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(dòng)力學(xué)方法和動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用3、學(xué)會(huì)處理綜合應(yīng)用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析多過(guò)程問題知識(shí)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(wú)關(guān).(2)摩擦力做功的特點(diǎn)單個(gè)摩擦力(包括靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力)可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功.相互作用的一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和 ，在靜摩擦力做功的過(guò)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(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和 ，且總為 .在一對(duì)滑動(dòng)摩擦力不為零路徑總等于零負(fù)值知識(shí)梳理做功的過(guò)程中，

2、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(dòng)摩擦力與 的乘積.摩擦生熱是指滑動(dòng)摩擦生熱，靜摩擦不會(huì)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 的變化，即w其他e.(5)一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做的功等于 的變化，即qffl 相對(duì).ep相對(duì)位移重力勢(shì)能ep彈性勢(shì)能動(dòng)能ek系統(tǒng)中內(nèi)能機(jī)械能知識(shí)梳理1.動(dòng)能定理的應(yīng)用(1)動(dòng)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

3、.動(dòng)能定理既適用于 運(yùn)動(dòng)，也適用于 運(yùn)動(dòng)；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(dòng)能定理解題的基本思路選取研究對(duì)象，明確它的運(yùn)動(dòng)過(guò)程.分析研究對(duì)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(shí)梳理明確物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程初、末狀態(tài)的動(dòng)能ek1和ek2.列出動(dòng)能定理的方程w合ek2ek1，及其他必要的解題方程，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用做功來(lái)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 .用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷，看是否有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.零知識(shí)梳理對(duì)一些“繩

4、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(shuō)明及暗示.(2)應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題的基本思路選取研究對(duì)象物體系統(tǒng).根據(jù)研究對(duì)象所經(jīng)歷的物理過(guò)程，進(jìn)行 、 分析，判斷機(jī)械能是否守恒.恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對(duì)象在運(yùn)動(dòng)過(guò)程的初、末狀態(tài)時(shí)的機(jī)械能.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(guó)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)將小球從m點(diǎn)由靜止釋放，它在下降的過(guò)程中經(jīng)過(guò)了n點(diǎn).已知在m、n兩點(diǎn)處，彈簧對(duì)小球的彈力大小相等，且onmo

5、mn .在小球從m點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到n點(diǎn)的過(guò)程中()a.彈力對(duì)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(zhǎng)度最短時(shí)，彈力對(duì)小球做功的功率為零d.小球到達(dá)n點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能等于其在m、n兩點(diǎn)的重力勢(shì)能差難點(diǎn)突破【解析】 因m和n兩點(diǎn)處彈簧對(duì)小球的彈力大小相等，且onmomn ，知m處的彈簧處于壓縮狀態(tài)，n處的彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，則彈簧的彈力對(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)度最短時(shí)，即彈簧水平，彈力與速度垂直，彈力對(duì)小球做功的功率為零

6、，選項(xiàng)c正確；由動(dòng)能定理得，wfwgek，因m和n兩點(diǎn)處彈簧對(duì)小球的彈力大小相等，彈性勢(shì)能相等，則由彈力做功特點(diǎn)知wf0，即wgek，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(guó)首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)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(duì)他做功1 900 j，他克服阻力做功100 j.韓曉鵬在此過(guò)程中()a.動(dòng)能增加了1 900 j b.動(dòng)能增加了2 000 jc.重力勢(shì)能減小了1 900 j d.重力勢(shì)能減小了2 000 j高考預(yù)測(cè)難點(diǎn)突破【解析】由題可得，重力做功wg1 900 j，則重力勢(shì)能減少1 900 j

7、 ，故c正確，d錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理得，wgwfek，克服阻力做功wf100 j，則動(dòng)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(dòng)力學(xué)方法和動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用(1)求小球在b、a兩點(diǎn)的動(dòng)能之比； 【例2】 (2016 全國(guó)丙卷 24) 如圖所示，在豎直平面內(nèi)有由 圓弧ab 和 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(dòng).41典例精析212r4r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(dòng)能為eka，由機(jī)械能守恒得【答案】 51設(shè)小球在b點(diǎn)的動(dòng)能

