江蘇高考物理二輪總復(fù)習(xí) 專題6 第1課時(shí) 功能關(guān)系在力學(xué)中的運(yùn)用課件

1、專題六功能關(guān)系的應(yīng)用第1課時(shí)功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用2021/8/8 星期日1(2011江蘇卷)如圖6.11所示，長為L、內(nèi)壁光滑的直管與水平地面成30角固定放置將一質(zhì)量為m的小球固定在管底，用一輕質(zhì)光滑細(xì)線將小球與質(zhì)量為M=km的小物塊相連，小物塊懸掛于管口現(xiàn)將小球釋放，一段時(shí)間后，小物塊落地靜止不動(dòng)，小球繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)，通過管口的轉(zhuǎn)向裝置后做平拋運(yùn)動(dòng)，小球在轉(zhuǎn)向過程中速率不變(重力加速度為g) (1)求小物塊下落過程中的加速度大小；(2)求小球從管口拋出時(shí)的速度大小；(3)試證明小球平拋運(yùn)動(dòng)的水平位移總小于 L.如圖6.112021/8/8 星期日22021/8/8 星期日3【命題解讀】本題較

2、好的將牛頓運(yùn)動(dòng)定律、平拋運(yùn)動(dòng)等主干知識(shí)融為一體，結(jié)構(gòu)合理，為學(xué)生展示思維活動(dòng)創(chuàng)設(shè)了極好的平臺(tái)，而且學(xué)生也比較容易上手，從本題的難度和命題思路看，對2012年的高考復(fù)習(xí)起到良好的導(dǎo)向和啟示作用2021/8/8 星期日4熱點(diǎn)一求解變力功【例1】 質(zhì)量為5103kg的汽車在t=0時(shí)刻速度v0=10m/s，隨后以P=6104W的額定功率沿平直公路繼續(xù)前進(jìn)，經(jīng)72s達(dá)到最大速度，設(shè)汽車受恒定阻力，其大小為2.5103N.求：(1)汽車的最大速度vm；(2)汽車在72s內(nèi)經(jīng)過的路程x.2021/8/8 星期日52021/8/8 星期日6【規(guī)律方法】應(yīng)用動(dòng)能定理的核心是求解合力功，而合力分為恒力與變力，對于

3、變力求解方法如下：(1)利用W=Pt求功，其中P為恒定的功率或一段時(shí)間內(nèi)的平均功率如當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為恒定功率時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力實(shí)際上為變力若為勻加速啟動(dòng)則用W=Fl求解發(fā)動(dòng)機(jī)做功(2)利用動(dòng)能定理求功(3)利用功的定義W=Flcos求功，當(dāng)作用力為變力時(shí)，有時(shí)可轉(zhuǎn)換研究對象“化變力功為恒力功處理”還有時(shí)采用“微元法”求功，如空氣阻力做功的處理其實(shí)質(zhì)都是從功的定義出發(fā)求功(4)可用圖象法求功，如F-l圖象，P-t圖象2021/8/8 星期日7 【變式練習(xí)】起重機(jī)的鋼索將重物由地面吊到空中某個(gè)高度，其速度圖象如圖6.12所示，則鋼索拉力的功率隨時(shí)間變化的圖象可能是圖中( ) 圖6.1220

4、21/8/8 星期日8【解析】 在0t1時(shí)間內(nèi)，重物加速上升，設(shè)加速度為a1，則據(jù)牛頓第二定律可得鋼索的拉力F1=mg+ma1，速度vt=a1t，所以拉力的功率為：P1=m(a1+g)a1t；在t1t2時(shí)間內(nèi)，重物勻速上升，拉力F2=mg，速度為v1=a1t1，所以拉力的功率為：P2=mga1t1.在t2t3時(shí)間內(nèi)，重物減速上升，設(shè)加速度大小為a2，則據(jù)牛頓第二定律可得鋼索的拉力F2=mg-ma2，速度v2=a1t1-a2t，所以拉力的功率為：P1=m(g-a2)(a1t1-a2t)綜述B項(xiàng)正確【答案】B2021/8/8 星期日9 【例題2】如圖6.13所示，在傾角=37的絕緣斜面所在空間存在

