物理高三一輪復(fù)系列《一輪復(fù)講義》（配套PPT課件）32第5章 專題強(qiáng)化六綜合應(yīng)用力學(xué)兩大觀點(diǎn)解決兩類(lèi)模型問(wèn)題（免費(fèi)下載）

1、專題強(qiáng)化六綜合應(yīng)用力學(xué)兩大觀點(diǎn)解決三類(lèi)問(wèn)題第五章機(jī)械能專題解讀1.本專題是力學(xué)兩大觀點(diǎn)在多運(yùn)動(dòng)過(guò)程問(wèn)題、傳送帶問(wèn)題和滑塊木板問(wèn)題三類(lèi)問(wèn)題中的綜合應(yīng)用，高考常以計(jì)算題壓軸題的形式命題.2.學(xué)好本專題，可以極大地培養(yǎng)同學(xué)們的審題能力、推理能力和規(guī)范表達(dá)能力，針對(duì)性的專題強(qiáng)化，可以提升同學(xué)們解決壓軸題的信心.3.用到的知識(shí)有：動(dòng)力學(xué)方法觀點(diǎn)(牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)基本規(guī)律)，能量觀點(diǎn)(動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律).NEIRONGSUOYIN內(nèi)容索引研透命題點(diǎn)課時(shí)作業(yè)細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點(diǎn)限時(shí)訓(xùn)練 練規(guī)范 練速度研透命題點(diǎn)1.分析思路(1)受力與運(yùn)動(dòng)分析：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析物體的

2、受力情況，以及不同運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力的變化情況；(2)做功分析：根據(jù)各種力做功的不同特點(diǎn)，分析各種力在不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的做功情況；(3)功能關(guān)系分析：運(yùn)用動(dòng)能定理、功能關(guān)系或能量守恒定律進(jìn)行分析，選擇合適的規(guī)律求解.命題點(diǎn)一多運(yùn)動(dòng)過(guò)程問(wèn)題2.方法技巧(1)“合”整體上把握全過(guò)程，構(gòu)建大致的運(yùn)動(dòng)圖景；(2)“分”將全過(guò)程進(jìn)行分解，分析每個(gè)子過(guò)程對(duì)應(yīng)的基本規(guī)律；(3)“合”找出各子過(guò)程之間的聯(lián)系，以銜接點(diǎn)為突破口，尋求解題最優(yōu)方案.例1(2018河南省駐馬店市第二次質(zhì)檢)如圖1所示，AB和CDO都是處于同一豎直平面內(nèi)的光滑圓弧形軌道，OA處于水平位置.AB是半徑為R1 m的 圓周軌道，CDO是半徑為r0

3、.5 m的半圓軌道，最高點(diǎn)O處固定一個(gè)豎直彈性擋板(可以把小球彈回不損失能量，圖中沒(méi)有畫(huà)出)D為CDO軌道的中點(diǎn).BC段是水平粗糙軌道，與圓弧形軌道平滑連接.已知BC段水平軌道長(zhǎng)L2 m，與小球之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2.現(xiàn)讓一個(gè)質(zhì)量為m1 kg的小球P從A點(diǎn)的正上方距水平線OA高H處自由落下：(取g10 m/s2，不計(jì)空氣阻力)(1)當(dāng)H2 m時(shí)，問(wèn)此時(shí)小球第一次到達(dá)D點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大??；答案84 N圖1解析設(shè)小球第一次到達(dá)D點(diǎn)的速度為vD，對(duì)小球從靜止到D點(diǎn)的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理有：聯(lián)立解得：FN84 N，由牛頓第三定律得，小球?qū)壍赖膲毫Υ笮椋篎NFN84 N；(2)為使小球僅與彈性擋板碰撞

