高考物理一轮复习第五章机械能专题六动力学和能量观点的综合应用教案.doc
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1、- 1 - / 10【2019【2019 最新最新】精选高考物理一轮复习第五章机械能专题六动精选高考物理一轮复习第五章机械能专题六动力学和能量观点的综合应用教案力学和能量观点的综合应用教案突破 应用动力学和能量观点分析多过程问题力学综合题中多过程问题的分析思路:(1)对力学综合题中的多过程问题,关键是抓住物理情境中出现的运动状态与运动过程,将物理过程分解成几个简单的子过程.(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.典例 1 (2016新课标全国卷)如图所示,一轻弹簧原长为2R,其一端固定在倾角为 37的
2、固定直轨道 AC 的底端 A 处,另一端位于直轨道上 B 处,弹簧处于自然状态.直轨道与一半径为 R 的光滑圆弧轨道相切于 C 点,AC7R,A、B、C、D 均在同一竖直平面内.质量为 m 的小物块 P 自 C 点由静止开始下滑,最低到达 E 点(未画出).随后 P 沿轨道被弹回,最高到达 F 点,AF4R.已知 P 与直轨道间的动摩擦因数 ,重力加速度大小为 g.(取 sin 37,cos 37)(1)求 P 第一次运动到 B 点时速度的大小;(2)求 P 运动到 E 点时弹簧的弹性势能;(3)改变物块 P 的质量,将 P 推至 E 点,从静止开始释放.已知 P自圆弧轨道的最高点 D 处水平
3、飞出后,恰好通过 G 点.G 点在 C 点左下方,与 C 点水平相距 R、竖直相距 R.求 P 运动到 D 点时速度的大小和改变后 P 的质量.解题指导 第(1)问,求 P 从 C 第一次运动到 B 点时速度的大- 2 - / 10小,有两种方法,可以用动能定理或牛顿运动定律及运动学公式计算.第(2)问,求 P 运动到 E 点时弹簧的弹性势能,先根据从 C 到 E再到 F 的过程,由动能定理求出 B、E 之间的距离;再根据从 C 到 E的过程,由动能定理或能量守恒定律求弹性势能.第(3)问,先逆向推理,从 D 到 G 过程,根据平抛运动的分解求出 D 点的速度.再分析由 E 到 D 过程,由动
4、能定理求出质量.解析 (1)根据题意知,B、C 之间的距离为 l7R2R 设 P 到达 B 点时的速度为 vB,由动能定理得mglsin mglcos mv 式中 37联立式并由题给条件得 vB2. (2)设 BEx.P 到达 E 点时速度为零,设此时弹簧的弹性势能为 Ep.P 由 B 点运动到 E 点的过程中,由动能定理有mgxsin mgxcos Ep0mv E、F 之间的距离为 l14R2Rx P 到达 E 点后反弹,从 E 点运动到 F 点的过程中,由动能定理有Epmgl1sin mgl1cos 0 联立式并由题给条件得 xR EpmgR. (3)设改变后 P 的质量为 m1.D 点与
5、 G 点的水平距离 x1 和竖直距离 y1 分别为x1RRsin y1RRRcos 式中,已应用了过 C 点的圆轨道半径与竖直方向夹角仍为 的- 3 - / 10事实.设 P 在 D 点的速度为 vD,由 D 点运动到 G 点的时间为 t.由平抛运动公式有y1gt2 x1vDt 联立式得 vD 设 P 在 C 点速度的大小为 vC.在 P 由 C 点运动到 D 点的过程中机械能守恒,有m1vm1vm1g 1 2P 由 E 点运动到 C 点的过程中,同理,由动能定理有Epm1g(x5R)sin m1g(x5R)cos m1v 联立式得 m1m. 答案 (1)2 (2)mgR (3) m变式 1
6、(2017四川乐山模拟)如图甲所示,在倾角为 37足够长的粗糙斜面底端,一质量 m1 kg 的滑块压缩着一轻弹簧且锁定,但它们并不相连,滑块可视为质点.t0 时解除锁定,计算机通过传感器描绘出滑块的 vt 图象如图乙所示,其中 Oab 段为曲线,bc 段为直线,在 t10.1 s 时滑块已上滑 s0.2 m 的距离(取 g10 m/s2,sin 370.6,cos 370.8).求:甲 乙(1)滑块离开弹簧后在图中 bc 段对应的加速度 a 及动摩擦因数 的大小;(2)t20.3 s 和 t30.4 s 时滑块的速度 v1、v2 的大小;(3)弹簧锁定时具有的弹性势能 Ep.答案:(1)10
7、m/s2 0.5 (2)0 0.2 m/s (3)4 J- 4 - / 10解析:(1)在 bc 段做匀减速运动,加速度为a10 m/s2根据牛顿第二定律得mgsin 37mgcos 37ma解得 0.5.(2)设 t10.1 s 时速度大小为 v0,根据速度时间公式得t20.3 s 时的速度大小v1v0a(t2t1)0在 t2 之后开始下滑,下滑时由牛顿第二定律得mgsin 37mgcos 37ma解得 a2 m/s2从 t2 到 t3 做初速度为零的加速运动,t3 时刻的速度大小为v3a(t3t2)0.2 m/s.(3)从 0 到 t1 时间内,由能量守恒定律得Epmgssin 37mgs
8、cos 37mv2b解得 Ep4 J.突破 应用动力学和能量观点分析传送带、滑块木板模型1.方法技巧传送带、滑块木板的问题是和实际联系较紧密且较难的物理模型,是高中阶段必须掌握的重要内容.解决此类问题的关键是对物体进行动态分析和终态推断,灵活巧妙地从能量的观点和力的观点来揭示其本质、特征,列方程联立求解.2.解题模板考向 1 传送带模型分析典例 2 如图所示,一质量为 m1 kg 的可视为质点的滑块,- 5 - / 10放在光滑的水平平台上,平台的左端与水平传送带相接,传送带以v2 m/s 的速度沿顺时针方向匀速转动(传送带不打滑),现将滑块缓慢向右压缩轻弹簧,轻弹簧的原长小于平台的长度,滑块
9、静止时弹簧的弹性势能为 Ep4.5 J,若突然释放滑块,滑块向左滑上传送带.已知滑块与传送带间的动摩擦因数为 0.2,传送带足够长,取g10 m/s2.求:(1)滑块第一次滑上传送带到离开传送带所经历的时间;(2)滑块第一次滑上传送带到离开传送带由于摩擦产生的热量.解题指导 (1)分清运动过程:首先是弹开过程,使滑块获得一速度;然后滑上传送带减速滑行,直到速度减为零;最后反向加速.(2)由于本题数据都为数值,所以需要一边计算一边判断.(3)计算摩擦生热的重点是计算相对位移,根据 Qfx 相对求解.解析 (1)释放滑块的过程中机械能守恒,设滑块滑上传送带的速度为 v1,则 Epmv,得 v13
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