5、著豎直向上的勻強(qiáng)電場，場強(qiáng)E=4.0103N/C，在斜面底端有一與斜面垂直的絕緣彈性擋板質(zhì)量m=0.20kg的帶電滑塊從斜面頂端由靜止開始滑下，滑到斜面底端以與擋板相碰前的速率返回已知斜面的高度h=0.24m，滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.30，滑塊帶電量q=-5.010-4C，取重力加速度g=10m/s2，sin37=0.60，cos37=0.80.求：圖6.13熱點(diǎn)二 動(dòng)能定理的應(yīng)用2021/8/8 星期日10 (1)滑塊從斜面最高點(diǎn)滑到斜面底端時(shí)的速度大??；(2)滑塊被擋板彈回能夠沿斜面上升的最大高度；(3)滑塊從開始運(yùn)動(dòng)到停下來的全過程中產(chǎn)生的熱量Q.(計(jì)算結(jié)果保留2位有效數(shù)字)202

6、1/8/8 星期日11【解析 】(1)滑塊沿斜面滑下的過程中，受到的滑動(dòng)摩擦力 f=(mg+qE)cos37=0.96N設(shè)到達(dá)斜面底端時(shí)的速度為v，根據(jù)動(dòng)能定理得 (mg+qE)h-f = mv 解得v=2.4m/s(2)滑塊第一次與擋板碰撞后沿斜面返回上升的高度最大，設(shè)此高度為h1，根據(jù)動(dòng)能定理 -(mg+qE)h1-f =- mv2代入數(shù)據(jù)解得h1=0.10m(3)滑塊最終將靜止在斜面底端，因此重力勢能和電勢能的減少量等于克服摩擦力做的功，即等于產(chǎn)生的熱能 Q=(mg+qE)h=0.96J2021/8/8 星期日12【規(guī)律方法】 合外力對物體所做的功等于物體動(dòng)能的變化此規(guī)律適用于物體的直線

7、運(yùn)動(dòng)和曲線運(yùn)動(dòng)；適用于恒力和變力做功；適用于各種性質(zhì)的力，既可以分段作用，也可以同時(shí)作用是不涉及時(shí)間和加速度問題的首選規(guī)律 動(dòng)能定理應(yīng)用于多過程問題時(shí)，可以分段考慮，也可以把全過程作為一整體考慮，但是求各力做功時(shí)，要明確哪個(gè)力在哪一階段上所做的功2021/8/8 星期日13 【變式練習(xí)】 如圖6.14所示，ABCD是一個(gè)盆式容器，盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧，B、C為水平的，其距離d=0.50m.盆邊緣的高度為h=0.30m.在A處放一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊并讓其從靜止出發(fā)下滑已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.10.小物塊在盆內(nèi)來回滑動(dòng)，最后停下來

8、，則停的地點(diǎn)到B的距離為( ) A0.50m B0.25m C0.10m D0圖6.142021/8/8 星期日14【解析】 因?yàn)閙gh-mgs=0，所以s= =3m，所以s=6d，小物塊停在B點(diǎn)【答案】D2021/8/8 星期日15熱點(diǎn)三 豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 【例3】如圖6.15是為了檢驗(yàn)?zāi)撤N防護(hù)罩承受沖擊力的裝置，M是半徑為R=1.0m的固定于豎直平面內(nèi)的 光滑圓弧軌道，軌道上端切線水平N為待檢驗(yàn)的固定曲面，該曲面在豎直平面內(nèi)的截面為半徑r= m的 圓弧，圓弧下端切線水平且圓心恰好位于M軌道的上端點(diǎn)M的下端相切處放置豎直向上的彈簧槍，可發(fā)射速度不同的質(zhì)量m=0.01kg的小鋼珠，假設(shè)某次

9、發(fā)射的鋼珠沿軌道恰好能經(jīng)過M的上端點(diǎn)，水平飛出后落到曲面N的某一點(diǎn)上，取g=10m/s2.求：2021/8/8 星期日16圖6.15(1)發(fā)射該鋼珠前，彈簧的彈性勢能Ep多大？(2)鋼珠從M圓弧軌道最高點(diǎn)飛出至落到圓弧N上所用的時(shí)間是多少？(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)2021/8/8 星期日172021/8/8 星期日18【規(guī)律方法】(1)力角度 2021/8/8 星期日192021/8/8 星期日20【變式練習(xí)】如圖6.16所示，半徑R=0.40m的光滑半圓環(huán)軌道處于豎直平面內(nèi)，半圓環(huán)與粗糙的水平地面相切于圓環(huán)的端點(diǎn)A，一質(zhì)量m=0.10kg的小球，以初速度v0=7.0m/s在水平地面上向左做加