4、一次，且小球不會(huì)脫離CDO軌道，問(wèn)H的取值范圍.答案0.65 mH0.7 m解析為使小球僅與擋板碰撞一次，且小球不會(huì)脫離CDO軌道，H最小時(shí)必須滿足能上升到O點(diǎn)，代入數(shù)據(jù)解得：Hmin0.65 m僅與彈性擋板碰撞一次，且小球不會(huì)脫離CDO軌道，H最大時(shí)，與擋板碰后再返回最高能上升到D點(diǎn)，則mg(Hmaxr)3mgL0代入數(shù)據(jù)解得：Hmax0.7 m故有：0.65 mH0.7 m.變式1(2018河南省周口市期末)如圖2所示，半徑R0.3 m的豎直圓槽型光滑軌道與水平軌道AC相切于B點(diǎn)，水平軌道的C點(diǎn)固定有豎直擋板，軌道上的A點(diǎn)靜置有一質(zhì)量m1 kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn)).現(xiàn)給小物塊施加一大小為

5、F6.0 N、方向水平向右的恒定拉力，使小物塊沿水平軌道AC向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)到AB之間的D點(diǎn)(圖中未畫(huà)出)時(shí)撤去拉力，小物塊繼續(xù)滑行到B點(diǎn)后進(jìn)人豎直圓槽軌道做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物塊運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，由壓力傳感器測(cè)出小物塊對(duì)軌道最高點(diǎn)的壓力為 N.已知水平軌道AC長(zhǎng)為2 m，B為AC的中點(diǎn)，小物塊與AB段間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.45，重力加速度g10 m/s2.求：(1)小物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)的速度大小；圖2答案4 m/s可得vB4 m/s；(2)拉力F作用在小物塊上的時(shí)間t；解析小物塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)的過(guò)程，由動(dòng)能定理有由牛頓第二定律有F1mgma(3)若小物塊從豎直圓軌道滑出后，經(jīng)水平軌道BC到達(dá)C點(diǎn)，與豎

6、直擋板相碰時(shí)無(wú)機(jī)械能損失，為使小物塊從C點(diǎn)返回后能再次沖上圓形軌道且不脫離，試求小物塊與水平軌道BC段間的動(dòng)摩擦因數(shù)的取值范圍.答案0.420.25或020.025解析設(shè)小物塊與BC段間的動(dòng)摩擦因數(shù)為2.物塊在圓軌道最高點(diǎn)的最小速度為v1，解得20.025故物塊能從C點(diǎn)返回通過(guò)軌道的最高點(diǎn)而不會(huì)脫離軌道時(shí)應(yīng)滿足020.025物塊從C點(diǎn)返回在圓軌道上升高度R時(shí)速度為零，解得20.25物塊從C點(diǎn)返回剛好運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，20.4故物塊能返回圓形軌道(不能到達(dá)最高點(diǎn))且不會(huì)脫離軌道時(shí)應(yīng)滿足0.420.25綜上所述，0.420.25或020.025.1.設(shè)問(wèn)的角度(1)動(dòng)力學(xué)角度：首先要正確分析物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)

7、程，做好受力分析，然后利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式結(jié)合牛頓第二定律求物體及傳送帶在相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的位移，找出物體和傳送帶之間的位移關(guān)系.(2)能量角度：求傳送帶對(duì)物體所做的功、物體和傳送帶由于相對(duì)滑動(dòng)而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動(dòng)機(jī)多消耗的電能等，常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解.命題點(diǎn)二傳送帶模型2.功能關(guān)系分析(1)功能關(guān)系分析：WEkEpQ.(2)對(duì)W和Q的理解：傳送帶克服摩擦力做的功：WFfx傳；產(chǎn)生的內(nèi)能：QFfx相對(duì).例2(2018河南省鄭州一中上學(xué)期期中)如圖3，一水平傳送帶以4 m/s的速度逆時(shí)針傳送，水平部分長(zhǎng)L6 m，其左端與一傾角為30的光滑斜面平滑相連，斜面足夠長(zhǎng)，一個(gè)質(zhì)量為m1.0

