2020届高考物理总复习课件:第5章机械能专题讲座五动力学和能量观点的综合应用课件教科版.pdf
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1、专题讲座五 动力学和能量观点的综合应用专题讲座五 动力学和能量观点的综合应用 核心探究核心探究 演练提升演练提升 核心探究核心探究 分类探究分类探究各个击破各个击破 考点一 直线、平抛、圆周运动组合问题考点一 直线、平抛、圆周运动组合问题 1.1.解题策略解题策略 (1)(1)动力学方法观点动力学方法观点: :牛顿运动定律、运动学基本规律牛顿运动定律、运动学基本规律. . (2)(2)能量观点能量观点: :动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律. . 2.2.解题关键解题关键 (1)(1)抓住物理情景中出现的运动状态和运动过程抓住物理情景中出现的运动状态和
2、运动过程, ,将物理过程分解成几个简单将物理过程分解成几个简单 的子过程的子过程. . (2)(2)两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带, ,也是解题的关键也是解题的关键. .很多很多 情况下平抛运动的末速度的方向是解题的重要突破口情况下平抛运动的末速度的方向是解题的重要突破口. . 【典例典例1 1】如图所示如图所示, ,将一质量将一质量m=0.1 kgm=0.1 kg的小球自水平平台顶端的小球自水平平台顶端O O点水平抛出点水平抛出, ,小小 球恰好无碰撞地落到平台右侧一倾角为球恰好无碰撞地落到平台右侧一倾角为=53=53的光滑斜面顶端的光滑
3、斜面顶端A A并沿斜面下滑并沿斜面下滑, , 斜面底端斜面底端B B与光滑水平轨道平滑连接与光滑水平轨道平滑连接, ,小球以不变的速率过小球以不变的速率过B B点后进入点后进入BCBC部分部分, ,再再 进入竖直圆轨道内侧运动进入竖直圆轨道内侧运动. .已知斜面顶端与平台的高度差已知斜面顶端与平台的高度差h=3.2 m,h=3.2 m,斜面高斜面高H=15 H=15 m,m,竖直圆轨道半径竖直圆轨道半径R=5 m.R=5 m.取取sin 53sin 53=0.8,cos 53=0.8,cos 53=0.6,g=10 m/s=0.6,g=10 m/s2 2, ,求求: : (1)(1)小球水平抛
4、出的初速度小球水平抛出的初速度v v0 0及斜面顶端与平台边缘的水平距离及斜面顶端与平台边缘的水平距离x;x; (2)(2)小球从平台顶端小球从平台顶端O O点抛出至落到斜面底端点抛出至落到斜面底端B B点所用的时间点所用的时间; ; (3)(3)若竖直圆轨道光滑若竖直圆轨道光滑, ,小球运动到圆轨道最高点小球运动到圆轨道最高点D D时对轨道的压力时对轨道的压力. . 审题指导审题指导 答案答案: :(1)6 m/s(1)6 m/s 4.8 m4.8 m (2)2.05 s(2)2.05 s (3)3 N(3)3 N 反思总结反思总结 多过程问题的解题技巧多过程问题的解题技巧 (1)(1)“合
5、合”初步了解全过程初步了解全过程, ,构建大致的运动图景构建大致的运动图景. . (2)(2)“分分”将全过程进行分解将全过程进行分解, ,分析每个过程的规律分析每个过程的规律. . (3)(3)“合合”找到子过程的联系找到子过程的联系, ,寻找解题方法寻找解题方法. . 【针对训练针对训练】20202020年第年第2424届冬季奥林匹克运动会将在北京和张家口举行届冬季奥林匹克运动会将在北京和张家口举行, ,花样花样 滑雪是冬季奥林匹克运动会精彩项目之一滑雪是冬季奥林匹克运动会精彩项目之一, ,设一个质量设一个质量M=50 kgM=50 kg的跳台花样滑雪的跳台花样滑雪 运动员运动员( (可看
