用動(dòng)力學(xué)和功能觀點(diǎn)解決多過程問題

1、第第1講用動(dòng)力學(xué)和功能觀點(diǎn)解決講用動(dòng)力學(xué)和功能觀點(diǎn)解決多過程問題多過程問題例：如圖所示，例：如圖所示，P和和Q是兩塊水平放置的導(dǎo)體板，在是兩塊水平放置的導(dǎo)體板，在其間加上電壓其間加上電壓U，下極板電勢(shì)高于上極板。電子（重，下極板電勢(shì)高于上極板。電子（重力不計(jì)）以水平速度力不計(jì)）以水平速度v0從兩板正中間射入，穿過兩板從兩板正中間射入，穿過兩板后又沿垂直于磁場(chǎng)方向射入有豎直邊界后又沿垂直于磁場(chǎng)方向射入有豎直邊界MN的勻強(qiáng)磁的勻強(qiáng)磁場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后又從其豎直邊界場(chǎng)，經(jīng)磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)后又從其豎直邊界MN射出，若把電射出，若把電子進(jìn)出磁場(chǎng)的兩點(diǎn)間距離記為子進(jìn)出磁場(chǎng)的兩點(diǎn)間距離記為d，則有，則有 （ ）A、U

2、越大則越大則d越大越大B、U越大則越大則d越小越小 C、v0越大則越大則d越大越大D、v0越大則越大則d越小越小PQMNv0Lvv0v0vydvr類平拋類平拋 勻直勻直 勻圓勻圓類平拋類平拋 勻直勻直 勻圓勻圓qBmvr mdqua atvy220yvvvcos2rd 221aty sin,cos0vvvvytvL0 1cosLvLvv0v0vydvr 、類平拋運(yùn)動(dòng)出電場(chǎng)的速度勻直運(yùn)動(dòng)、類平拋運(yùn)動(dòng)出電場(chǎng)的速度勻直運(yùn)動(dòng)的速度勻圓運(yùn)動(dòng)進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的初速度的速度勻圓運(yùn)動(dòng)進(jìn)磁場(chǎng)時(shí)的初速度、角度關(guān)系：、角度關(guān)系： 類平拋、勻直、勻圓各分運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系類平拋、勻直、勻圓各分運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系多過程問題的解決思路多過程問題

3、的解決思路一、一、“合合”初步了解全過程，構(gòu)建大初步了解全過程，構(gòu)建大致運(yùn)動(dòng)圖景致運(yùn)動(dòng)圖景三、三、“合合”找到子過程的聯(lián)系，尋找找到子過程的聯(lián)系，尋找解題方法解題方法二、二、“分分”將全過程進(jìn)行分解，分析將全過程進(jìn)行分解，分析每個(gè)過程的規(guī)律每個(gè)過程的規(guī)律分析要點(diǎn)分析要點(diǎn):1 題目中有多少個(gè)物理過程？題目中有多少個(gè)物理過程？2 每個(gè)過程物體做什么運(yùn)動(dòng)？每個(gè)過程物體做什么運(yùn)動(dòng)？3 每種運(yùn)動(dòng)滿足什么物理規(guī)律？每種運(yùn)動(dòng)滿足什么物理規(guī)律？4 運(yùn)動(dòng)過程中的一些關(guān)鍵位置運(yùn)動(dòng)過程中的一些關(guān)鍵位置(時(shí)刻時(shí)刻)是哪些是哪些?例例. 如圖所示，在豎直面內(nèi)有一光滑水平直軌道與半如圖所示，在豎直面內(nèi)有一光滑水平直軌道與