8、kg的物塊無(wú)初速度地放在傳送帶最右端，已知物塊與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，g10 m/s2，求物塊從放到傳送帶上到第一次滑回傳送帶最遠(yuǎn)處的過(guò)程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量.圖3模型1水平傳送帶問(wèn)題答案32 J解析物塊在傳送帶上加速到與傳送帶同速時(shí)對(duì)物塊有Ffmgma解得：a2 m/s2傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的位移為：x1vt18 m則相對(duì)位移為x1x1x14 m因摩擦產(chǎn)生的熱量Q1Ffx18 J接著二者一起勻速運(yùn)動(dòng)，物塊沖上斜面再返回傳送帶，向右減速到零，則在傳送帶上運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)的位移為：x2vt28 m則相對(duì)位移為：x2x2x212 m因摩擦產(chǎn)生的熱量Q2Ffx224 J全程因摩擦產(chǎn)生的熱量為：Q

9、Q1Q232 J.例3(2018陜西師大附中模擬)如圖4所示，與水平面成30角的傳送帶以v2 m/s的速度按如圖所示方向順時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng)，AB兩端距離l9 m.把一質(zhì)量m2 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))無(wú)初速度的輕輕放到傳送帶的A端，物塊在傳送帶的帶動(dòng)下向上運(yùn)動(dòng).若物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) ，不計(jì)物塊的大小，g取10 m/s2.求：(1)從放上物塊開(kāi)始計(jì)時(shí)，t0.5 s時(shí)刻摩擦力對(duì)物塊做功的功率是多少？此時(shí)傳送帶克服摩擦力做功的功率是多少？圖4模型2傾斜傳送帶問(wèn)題答案14 W28 W解析物塊受沿傳送帶向上的摩擦力為：Ffmgcos 3014 N由牛頓第二定律得：Ffmgsin 30ma，a2 m/

10、s2因此t0.5 s時(shí)刻物塊正在加速，其速度為：v1at1 m/s則此時(shí)刻摩擦力對(duì)物塊做功的功率是：P1Ffv114 W此時(shí)刻傳送帶克服摩擦力做功的功率是：P2Ffv28 W(2)把這個(gè)物塊從A端傳送到B端的過(guò)程中，傳送帶運(yùn)送物塊產(chǎn)生的熱量是多大？答案14 J解析當(dāng)物塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)：摩擦力對(duì)物塊做功為：W1Ffx1141 J14 J此段時(shí)間內(nèi)傳送帶克服摩擦力所做的功：W2Ffvt128 J這段時(shí)間產(chǎn)生的熱量：QW2W114 J(3)把這個(gè)物塊從A端傳送到B端的過(guò)程中，摩擦力對(duì)物塊做功的平均功率是多少？ 答案18.8 W解析物塊在傳送帶上勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為：把物塊由A端傳送到B端摩擦力對(duì)物塊

11、所做的總功為：把物塊從A端傳送到B端的過(guò)程中，摩擦力對(duì)物塊做功的平均功率是：1.模型分類(lèi)滑塊木板模型根據(jù)情況可以分成水平面上的滑塊木板模型和斜面上的滑塊木板模型.2.位移關(guān)系滑塊從木板的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程中，若滑塊和木板沿同一方向運(yùn)動(dòng)，則滑塊的位移和木板的位移之差等于木板的長(zhǎng)度；若滑塊和木板沿相反方向運(yùn)動(dòng)，則滑塊的位移和木板的位移之和等于木板的長(zhǎng)度.3.解題關(guān)鍵找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口，求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個(gè)過(guò)程的紐帶，每一個(gè)過(guò)程的末速度是下一個(gè)過(guò)程的初速度.命題點(diǎn)三滑塊木板模型例4(2019四川省德陽(yáng)市質(zhì)檢)如圖5所示，傾角30的足夠長(zhǎng)光滑斜面底端A固定有擋板

12、P，斜面上B 點(diǎn)與A點(diǎn)的高度差為h.將質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的木板置于斜面底端，質(zhì)量也為m的小物塊靜止在木板上某處，整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài).已知木板與物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù) ，且最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g.圖5(1)若給木板和物塊一沿斜面向上的初速度v0，木板上端恰能到達(dá)B點(diǎn)，求v0大小；(2)若對(duì)木板施加一沿斜面向上的拉力F0，物塊相對(duì)木板剛好靜止，求拉力F0的大??；解析對(duì)木板與物塊整體由牛頓第二定律有F02mgsin 2ma0對(duì)物塊由牛頓第二定律有mgcos mgsin ma0(3)若對(duì)木板施加沿斜面向上的拉力F2mg，作用一段時(shí)間后撤去拉力，木板下端恰好能到達(dá)B點(diǎn)，物塊始終未脫離木

