負(fù)值,知識梳理,做功的過程中，不僅有相互摩擦物體間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，還有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，等于滑動摩擦力與

3、 的乘積.③摩擦生熱是指滑動摩擦生熱，靜摩擦不會生熱.2.幾個(gè)重要的功能關(guān)系(1)重力的功等于 的變化，即WG＝ .(2)彈力的功等于 的變化，即W彈＝ .(3)合力的功等于 的變化，即W＝ .(4)重力(或彈簧彈力)之外的其他力的功等于

4、 的變化，即W其他＝ΔE.(5)一對滑動摩擦力做的功等于 的變化，即Q＝Ff·l 相對.,－ΔEp,相對位移,重力勢能,－ΔEp,彈性勢能,動能,ΔEk,系統(tǒng)中內(nèi)能,機(jī)械能,知識梳理,1.動能定理的應(yīng)用(1)動能定理的適用情況：解決單個(gè)物體(或可看成單個(gè)物體的物體系統(tǒng))受力與位移、速率關(guān)系的問題.動能定理既適用于 運(yùn)動，也適用于

5、運(yùn)動；既適用于 做功，也適用于 做功，力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時(shí)作用，也可以分段作用.(2)應(yīng)用動能定理解題的基本思路①選取研究對象，明確它的運(yùn)動過程.②分析研究對象的受力情況和各力做功情況，然后求各個(gè)外力做功的 .,直線,恒力,曲線,代數(shù)和,變力,規(guī)律方法,知識梳理,③明確物體在運(yùn)動過程初、末狀態(tài)的動能Ek1和Ek2.④列出動能定理的方程W合＝Ek2－Ek1，及其他必要

6、的解題方程，進(jìn)行求解.2.機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用(1)機(jī)械能是否守恒的判斷①用做功來判斷，看重力(或彈簧彈力)以外的其他力做功的代數(shù)和是否為 .②用能量轉(zhuǎn)化來判斷，看是否有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.,零,知識梳理,③對一些“繩子突然繃緊”“ ”等問題，機(jī)械能一般不守恒，除非題目中有特別說明及暗示.(2)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本思路①選取研究對象——物體系統(tǒng).②根據(jù)研究對象所

7、經(jīng)歷的物理過程，進(jìn)行 、 分析，判斷機(jī)械能是否守恒.③恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在運(yùn)動過程的初、末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能.④根據(jù)機(jī)械能守恒定律列方程，進(jìn)行求解.,物體間碰撞,做功,受力,難點(diǎn)突破,高考題型1　力學(xué)中的幾個(gè)重要功能關(guān)系的應(yīng)用,典例精析,【例1】 (多選)(2016·全國甲卷·21)如圖所示，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與小球相連.現(xiàn)將小球

8、從M點(diǎn)由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點(diǎn).已知在M、N兩點(diǎn)處，彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN< .在小球從M點(diǎn)運(yùn)動到N點(diǎn)的過程中(　　)A.彈力對小球先做正功后做負(fù)功B.有兩個(gè)時(shí)刻小球的加速度等于重力加速度C.彈簧長度最短時(shí)，彈力對小球做功的功率為零D.小球到達(dá)N點(diǎn)時(shí)的動能等于其在M、N兩點(diǎn)的重力勢能差,難點(diǎn)突破,【解析】 因M和N兩點(diǎn)處彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN

9、< ，知M處的彈簧處于壓縮狀態(tài)，N處的彈簧處于伸長狀態(tài)，則彈簧的彈力對小球先做負(fù)功后做正功再做負(fù)功，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；當(dāng)彈簧水平時(shí)，豎直方向的力只有重力，加速度為g；當(dāng)彈簧處于原長位置時(shí)，小球只受重力，加速度為g，則有兩個(gè)時(shí)刻的加速度大小等于g，選項(xiàng)B正確；彈簧長度最短時(shí)，即彈簧水平，彈力與速度垂直，彈力對小球做功的功率為零，選項(xiàng)C正確；由動能定理得，WF＋WG＝ΔEk，因M和N兩點(diǎn)處彈簧對小球的彈力大小相等，彈性勢能相等，則

10、由彈力做功特點(diǎn)知WF＝0，即WG＝ΔEk，選項(xiàng)D正確.【答案】BCD,難點(diǎn)突破,1、(2016·四川理綜·1)韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動員.他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J.韓曉鵬在此過程中(　　)A.動能增加了1 900 J B.動能增加了2 000 JC.重力勢能減小了1 900 J D.重力