6、成质点可看成质点),),从静止开始沿斜面雪道从从静止开始沿斜面雪道从A A点滑下点滑下, ,沿切线从沿切线从B B点进入半径点进入半径 R=15 mR=15 m的光滑竖直冰面圆轨道的光滑竖直冰面圆轨道BPC,BPC,通过轨道最高点通过轨道最高点C C水平飞出水平飞出, ,经经t=2 st=2 s落到斜落到斜 面雪道上的面雪道上的D D点点, ,其速度方向与斜面垂直其速度方向与斜面垂直, ,斜面与水平面的夹角斜面与水平面的夹角=37=37, ,运动员运动员 与雪道之间的动摩擦因数与雪道之间的动摩擦因数=0.075,=0.075,不计空气阻力不计空气阻力, ,取当地的重力加速度取当地的重力加速度g
7、=10 g=10 m/sm/s2 2,sin 37,sin 37=0.60,cos 37=0.60,cos 37=0.80.=0.80.试求试求: : (1)(1)运动员运动到运动员运动到C C点时的速度大小点时的速度大小v vC C; ; 答案答案: :(1)15 m/s(1)15 m/s 答案答案: :(2)3 250 N(2)3 250 N (2)(2)运动员在圆轨道最低点运动员在圆轨道最低点P P受到轨道支持力的大小受到轨道支持力的大小N;N; (3)A(3)A点距过点距过P P点的水平地面的高度点的水平地面的高度h.h. 答案答案: :(3)45.5 m(3)45.5 m 考点二 应
8、用动力学和能量的观点分析考点二 应用动力学和能量的观点分析“传送带传送带”问题问题 1.1.动力学角度分析动力学角度分析 首先要正确分析物体的运动过程首先要正确分析物体的运动过程, ,做好受力分析做好受力分析, ,然后利用运动学公式结合牛然后利用运动学公式结合牛 顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移, ,找出物体和传送带之间的找出物体和传送带之间的 位移关系位移关系. . 2.2.传送带问题中的功能关系分析传送带问题中的功能关系分析 (1)(1)功能关系分析功能关系分析:W=E:W=Ek k+E+Ep p+Q.+Q. (2)(2)对对W W和和Q
9、 Q的理解的理解: :传送带做的功传送带做的功W=FxW=Fx传 传, ,其中 其中F F为传送带的动力为传送带的动力,x,x传 传为传送 为传送 带转过的距离带转过的距离; ;产生的内能产生的内能Q=fx.Q=fx. 【典例典例2 2】 ( (20182018宁夏石嘴山模拟宁夏石嘴山模拟) )如图所示如图所示, ,水平传送带长水平传送带长L=12 m,L=12 m,且以且以v=v= 5 m/s5 m/s的恒定速率顺时针转动的恒定速率顺时针转动, ,光滑轨道与传送带的右端光滑轨道与传送带的右端B B点平滑连接点平滑连接, ,有一有一 质量质量m=2 kgm=2 kg的物块从距传送带高的物块从距
10、传送带高h=5 m h=5 m 的的A A点由静止开始滑下点由静止开始滑下. .已知物块与已知物块与 传送带之间的动摩擦因数传送带之间的动摩擦因数=0.5,=0.5,重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2, ,求求: : (1)(1)物块距传送带左端物块距传送带左端C C的最小距离的最小距离; ; (2)(2)物块再次经过物块再次经过B B点后滑上曲面的最大高度点后滑上曲面的最大高度; ; (3)(3)在整个运动过程中在整个运动过程中, ,物块与传送带间因摩擦而产生的热量物块与传送带间因摩擦而产生的热量. . 核心点拨核心点拨 (1) (1)由运动学公式求出物块向左速度减
11、为零的时间及位移由运动学公式求出物块向左速度减为零的时间及位移, ,相相 对位移等于物块位移与传送带在这段时间内的位移之和对位移等于物块位移与传送带在这段时间内的位移之和. . (2)(2)物块向右运动到物块向右运动到B B点时点时, ,需判断物块是先加速后匀速需判断物块是先加速后匀速, ,还是一直向右加速还是一直向右加速. . 答案答案: :(1)2 m(1)2 m (2)1.25 m(2)1.25 m (3)225 J(3)225 J (3)(3)物块在传送带上向左运动的过程中物块在传送带上向左运动的过程中, ,相对位移相对位移 xx1 1=x=x1 1+vt+vt1 1=20 m=20