8、為ekb，同理有由式得ekbeka51 難點(diǎn)突破(2)通過(guò)計(jì)算判斷小球能否沿軌道運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn).【解析】若小球能沿軌道運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)，小球在c點(diǎn)所受軌道的正壓力fn應(yīng)滿足 fn0 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f1.8mg作用于滑塊1，為粗糙地帶與滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)，g為重力加速度.(1)求滑塊運(yùn)動(dòng)的最大速度；高考預(yù)測(cè)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(duì)所有滑塊運(yùn)用

9、動(dòng)能定理： flmgl 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(dòng)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f2lmg(12)l 3mv22得v2 故滑塊3能進(jìn)入粗糙地帶此時(shí)3mgf3ma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(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)分析多過(guò)程問題多個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)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(dòng)過(guò)程，而不同過(guò)程往往通過(guò)連接點(diǎn)的速度建立聯(lián)系，有時(shí)對(duì)整個(gè)過(guò)程應(yīng)用能量的觀點(diǎn)解決問題會(huì)更簡(jiǎn)單.難點(diǎn)突破典例精析【例3】(2016 全國(guó)

10、乙卷 25)如圖所示，一輕彈簧原長(zhǎng)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)，ac7r，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)，af4r.已知p與直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù) ，重力加速度大小為g. (取sin 37 ，cos 37 )(1)求p 第一次運(yùn)動(dòng)到b 點(diǎn)時(shí)速度的大??；難點(diǎn)突破【解析】由題意可知：lbc7r2r5r 設(shè)p 到達(dá)b 點(diǎn)時(shí)的速度為vb，由動(dòng)能定理得mglbcsin mglb

11、ccos 式中37，聯(lián)立式并由題給條件得vb2 【答案】 2gr 難點(diǎn)突破(2)求p 運(yùn)動(dòng)到e 點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能；【解析】設(shè)bex，p 到達(dá)e 點(diǎn)時(shí)速度為零，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為ep，由be 過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得e、f之間的距離l1為l14r2rx p 到達(dá)e 點(diǎn)后反彈，從e 點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到f 點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有epmgl1sin mgl1cos 0 聯(lián)立式得難點(diǎn)突破(3)改變物塊p的質(zhì)量，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(guò)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(dòng)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

12、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37.設(shè)p在d點(diǎn)的速度為vd，由d點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到g點(diǎn)的時(shí)間為t.由平拋運(yùn)動(dòng)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c 運(yùn)動(dòng)到d 的過(guò)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m3 kg的滑板a置于粗糙的水平地面上，a與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)10.3，其上表面右側(cè)光滑段長(zhǎng)度l12 m，左側(cè)粗糙段長(zhǎng)度為l2，質(zhì)量m2 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(dòng)摩擦因數(shù)20.15，取g10 m/s2，現(xiàn)用f18 n的水平恒力拉動(dòng)a向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a、b分離時(shí)，b對(duì)地的速度vb1 m/s，求l

13、2的值.高考預(yù)測(cè)難點(diǎn)突破【解析】在f 的作用下，a 做勻加速運(yùn)動(dòng)，b 靜止不動(dòng)，當(dāng)a運(yùn)動(dòng)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(duì)a：由牛頓第二定律： f1(mm)g2mgmaa 對(duì)b：由牛頓第二定律：2mgmab 由得va2 m/s 由得aa0 難點(diǎn)突破即a以va2 m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)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(duì)a：xavat對(duì)b：vbabtxb abt 2又：xaxbl2 聯(lián)立解得：l21 m 【答案】 1 m拓展練習(xí)1、如圖所示，質(zhì)量m0.1 kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，用長(zhǎng)度l0.2 m的輕質(zhì)細(xì)線懸于天花板的o點(diǎn).足夠長(zhǎng)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h0.4 m.木板與水平面間的夾角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(dòng)到最低點(diǎn)q時(shí)細(xì)線恰好被拉斷(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8).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 fmgm解得 f3mg3 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；