13、板，求拉力F做的功W.解析設(shè)拉力F的作用時(shí)間為t1，再經(jīng)時(shí)間t2物塊與木板達(dá)到共速，再經(jīng)時(shí)間t3木板下端到達(dá)B點(diǎn)，速度恰好減為零.對(duì)木板有Fmgsin mgcos ma1mgsin mgcos ma3對(duì)物塊有mgcos mgsin ma2對(duì)木板與物塊整體有2mgsin 2ma4另有：a1t1a3t2a2(t1t2)a2(t1t2)a4t3變式2如圖6甲所示，半徑R0.45 m的光滑 圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，B為軌道的最低點(diǎn)，B點(diǎn)右側(cè)的光滑水平面上緊挨B點(diǎn)有一靜止的小平板車(chē)，平板車(chē)質(zhì)量M1 kg，長(zhǎng)度l1 m，小車(chē)的上表面與B點(diǎn)等高，距地面高度h0.2 m.質(zhì)量m1 kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從

14、圓弧最高點(diǎn)A由靜止釋放.取g10 m/s2.試求：圖6答案30 N(1)物塊滑到軌道上的B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大小；解得vB3 m/s解得FN30 N由牛頓第三定律得物塊滑到軌道上B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力FNFN30 N，方向豎直向下.(2)若鎖定平板車(chē)并在上表面鋪上一種特殊材料，其動(dòng)摩擦因數(shù)從左向右隨距離均勻變化，如圖乙所示，求物塊滑離平板車(chē)時(shí)的速率；答案1 m/s解析物塊在平板車(chē)上滑行時(shí)摩擦力做功物塊由靜止到滑離平板車(chē)過(guò)程中由動(dòng)能定理得，(3)若解除平板車(chē)的鎖定并撤去上表面鋪的材料后，物塊與平板車(chē)上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，物塊仍從圓弧最高點(diǎn)A由靜止釋放，求物塊落地時(shí)距平板車(chē)右端的水平距離.答案0.

15、2 m解析當(dāng)平板車(chē)不固定時(shí)，對(duì)物塊有a1g2 m/s2經(jīng)過(guò)時(shí)間t1物塊滑離平板車(chē)，則有解得t10.5 s(另一解舍掉)物塊滑離平板車(chē)時(shí)的速度v物vBa1t12 m/s此時(shí)平板車(chē)的速度v車(chē)a2t11 m/s物塊落地時(shí)距平板車(chē)右端的水平距離s(v物v車(chē))t20.2 m.課時(shí)作業(yè)1.(多選)(2018廣東省茂名市第二次模擬)如圖1，光滑的水平軌道AB，與半徑為R的光滑的半圓形軌道BCD相切于B點(diǎn)，圓軌道在豎直平面內(nèi)，B為最低點(diǎn)，D為最高點(diǎn).質(zhì)量為m的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))以初速度v0沿AB運(yùn)動(dòng)恰能通過(guò)最高點(diǎn)，則A.R越大，v0越大B.m越大，v0越大C.R越大，小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)瞬間對(duì)軌道的壓力越大D.m越大

16、，小球經(jīng)過(guò)B點(diǎn)瞬間對(duì)軌道的壓力越大圖1123456712345672.(2018河南省洛陽(yáng)市上學(xué)期期中)如圖2所示，一個(gè)半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平，軌道的內(nèi)表面動(dòng)摩擦因數(shù)為.一質(zhì)量為m的小滑塊(可看作質(zhì)點(diǎn))自P點(diǎn)正上方由靜止釋放，釋放高度為R，小滑塊恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道.小滑塊滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)對(duì)軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大小.用W表示小滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功.則A.小滑塊恰好可以到達(dá)Q點(diǎn)B.小滑塊不能到達(dá)Q點(diǎn)圖21234567解析從最高點(diǎn)到N點(diǎn)，由動(dòng)能定理有123456小滑塊從P點(diǎn)到N點(diǎn)再到Q點(diǎn)的過(guò)程中，重力與摩擦力做功，由于小滑塊做圓周