4、半徑為徑為R0.4m的光滑半圓形軌道在半圓的一個(gè)端點(diǎn)的光滑半圓形軌道在半圓的一個(gè)端點(diǎn)B相切，半圓軌道的另一端點(diǎn)為相切，半圓軌道的另一端點(diǎn)為C。在直軌道上距。在直軌道上距B為為1.0m的的A點(diǎn)，有一可看做質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為點(diǎn)，有一可看做質(zhì)點(diǎn)、質(zhì)量為m0.1kg的的小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平恒力小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用水平恒力F=1.25N將小將小物塊推到物塊推到B處后撤去，小物塊沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)到處后撤去，小物塊沿半圓軌道運(yùn)動(dòng)到C處處后，落回到水平面上，取后，落回到水平面上，取g10m/s2。求：小物塊落地點(diǎn)到求：小物塊落地點(diǎn)到B點(diǎn)的水平距離。點(diǎn)的水平距離。FCBARO勻加直勻加直牛頓第二定律牛頓第二

5、定律+運(yùn)動(dòng)學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)(或動(dòng)能定理或動(dòng)能定理)變速圓周運(yùn)動(dòng)變速圓周運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)平拋運(yùn)動(dòng)機(jī)械能守恒定律機(jī)械能守恒定律(或動(dòng)能定理或動(dòng)能定理)平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律平拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)物理規(guī)律物理規(guī)律過程過程由由A到到B離開離開C以后以后由由B到到C關(guān)鍵位置：關(guān)鍵位置：B、C分析分析:解：解： （1）小物塊從）小物塊從A到到B做勻變速直線運(yùn)動(dòng)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，設(shè)小物塊在，設(shè)小物塊在B點(diǎn)的速度為點(diǎn)的速度為vB，由牛頓第二定由牛頓第二定律有律有 221BmvFs 解得解得:vB=5m /s或由動(dòng)能定理或由動(dòng)能定理F=ma由運(yùn)動(dòng)學(xué)由運(yùn)動(dòng)學(xué) vB2=2asFCBARO（3）小物塊離開）小物塊離開C是平拋運(yùn)動(dòng)。是

6、平拋運(yùn)動(dòng)。tvxC2212gtRy（2）小物塊從）小物塊從B到到C做變速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)小物塊做變速圓周運(yùn)動(dòng)，設(shè)小物塊在在C點(diǎn)的速度為點(diǎn)的速度為vC，由機(jī)械能守恒定律有由機(jī)械能守恒定律有2221221CBmvRmgmv解得解得:x=1.2m或由動(dòng)能定理或由動(dòng)能定理2221212BCmvmvRmg解得解得:vC=3m/sFCBARO 全過程處理：抓住整個(gè)過程的初、末狀態(tài)，全過程處理：抓住整個(gè)過程的初、末狀態(tài)， 利用能量的觀點(diǎn)解決問題。利用能量的觀點(diǎn)解決問題。兩種方法兩種方法“分段分段”處處理理全過程處理全過程處理同時(shí)要有全過程的觀點(diǎn)同時(shí)要有全過程的觀點(diǎn):FCBARO小球從小球從A到到C由動(dòng)能定理有由

7、動(dòng)能定理有2212CFmvmgRW 直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)組合模型直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)組合模型1.模型特點(diǎn)：物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，經(jīng)歷直線模型特點(diǎn)：物體在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，經(jīng)歷直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)或三種運(yùn)動(dòng)兩兩組合運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)或三種運(yùn)動(dòng)兩兩組合.2.表現(xiàn)形式：表現(xiàn)形式：( (1) )直線運(yùn)動(dòng)：水平面上的直線運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)：水平面上的直線運(yùn)動(dòng)、斜面上的直線運(yùn)動(dòng)、傳送帶上的直線運(yùn)動(dòng)斜面上的直線運(yùn)動(dòng)、傳送帶上的直線運(yùn)動(dòng).( (2) )圓周圓周運(yùn)動(dòng)：繩模型圓周運(yùn)動(dòng)、桿模型圓周運(yùn)動(dòng)、拱形運(yùn)動(dòng)：繩模型圓周運(yùn)動(dòng)、桿模型圓周運(yùn)動(dòng)、拱形橋模型圓周運(yùn)動(dòng)橋模型圓周運(yùn)動(dòng).( (3) )