11、勢能減小了2 000 J,高考預(yù)測,難點(diǎn)突破,【解析】由題可得，重力做功WG＝1 900 J，則重力勢能減少1 900 J ，故C正確，D錯(cuò)誤；由動能定理得，WG－Wf＝ΔEk，克服阻力做功Wf＝100 J，則動能增加1 800 J，故A、B錯(cuò)誤.【答案】C,難點(diǎn)突破,高考題型2　動力學(xué)方法和動能定理的綜合應(yīng)用,(1)求小球在B、A兩點(diǎn)的動能之比；,【例2】 (2016 全國丙卷 24) 如圖所示，在豎直平面內(nèi)有由 圓弧AB 和

12、 圓弧BC 組成的光滑固定軌道，兩者在最低點(diǎn)B 平滑連接.AB 弧的半徑為R，BC 弧的半徑為 .一小球在A 點(diǎn)正上方與A 相距 處由靜止開始自由下落，經(jīng)A 點(diǎn)沿圓弧軌道運(yùn)動.,典例精析,難點(diǎn)突破,【解析】設(shè)小球的質(zhì)量為m，小球在A點(diǎn)的動能為EkA，由機(jī)械能守恒得,【答案】 5∶1,設(shè)小球在B點(diǎn)的動能為EkB，同理有,由①②式得EkB∶EkA＝5∶1 ③,難點(diǎn)突破,(2)通過計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn).,【解析

13、】若小球能沿軌道運(yùn)動到C點(diǎn)，小球在C點(diǎn)所受軌道的正壓力FN應(yīng)滿足 FN≥0 ④,難點(diǎn)突破,【答案 】 能，理由見解析,難點(diǎn)突破,2、如圖所示，水平面O點(diǎn)左側(cè)光滑，右側(cè)粗糙，有3個(gè)質(zhì)量均為m完全相同的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))，用輕細(xì)桿相連，相鄰滑塊間的距離為L，滑塊1恰好位于O點(diǎn)左側(cè)，滑塊2、3依次沿直線水平向左排開.現(xiàn)將水平恒力F＝1.8μmg作用于滑塊1，μ為粗糙地帶與滑塊間的動摩擦因數(shù)，g為重

14、力加速度.(1)求滑塊運(yùn)動的最大速度；,高考預(yù)測,難點(diǎn)突破,【解析】滑塊2剛進(jìn)入粗糙地帶，滑塊開始減速，此時(shí)速度最大，對所有滑塊運(yùn)用動能定理： F·L－μmgL＝ 得v1＝,【答案】,難點(diǎn)突破,(2)判斷滑塊3能否進(jìn)入粗糙地帶？若能，計(jì)算滑塊3在粗糙地帶的運(yùn)動時(shí)間.,【解析】　若滑塊3能進(jìn)入粗糙地帶，設(shè)剛進(jìn)入的速度為v2，有F·2L－μmg(1＋2)L＝ &

15、#183;3mv22得v2＝ 故滑塊3能進(jìn)入粗糙地帶此時(shí)3μmg－F＝3ma故滑塊3在粗糙地帶的減速時(shí)間t＝得t＝,【答案】　滑塊3能進(jìn)入粗糙地帶,難點(diǎn)突破,高考題型3　綜合應(yīng)用動力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析多過程問題,多個(gè)運(yùn)動過程的組合實(shí)際上是多種物理規(guī)律和方法的綜合應(yīng)用，分析這種問題時(shí)注意要獨(dú)立分析各個(gè)運(yùn)動過程，而不同過程往往通過連接點(diǎn)的速度建立聯(lián)系，有時(shí)對整個(gè)過程應(yīng)用能量的觀點(diǎn)解決問題會更簡單.,難點(diǎn)突破,典例精析,【例3】(20

16、16 全國乙卷 25)如圖所示，一輕彈簧原長為2R，其一端固定在傾角為37°的固定直軌道AC 的底端A 處，另一端位于直軌道上B 處，彈簧處于自然狀態(tài)，直軌道與一半徑為 R 的光滑圓弧軌道相切于C點(diǎn)，AC＝7R，A、B、C、D均在同一豎直平面內(nèi).質(zhì)量為m 的小物塊P 自C點(diǎn)由靜止開始下滑，最低到達(dá)E 點(diǎn)(未畫出)，隨后P 沿軌道被彈回，最高到達(dá)F點(diǎn)，AF＝4R.已知P與直軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝ ，重力加速度大小為g. (

17、取sin 37°＝ ，cos 37°＝ ),(1)求P 第一次運(yùn)動到B 點(diǎn)時(shí)速度的大??；,難點(diǎn)突破,【解析】由題意可知：lBC＝7R－2R＝5R ①設(shè)P 到達(dá)B 點(diǎn)時(shí)的速度為vB，由動能定理得mglBCsin θ－μmglBCcos θ＝ ②式中θ＝37°，聯(lián)立①②式并由題給條件得vB＝2 ③,【答案】 2,難點(diǎn)突破,(2)求P

