2016年高三第一轮复习 金版教程十大热点专题系列7应用动力学和能量观点解决多过程问题

第1页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)必考部分第2页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)第五章机械能及其守恒定律第3页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)热点专题系列(七)应用动力学和能量观点解决多过程问题第4页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)热点概述：高考中物体的运动情况比较复杂，要根据运动特点选择是用动力学观点还是能量观点解决问题。第5页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)[热点透析]一、应用动力学方法和动能定理解决多过程问题若一个物体参与了多个运动过程，有的运动过程只涉及分析力或求解力而不涉及能量问题，则常常用牛顿运动定律求解；若该过程涉及能量转化问题，并且具有功能关系的特点，则往往用动能定理求解。第6页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)【例证1】为登月探测月球，上海航天研制了“月球车”，如图甲所示。某探究性学习小组对“月球车”的性能进行研究。他们让“月球车”在水平地面上由静止开始运动，并将“月球车”运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图乙所示的v－t图象，已知0～t1段为过原点的倾斜直线；t1～10s内“月球车”牵引力的功率保持不变，且P＝1.2kW,7～10s段为平行于横轴的直线；在10s末停止遥控，让“月球车”自由滑行，“月球车”质量m＝100kg，整个过程中“月球车”受到的阻力f大小不变。第7页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)第8页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)(1)求“月球车”所受阻力f的大小和“月球车”匀速运动时的速度大小；(2)求“月球车”在加速运动过程中的总位移s。(3)求0～13s内牵引力所做的总功。第9页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)解析：(1)在10s末撤去牵引力后，“月球车”只在阻力f作用下做匀减速运动，由图象可得a＝v13s由牛顿第二定律得，其阻力f＝ma7～10s内“月球车”匀速运动，设牵引力为F，则F＝f由P＝Fv1可得“月球车”匀速运动时的速度v1＝P/F＝P/f联立解得v1＝6m/s，a＝2m/s2，f＝200N。第10页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)(2)“月球车”的加速运动过程可以分为0～t1时间内的匀加速运动和t1～7s时间内的变加速运动两个阶段。t1时功率为P＝1.2kW，速度为v＝3m/s由P＝F1v可得此时牵引力为F1＝P/v＝400N由牛顿第二定律：F1－f＝ma1，解得0～t1时间内的加速度大小为a1＝(F1－f)/m＝2m/s2匀加速运动的时间t1＝v/a1＝1.5s第11页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)匀加速运动的位移s1＝12a1t21＝2.25m在0～7s内由动能定理可得F1s1＋P(7s－t1)－fs＝12mv21－12mv20代入数据解得“月球车”在加速运动过程中的总位移s＝28.5m。第12页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)(3)在0～1.5s内，牵引力做功W1＝F1s1＝400×2.25J＝900J在1.5～10s内，牵引力做功W2＝PΔt＝1200×(10－1.5)J＝10200J10s后，停止遥控，牵引力做功为零0～13s内牵引力所做的总功W＝W1＋W2＝11100J。答案：(1)200Nv＝6m/s(2)s＝28.5m(3)W＝11100J第13页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)二、用动力学和机械能守恒定律解决多过程问题若一个物体参与了多个运动过程，有的过程只涉及运动和力的问题或只要求分析物体的动力学特点，则要用动力学方法求解；若某过程涉及到做功和能量转化问题，则要考虑应用动能定理或机械能守恒定律求解。第14页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)【例证2】[2014·韶关模拟]如图所示，水平传送带AB的右端与在竖直面内用内径光滑的钢管弯成的“9”形固定轨道相接，钢管内径很小。传送带的运行速度v0＝4.0m/s，将质量m＝0.1kg的可看做质点的滑块无初速度地放在传送带的A端。