8、平拋運(yùn)動(dòng)：與斜面相關(guān)的平拋平拋運(yùn)動(dòng)：與斜面相關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng)、與圓軌道相關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)、與圓軌道相關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng).3.應(yīng)對(duì)模式：這類模型一般不難，各階段的運(yùn)動(dòng)應(yīng)對(duì)模式：這類模型一般不難，各階段的運(yùn)動(dòng)過程具有獨(dú)立性，只要對(duì)不同過程分別選用相應(yīng)過程具有獨(dú)立性，只要對(duì)不同過程分別選用相應(yīng)規(guī)律即可，兩個(gè)相鄰的過程連接點(diǎn)的速度是聯(lián)系規(guī)律即可，兩個(gè)相鄰的過程連接點(diǎn)的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶兩過程的紐帶.很多情況下平拋運(yùn)動(dòng)末速度的方向很多情況下平拋運(yùn)動(dòng)末速度的方向是解決問題的重要突破口是解決問題的重要突破口.熱點(diǎn)一用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)解決多過程問題熱點(diǎn)一用動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)解決多過程問題命題規(guī)律：命題規(guī)律：力學(xué)中的多過程問題涉及

9、的運(yùn)動(dòng)形式主力學(xué)中的多過程問題涉及的運(yùn)動(dòng)形式主要有勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)，分要有勻變速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)，分析運(yùn)動(dòng)過程的關(guān)鍵是分析物體受力，然后利用牛析運(yùn)動(dòng)過程的關(guān)鍵是分析物體受力，然后利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律分析物體的運(yùn)動(dòng)，高考對(duì)此類題的考頓運(yùn)動(dòng)定律分析物體的運(yùn)動(dòng)，高考對(duì)此類題的考查主要是牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用，題查主要是牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式的應(yīng)用，題目難度不大，以中檔題為主目難度不大，以中檔題為主 (2013高考浙江卷高考浙江卷)山谷中有三塊石頭和一根不可伸長(zhǎng)山谷中有三塊石頭和一根不可伸長(zhǎng)的輕質(zhì)青藤，其示意圖如下圖中的輕質(zhì)青藤，其示意圖如下圖中A、B、C、D均為均

10、為石頭的邊緣點(diǎn)，石頭的邊緣點(diǎn)，O為青藤的固定點(diǎn)，為青藤的固定點(diǎn)，h11.8 m，h24.0 m，x14.8 m，x28.0 m開始時(shí)，質(zhì)量分開始時(shí)，質(zhì)量分別為別為M10 kg和和m2 kg的大、小兩只滇金絲猴分的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上，當(dāng)大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到別位于左邊和中間的石頭上，當(dāng)大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時(shí)，迅速?gòu)淖筮吺^的傷害時(shí)，迅速?gòu)淖筮吺^的A點(diǎn)水平跳至中間石點(diǎn)水平跳至中間石頭大猴抱起小猴跑到頭大猴抱起小猴跑到C點(diǎn)，抓住青藤下端，蕩到右點(diǎn)，抓住青藤下端，蕩到右邊石頭上的邊石頭上的D點(diǎn)點(diǎn),此時(shí)速度恰好為零運(yùn)動(dòng)過程中猴子此時(shí)速度恰好為零運(yùn)動(dòng)過程中猴子均可看成質(zhì)點(diǎn)，空氣阻