18、 運(yùn)動到E 點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢能；,【解析】　設(shè)BE＝x，P 到達(dá)E 點(diǎn)時(shí)速度為零，此時(shí)彈簧的彈性勢能為Ep，由B→E 過程，根據(jù)動能定理得,E、F之間的距離l1為l1＝4R－2R＋x ⑤P 到達(dá)E 點(diǎn)后反彈，從E 點(diǎn)運(yùn)動到F 點(diǎn)的過程中，由動能定理有Ep－mgl1sin θ－μmgl1cos θ＝0 ⑥ 聯(lián)立③④⑤⑥式得,難點(diǎn)突破,(3)改變物塊P的質(zhì)量，

19、將P推至E點(diǎn)，從靜止開始釋放.已知P自圓弧軌道的最高點(diǎn)D處水平飛出后，恰好通過G點(diǎn).G點(diǎn)在C點(diǎn)左下方，與C點(diǎn)水平相距 R、豎直相距R，求P運(yùn)動到D點(diǎn)時(shí)速度的大小和改變后P的質(zhì)量.,難點(diǎn)突破,【解析】設(shè)改變后P的質(zhì)量為m1，D點(diǎn)與G點(diǎn)的水平距離為x1、豎直距離為y1，由幾何關(guān)系(如圖所示)得α＝37°.,設(shè)P在D點(diǎn)的速度為vD，由D點(diǎn)運(yùn)動到G點(diǎn)的時(shí)間為t.由平拋運(yùn)動公式得：,難點(diǎn)突破,設(shè)P 在C 點(diǎn)速度的大小為vC，在P 由

20、C 運(yùn)動到D 的過程中機(jī)械能守恒，有,難點(diǎn)突破,難點(diǎn)突破,3、如圖所示，質(zhì)量M＝3 kg的滑板A置于粗糙的水平地面上，A與地面的動摩擦因數(shù)μ1＝0.3，其上表面右側(cè)光滑段長度L1＝2 m，左側(cè)粗糙段長度為L2，質(zhì)量m＝2 kg、可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊B靜止在滑板上的右端，滑塊與粗糙段的動摩擦因數(shù)μ2＝0.15，取g＝10 m/s2，現(xiàn)用F＝18 N的水平恒力拉動A向右運(yùn)動，當(dāng)A、B分離時(shí)，B對地的速度vB＝1 m/s，求L2的值.,高考預(yù)測,

21、難點(diǎn)突破,【解析】在F 的作用下，A 做勻加速運(yùn)動，B 靜止不動，當(dāng)A運(yùn)動位移為L1時(shí)B進(jìn)入粗糙段，設(shè)此時(shí)A 的速度為vA，則：,B進(jìn)入粗糙段后，設(shè)A加速度為aA，B加速度為aB，對A：由牛頓第二定律： F－μ1(M＋m)g－μ2mg＝MaA ②對B：由牛頓第二定律：μ2mg＝maB ③由①得vA＝2 m/s

22、 ④由②得aA＝0 ⑤,難點(diǎn)突破,即A以vA＝2 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動直至A、B分離，分離時(shí)B的速度為vB，設(shè)B在粗糙段滑行的時(shí)間為t，則：對A：xA＝vAt⑥對B：vB＝aBt⑦xB＝ aBt 2⑧又：xA－xB＝L2 ⑨聯(lián)立

23、解得：L2＝1 m ⑩,【答案】 1 m,拓展練習(xí),1、如圖所示，質(zhì)量m＝0.1 kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，用長度l＝0.2 m的輕質(zhì)細(xì)線懸于天花板的O點(diǎn).足夠長的木板AB傾斜放置，頂端A位于O點(diǎn)正下方，與O點(diǎn)的高度差h＝0.4 m.木板與水平面間的夾角θ＝37°，整個(gè)裝置在同一豎直面內(nèi).現(xiàn)將小球移到與O點(diǎn)等高的P點(diǎn)(細(xì)線拉直)，由靜止釋放，小球運(yùn)動到最低點(diǎn)Q時(shí)細(xì)線恰好被

24、拉斷(取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8).求：,(1)細(xì)線所能承受的最大拉力F；,拓展練習(xí),【解析】　設(shè)細(xì)線拉斷時(shí)小球的速度大小為v0，由機(jī)械能守恒定律得：,在Q點(diǎn)，由牛頓第二定律得 F－mg＝m解得 F＝3mg＝3 N,【答案】3 N,拓展練習(xí),(2)小球在木板上的落點(diǎn)到木板頂端A的距離s；,【解析】設(shè)小球在木板上的落點(diǎn)到木板頂端A的距離為s，由平拋運(yùn)動的規(guī)律得：h－l＋s&