12、m 此过程中产生的热量此过程中产生的热量Q Q1 1=mgx=mgx1 1=200 J,=200 J, 物块在传送带上向右运动的过程物块在传送带上向右运动的过程, ,相对位移相对位移 xx2 2=vt=vt2 2-x-x2 2=2.5 m=2.5 m 此过程中产生的热量此过程中产生的热量Q Q2 2=mgx=mgx2 2=25 J,=25 J, 全程产生的热量全程产生的热量Q Q热 热=Q =Q1 1+Q+Q2 2=225 J.=225 J. 反思总结反思总结 解决传送带问题的注意点解决传送带问题的注意点 (1)(1)明确传送带的运动情况明确传送带的运动情况, ,是匀速、匀加速还是存在两段不同
13、的运动过程是匀速、匀加速还是存在两段不同的运动过程. . (2)(2)弄清物体接触传送带时相对地面的初速度是否为零弄清物体接触传送带时相对地面的初速度是否为零. . (3)(3)判断初始时刻物体与传送带之间的相对运动方向判断初始时刻物体与传送带之间的相对运动方向, ,确定摩擦力的方向确定摩擦力的方向. . (4)(4)判断当物体与传送带速度相等时判断当物体与传送带速度相等时, ,摩擦力的大小、方向是否发生突变摩擦力的大小、方向是否发生突变. . 【针对训练针对训练】 如图所示如图所示, ,倾角为倾角为3737的传送带以的传送带以4 m/s4 m/s的速度沿图示方向匀速的速度沿图示方向匀速 运动
14、运动. .已知传送带的上、下两端间的距离为已知传送带的上、下两端间的距离为L=7 m.L=7 m.现将一质量现将一质量m=0.4 kgm=0.4 kg的小木块的小木块 放到传送带的顶端放到传送带的顶端, ,使它从静止开始沿传送带下滑使它从静止开始沿传送带下滑, ,已知木块与传送带间的动摩已知木块与传送带间的动摩 擦因数为擦因数为=0.25,=0.25,取取g=10 m/sg=10 m/s2 2,sin 37,sin 37=0.6,cos 37=0.6,cos 37=0.8.=0.8.求木块滑到底的求木块滑到底的 过程中过程中, ,摩擦力对木块做的功以及产生的热量各是多少摩擦力对木块做的功以及产
15、生的热量各是多少? ? 答案答案: :-4.0 J-4.0 J 2.4 J2.4 J 考点三 应用动力学和能量的观点分析考点三 应用动力学和能量的观点分析“滑块滑块滑板滑板”问题问题 1.1.问题分类问题分类 水平面上的滑块水平面上的滑块滑板问题和在斜面上的滑块滑板问题和在斜面上的滑块滑板模型滑板模型. . 2.2.处理方法处理方法 往往通过系统内摩擦力的相互作用而改变系统内物体的运动状态往往通过系统内摩擦力的相互作用而改变系统内物体的运动状态, ,既可由动既可由动 能定理和牛顿运动定律分析单个物体的运动能定理和牛顿运动定律分析单个物体的运动, ,又可由能量守恒定律分析动能又可由能量守恒定律分
16、析动能 的变化、能量的转化的变化、能量的转化, ,在能量转化方面往往用到在能量转化方面往往用到EE内 内=-E =-E机 机=fx =fx相对 相对. . 【典例【典例3 3】 图图( (甲甲) )中中, ,质量为质量为m m1 1=1 kg=1 kg的物块叠放在质量为的物块叠放在质量为m m2 2=3 kg=3 kg的木板右端的木板右端. . 木板足够长木板足够长, ,放在光滑的水平面上放在光滑的水平面上, ,木板与物块之间的动摩擦因数为木板与物块之间的动摩擦因数为1 1=0.2.=0.2. 整个系统开始时静止整个系统开始时静止, ,重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2
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