11、力不計(jì)，重力加速度均可看成質(zhì)點(diǎn)，空氣阻力不計(jì)，重力加速度g10 m/s2.求：求：(1)大猴從大猴從A點(diǎn)水平跳離時(shí)速度的最小值；點(diǎn)水平跳離時(shí)速度的最小值；(2)猴子抓住青藤蕩起時(shí)的速度大小；猴子抓住青藤蕩起時(shí)的速度大??；(3)猴子蕩起時(shí)，青藤對(duì)猴子的拉力大小猴子蕩起時(shí)，青藤對(duì)猴子的拉力大小【答案】【答案】(1)8 m/s(2)約約9 m/s(3)216 N多個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合實(shí)際上是多種物理規(guī)律和方法的綜多個(gè)運(yùn)動(dòng)的組合實(shí)際上是多種物理規(guī)律和方法的綜合應(yīng)用，因此，分析各個(gè)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，選準(zhǔn)規(guī)律是合應(yīng)用，因此，分析各個(gè)運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，選準(zhǔn)規(guī)律是解題的關(guān)鍵解題的關(guān)鍵拓展訓(xùn)練拓展訓(xùn)練1(2013湖北武漢模擬湖北武

12、漢模擬)如圖甲所示，質(zhì)量如圖甲所示，質(zhì)量M1 kg的薄木板靜止在水平面上，質(zhì)量的薄木板靜止在水平面上，質(zhì)量m1 kg的鐵塊的鐵塊(可視為質(zhì)點(diǎn)可視為質(zhì)點(diǎn))靜止在木板的右端設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，已知靜止在木板的右端設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，已知木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.05，鐵塊與木板之間的，鐵塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)動(dòng)摩擦因數(shù)20.2，重力加速度，重力加速度g10 m/s2.現(xiàn)給鐵塊施加現(xiàn)給鐵塊施加一個(gè)水平向左的力一個(gè)水平向左的力F.(1)若力若力F恒為恒為4 N，經(jīng)過時(shí)間，經(jīng)過時(shí)間1 s，鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的左端，鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的左端，求木板的長(zhǎng)度求木板

13、的長(zhǎng)度L；(2)若力若力F從零開始逐漸增加，且鐵塊始終在木板上沒有掉下從零開始逐漸增加，且鐵塊始終在木板上沒有掉下來試通過分析與計(jì)算，在圖乙中作出鐵塊受到的摩擦力來試通過分析與計(jì)算，在圖乙中作出鐵塊受到的摩擦力Ff隨力隨力F大小變化的圖象大小變化的圖象當(dāng)當(dāng)F3 N時(shí)，時(shí)，M、m相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)鐵塊受到的摩擦力為相對(duì)滑動(dòng)，此時(shí)鐵塊受到的摩擦力為Ff2mg2 NFfF圖象如圖所示圖象如圖所示答案：答案：(1)0.5 m(2)見解析圖見解析圖熱點(diǎn)二用功能觀點(diǎn)解決多過程問題熱點(diǎn)二用功能觀點(diǎn)解決多過程問題命題規(guī)律：命題規(guī)律：對(duì)于物體在變力作用下的多過程運(yùn)動(dòng)問題，不能對(duì)于物體在變力作用下的多過程運(yùn)動(dòng)問題，不

14、能利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，可利用動(dòng)能定理進(jìn)行利用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，可利用動(dòng)能定理進(jìn)行求解高考對(duì)此問題的考查主要涉及的運(yùn)動(dòng)形式有：變力作求解高考對(duì)此問題的考查主要涉及的運(yùn)動(dòng)形式有：變力作用下的直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)，題目難度中等用下的直線運(yùn)動(dòng)、曲線運(yùn)動(dòng)，題目難度中等 (2013溫州五校聯(lián)考溫州五校聯(lián)考)如圖所示，在豎直平面內(nèi)，粗糙如圖所示，在豎直平面內(nèi)，粗糙的斜面軌道的斜面軌道AB的下端與光滑的圓弧軌道的下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于相切于B，C是是最低點(diǎn)，圓心角最低點(diǎn)，圓心角BOC37，D與圓心與圓心O等高，圓弧軌道半等高，圓弧軌道半徑徑R1.0 m，現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為，現(xiàn)有一