10、速度a=3.0m/s2的勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)4.0m后，沖上豎直半圓環(huán)，最后小球落在C點(diǎn)求A、C間的距離(取重力加速度g=10m/s2)圖6.162021/8/8 星期日212021/8/8 星期日22熱點(diǎn)四 功能關(guān)系解決綜合性問題 【例4】(2010浙江金華市調(diào)研)如圖6.17所示，水平傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，并始終保持以速度v勻速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將質(zhì)量為m的某物塊由靜止釋放在傳送帶上的左端，過一會(huì)兒物塊能保持與傳送帶相對靜止，設(shè)物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，對于這一過程，下列說法正確的是()A摩擦力對物塊做的功為0.5mv2B物塊對傳送帶做功為0.5mv2C系統(tǒng)摩擦生熱為0.5mv2D電動(dòng)機(jī)做的功為m

11、v2圖6.172021/8/8 星期日23【答案】 ACD2021/8/8 星期日24【規(guī)律方法】（1）2021/8/8 星期日25(2)皮帶問題中的功能關(guān)系： 傳送帶做的功：WF=Fx帶， 功率P=Fv帶； 產(chǎn)生的內(nèi)能：Q=fx相對； 摩擦力做功Wf=fx；物體與皮帶間摩擦生熱 Q=f滑x相對； 如物體無初速度，放在水平傳送帶上，則在整個(gè)加速過程中物體獲得的動(dòng)能Ek，因?yàn)槟Σ炼a(chǎn)生的熱量Q有如下Ek=Q=mv.功能關(guān)系：WF=DEk+DEp+Q.2021/8/8 星期日26【變式練習(xí)】如圖6.18所示，許多工廠的流水線上安裝有傳送帶，用傳送帶傳送工件，可以大大提高工作效率傳送帶以恒定的速率v

12、=2m/s運(yùn)送質(zhì)量為m=0.5kg的工件，工件從A位置放到傳送帶上，它的初速度忽略不計(jì)工件與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=，傳送帶與水平方向夾角是=30，傳送帶A到B的距離是l=16m.每當(dāng)前一個(gè)工件在傳送帶上停止相對滑動(dòng)時(shí)，后一個(gè)工件立即放到傳送帶上，取g=10m/s2，求：圖6.182021/8/8 星期日27(1)工件放到傳送帶后經(jīng)多長時(shí)間停止相對滑動(dòng)；(2)在正常運(yùn)行狀態(tài)下傳送帶上相鄰工件間的距離；(3)在傳送帶上摩擦力對每個(gè)工件做的功；(4)每個(gè)工件與傳送帶之間由于摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能；(5)傳送帶滿載工件比空載時(shí)增加多少功率？2021/8/8 星期日282021/8/8 星期日292021/8/8 星期日30【命題預(yù)測】 如圖6.19所示，一個(gè)滑雪運(yùn)動(dòng)員從左側(cè)斜坡距離坡底8m處自由滑下，當(dāng)下滑到距離坡底s1處時(shí)，動(dòng)能和勢能相等(以坡底為參考平面)；到坡底后運(yùn)動(dòng)員又靠慣性沖上斜坡(不計(jì)經(jīng)過坡底時(shí)的機(jī)械能損失)，當(dāng)上滑到距離坡底s2處時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的動(dòng)能和勢能又相等，上滑的最大距離為4m.關(guān)于這個(gè)過程，下列說法中正確的是()A摩擦力對運(yùn)動(dòng)員所做的功等于運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能的變化B重力和摩擦力對運(yùn)動(dòng)員所做 的總功等于運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能的變化Cs14m，s22mDs14m，s22m圖6.192021/8/8 星期日31【預(yù)測緣由】應(yīng)用動(dòng)能定理解決實(shí)際問題是每年高考的