17、運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)可知，小滑塊在PN段與軌道之間的壓力大于NQ段小滑塊與軌道之間的壓力，7123456根據(jù)FfFN可知，小滑塊在PN段受到的摩擦力比較大，所以小滑塊在PN段克服摩擦力做的功比較多，解得vQ0，小滑塊到達(dá)Q點(diǎn)后，還能繼續(xù)上升，故A、B錯(cuò)誤.73.(2017全國(guó)卷16)如圖3所示，一質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛.用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點(diǎn)，M點(diǎn)與繩的上端P相距 l.重力加速度大小為g.在此過(guò)程中，外力做的功為圖31234567故選項(xiàng)A正確，B、C、D錯(cuò)誤.12345674.(多選)如圖4甲所示，傾角為的足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行，

18、t0時(shí)，將質(zhì)量m1 kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上，物體相對(duì)地面的vt圖象如圖乙所示.設(shè)沿傳送帶向下為正方向，取重力加速度g10 m/s2，則A.傳送帶的速率v010 m/sB.傳送帶的傾角30C.物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5D.02.0 s內(nèi)摩擦力對(duì)物體做功Wf24 J圖41234567解析當(dāng)物體的速率超過(guò)傳送帶的速率后，物體受到的摩擦力的方向發(fā)生改變，加速度也發(fā)生改變，根據(jù)vt圖象可得，傳送帶的速率為v010 m/s，選項(xiàng)A正確；1.0 s之前的加速度a110 m/s2,1.0 s之后的加速度a22 m/s2，結(jié)合牛頓第二定律，gsin gcos a1，gsin gcos a

19、2，解得sin 0.6，37，0.5，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；摩擦力大小Ffmgcos 4 N，在01.0 s內(nèi)，摩擦力對(duì)物體做正功，在1.02.0 s內(nèi)，摩擦力對(duì)物體做負(fù)功，01.0 s內(nèi)物體的位移為5 m,1.02.0 s內(nèi)物體的位移是11 m,02.0 s內(nèi)摩擦力做的功為4(115) J24 J，選項(xiàng)D正確.12345675.(2018閩粵期末大聯(lián)考)如圖5所示，一固定在地面上的導(dǎo)軌ABC，AB與水平面間的夾角為37，一小物塊放在A處(可視為質(zhì)點(diǎn))，小物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.25，現(xiàn)在給小物塊一個(gè)沿斜面向下的初速度v01 m/s.小物塊經(jīng)過(guò)B處時(shí)無(wú)機(jī)械能損失，物塊最后停在B點(diǎn)右側(cè)1.

20、8米處(sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2).求：(1)小物塊在AB段向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大?。粓D5答案4 m/s21234567解析小物塊從A到B過(guò)程中，由牛頓第二定律得，mgsin mgcos ma代入數(shù)據(jù)解得a4 m/s2.1234567(2)小物塊到達(dá)B處時(shí)的速度大??；答案3 m/s解析小物塊從B向右運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得，123456代入數(shù)據(jù)解得vB3 m/s.7(3)AB的長(zhǎng)度L.答案1 m12345676.(2018安徽省蚌埠二中期中)如圖6甲所示，質(zhì)量為m0.1 kg的小球，用長(zhǎng)l0.4 m的細(xì)線與固定在圓心處的力傳感器相連，小球和傳感器的大小均忽略不計(jì).當(dāng)在最低點(diǎn)A處給小球6 m/s的初速度時(shí)，小球恰能運(yùn)動(dòng)至最高點(diǎn)B，空氣阻力大小恒定.求：(g取10 m/s2)(1)小球在A處時(shí)傳感器的示數(shù)；圖6答案10 N123