15、個(gè)質(zhì)量為m0.2 kg可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體，可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體，從從D點(diǎn)的正上方點(diǎn)的正上方E點(diǎn)處自由下落，點(diǎn)處自由下落，DE距離距離h1.6 m,小物體與小物體與斜面斜面AB之間的動(dòng)摩擦因數(shù)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5.取取sin 370.6,cos 370.8,g10 m/s2，求：，求：(1)小物體第一次通過小物體第一次通過C點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)小物體的支持力點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)小物體的支持力FN的大小的大小;(2)要使小物體不從斜面頂端飛出要使小物體不從斜面頂端飛出,斜面的長(zhǎng)度斜面的長(zhǎng)度LAB至少要多長(zhǎng)至少要多長(zhǎng);(3)若斜面已經(jīng)滿足若斜面已經(jīng)滿足(2)要求，小物體從要求，小物體從E點(diǎn)開始下落，直至最點(diǎn)開始下落，直

16、至最后在光滑圓弧軌道做周期性運(yùn)動(dòng)，在此過程中系統(tǒng)因摩擦所后在光滑圓弧軌道做周期性運(yùn)動(dòng)，在此過程中系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量Q的大小的大小(3)因?yàn)橐驗(yàn)閙gsin 37mgcos 37(或或tan 37)，所以，小物體不會(huì)停在斜面上，小物體最后以所以，小物體不會(huì)停在斜面上，小物體最后以C為中心，為中心，B為一側(cè)最高點(diǎn)沿圓弧軌道做往返運(yùn)動(dòng)，為一側(cè)最高點(diǎn)沿圓弧軌道做往返運(yùn)動(dòng)，從從E點(diǎn)開始直至運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量，點(diǎn)開始直至運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量，QEp，Epmg(hRcos 37)，聯(lián)立聯(lián)立解得解得Q4.8 J.【答案】【答案】(1)12.4 N(2)2.4 m(3)4.

17、8 J(1)磁場(chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大?。淮艌?chǎng)的磁感應(yīng)強(qiáng)度的大??；(2)導(dǎo)體棒開始下落時(shí)距離磁場(chǎng)上邊界的高度；導(dǎo)體棒開始下落時(shí)距離磁場(chǎng)上邊界的高度；(3)電阻電阻R產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量答案：答案：(1)0.5 T(2)1.8 m(3)4.8 J用動(dòng)力學(xué)和功能觀點(diǎn)解決綜合問題用動(dòng)力學(xué)和功能觀點(diǎn)解決綜合問題應(yīng)用兩大觀點(diǎn)解決綜合問題是歷年高考計(jì)算題命題的熱點(diǎn)，也應(yīng)用兩大觀點(diǎn)解決綜合問題是歷年高考計(jì)算題命題的熱點(diǎn)，也是高考側(cè)重能力考查的體現(xiàn)，是高考側(cè)重能力考查的體現(xiàn)，考慮考慮2015年高考從下面兩個(gè)角度年高考從下面兩個(gè)角度命題：命題：(1)力學(xué)多過程計(jì)算題力學(xué)多過程計(jì)算題 (2)力電綜合問題力電綜合問題【特

18、別提醒】【特別提醒】1.小球從接觸彈簧到回到小球從接觸彈簧到回到Q點(diǎn)的過程，小球和彈點(diǎn)的過程，小球和彈簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能并不守恒，但總的能量是守恒的簧所組成的系統(tǒng)機(jī)械能并不守恒，但總的能量是守恒的2對(duì)于非勻變速直線運(yùn)動(dòng)，不能利用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式對(duì)于非勻變速直線運(yùn)動(dòng)，不能利用牛頓定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，但能用動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系進(jìn)行求解求解，但能用動(dòng)能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系進(jìn)行求解1(2013南通二模南通二模)如圖所示，長(zhǎng)如圖所示，長(zhǎng)L1.2 m、質(zhì)量質(zhì)量M3 kg的木板靜止放在傾角為的木板靜止放在傾角為37的光滑的光滑斜面上斜面上,質(zhì)量質(zhì)量m1 kg、帶電荷量、帶電荷量q2.5104 C的物塊放在木板的上端，木板和物塊間的動(dòng)摩的物塊放在木板的上端，木板和物塊間