已知传送带长度L＝4.0m，“9”字全高H＝0.6m，“9”字上半部分圆弧半径R＝0.1m，滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g＝10m/s2，求：第15页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间；(2)滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小和方向。第16页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)解析：(1)滑块在传送带上加速运动时，由牛顿第二定律知μmg＝ma得a＝μg＝2m/s2加速到与传送带速度相同时所需要的时间t＝v0a＝2s位移x＝12at2＝4m此时物块恰好到达B端，即滑块从A端运动到B端所需的时间t＝2s第17页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)(2)滑块从B到C的过程中，由机械能守恒定律得mgH＋12mv2C＝12mv20在C点，设轨道对滑块的弹力方向竖直向下，由牛顿第二定律得FN＋mg＝mv2CR联立解得FN＝3N由牛顿第三定律知滑块对轨道的作用力F′N＝FN＝3N，方向竖直向上。答案：(1)2s(2)3N方向竖直向上第18页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)[热点集训]1.由相同材料的木板搭成的轨道如图所示，其中木板AB、BC、CD、DE、EF、……的长度均为L＝1.5m，木板OA和其他木板与水平地面的夹角都为β＝37°(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)，一个可看成质点的物体在木板OA上从图中的离地高度h处由静止释放，物体与木板的动摩擦因数都为μ＝0.2，在两木板交接处都用小曲面相连，使物体能顺利地经过，既不损失动能，也不会脱离轨道。重力加速度取10m/s2，问：第19页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)(1)物体能否静止在木板上？请说明理由。(2)若h＝1.8m，则物体运动的总路程是多少？(3)若要使物体最终停在E处，则高度h应满足什么条件？第20页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)解析：(1)在斜面上，物体的重力沿斜面向下的分力为：G1＝mgsin37°＝0.6mg物体所受摩擦力大小为：f＝μmgcos37°＝0.16mg由于fG1，故物体不能静止在木板上(2)设物体从开始运动到最终停下的过程中，总路程为s，由动能定理得：mgh－μmgscos37°＝0代入数据解得：s＝11.25m第21页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)(3)假设物体的释放高度为h1时恰能到达D点，由动能定理有：mg(h1－Lsin37°)－μmgcos37°(h1sin37°＋3L)＝0解得：h1＝2.21m假设物体的释放高度为h2时恰能到达F点，由动能定理有：mg(h2－Lsin37°)－μmgcos37°(h2sin37°＋5L)＝0第22页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)解得：h2＝2.86m若要使物体最终停在E处，则高度h应满足2.21mh2.86m答案：(1)不能理由见解析(2)11.25m(3)2.21mh2.86m第23页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)2.[2015·德州市模拟]如图所示，一质量为m＝2kg的滑块从半径为R＝0.2m的光滑四分之一圆弧轨道的顶端A处由静止滑下，A点和圆弧对应的圆心O点等高，圆弧的底端B与水平传送带平滑相接。已知传送带匀速运行速度为v0＝4m/s，B点到传送带右端C点的距离为L＝2m。当滑块滑到传送带的右端C点时，其速度恰好与传送带的速度相同。(g＝10m/s2)求：第24页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)(1)滑块到达底端B时对轨道的压力；(2)滑块与传送带间的动摩擦因数μ；(3)此过程中，由于滑块与传送带之间的摩擦而产生的热量Q。第25页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)解析：(1)滑块从A到B的过程中，由机械能守恒定律得mgR＝12mv2B①滑块在B点，由牛顿第二定律得FN－mg＝mv2BR②由①②两式得：FN＝60N由牛顿第三定律得滑块对轨道的压力大小为60N，方向竖直向下。第26页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)(2)方法一：滑块从B到C运动过程中，由牛顿第二定律得μmg＝ma③由运动学公式得v20－v2B＝2aL④由①③④三式得μ＝0.3。方法二：滑块在从A到C整个运动过程中，由动能定理得mgR＋μmgL＝12mv20－0，解得μ＝0.3。第27页金版教程·高三一轮总复习·物理必考部分第五章热点专题系列(七)(3)滑块在从B到C运动过程中，设运动时间为t，由运动学公式得v0＝vB＋at产生的热量Q＝μmg(v0t－L)解得Q＝12J。答案：(1)60N方向竖直向下(2)0.3(3)12J谢谢观看！