(福建专用)高三物理二轮复习 专题四 第1课时 功能关系的应用精品课件

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力做功的 代数和 .
③明确物体在运动过程始末状态的动能 Ek1 和 Ek2. ④列出动能定理的方程 W 合=Ek2-Ek1,及其他必要的解题方 程,进行求解.
3.机械能守恒定律的应用
(1)机械能是否守恒的判断 ①用做功来判断,看重力(或弹簧弹力)以外的其他力做功代数
和是否 为零 .
②用能量转化来判断,看是否有机械能转化为其他形式的能.
预测演练 2 如图 3 所示,水平轨道 PAB 与14圆弧轨道 BC 相切于 B 点,其中,PA 段光滑,AB 段粗糙,动摩擦因数 μ=0.1,AB 段长度 L=2 m,BC 段光滑,半径 R=1 m.轻 质弹簧劲度系数 k=200 N/m,左端固定于 P 点,右端处于 自由状态时位于 A 点.现用力推质量 m=2 kg 的小滑块, 使其缓慢压缩弹簧,当推力做功 W=25 J 时撤去推力.已 知弹簧弹性势能表达式 Ep=12kx2,其中,k 为弹簧的劲度 系数,x 为弹簧的形变量,重力加速度取 g=10 m/s2.
得 vN=5 m/s
图3
故滑块能够越过 C 点
从滑块离开 C 点到再次回到 C 点的过程中,物体做匀变速运
动,以向下为正方向,有
vC=-vC+gt

解得 t=2vgC=0.2 s

评分标准:本题共 12 分,⑧式 2 分,其它各式 1 分.
答案 (1)50 m/s2 (2)62 N (3)能越过C点, vC=1 m/s,t=0.2 s
能定理得
P′(t2-t′-t1)-μ2(mA+mB)gx2
=12(mA+mB)vA2-12(mA+mB)v12

由②③⑩⑪⑫并代入数据解得
木板 B 在 t=1.0 s 到 t=3.8 s 这段时间内的位移
x=x1+x2=3.03 m(或取 x=3.0 m)
答案 (1)0.5 m/s2 (2)7 W (3)3.03 m(或3.0 m)
例 2 (2010·福建卷·22)如图 2 所示,物体
A 放在足够长的木板 B 上,木板 B 静置
于水平面.t=0 时,电动机通过水平细
图2
绳以恒力 F 拉木板 B,使它做初速度为零、加速度 aB= 1.0 m/s2 的匀加速直线运动.已知 A 的质量 mA 和 B 的质量 mB 均为 2.0 kg,A、B 之间的动摩擦因数 μ1=0.05,B 与水 平面之间的动摩擦因数 μ2=0.1,最大静摩擦力与滑动摩擦 力大小视为相等,重力加速度 g 取 10 m/s2.求:
•1、纪律是集体的面貌,集体的声音,集体的动作,集体的表情,集体的信念。 •2、知之者不如好之者,好之者不如乐之者。 •3、反思自我时展示了勇气,自我反思是一切思想的源泉。 •4、在教师手里操着幼年人的命运,便操着民族和人类的命运。一年之计,莫如树谷;十年之计,莫如树木;终身之计,莫如树人。 •5、诚实比一切智谋更好,而且它是智谋的基本条件。 •6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底,就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2022年1月2022/1/302022/1/302022/1/301/30/2022 •7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信,人不欺我;对事以诚信,事无不成。2022/1/302022/1/30January 30, 2022 •8、教育者,非为已往,非为现在,而专为将来。2022/1/302022/1/302022/1/302022/1/30
(2)求 vm:由 P=F 阻 vm 可求 vm= P . F阻
2.动能定理的应用
(1)动能定理的适用对象:涉及单个物体(或可看成单个物体
的物体系)的受力和位移问题,或求解 变力做功的问题.
(2)动能定理解题的基本思路: ①选取研究对象,明确它的运动过程. ②分析研究对象的受力情况和各力做功情况,然后求各个外
点 A 抛出后落到 B 点,若物块与水平轨道间的动摩擦因数
μ=0.15,R=1 m,P 到 Q 的长度 l=1 m,A 到 B 的竖直
高度 h=1.25 m,取 g=10 m/s2.
(1)求物块到达 Q 点时的速度大小(保留根号);
(2)判断物块经过 Q 点后能否沿圆周轨道运动;
(3)求物块水平抛出的位移大小.
热点题型例析
题型 1 几个重要的功能关系应用
例 1 (2010·江苏卷·8)如图 1 所示,平直木板
AB 倾斜放置,板上的 P 点距 A 端较近,
小物块与木板间的动摩擦因数由 A 到 B
逐渐减小.先让物块从 A 由静止开始滑到
图1
B.然后,将 A 着地,抬高 B,使木板的倾角与前一过程相
同,再让物块从 B 由静止开始滑到 A.上述两过程相比较,
③对一些绳子突然绷紧、物体间碰撞 等问题,机械能一般不
守恒,除非题目中有特别说明及暗示.
(2)机械能守恒定律解题的基本思路 ①选取研究对象——物体系.
②根据研究对象所经历的物理过程,进行受力 、做功 分析,
判断机械能是否守恒. ③恰当地选取参考平面,确定研究对象在运动过程的初末态 时的机械能. ④根据机械能守恒定律列方程,进行求解.
答案 AD
预测演练 1 在“奥运”比赛项目中,高台跳水是我国运动
员的强项.质量为 m 的跳水运动员竖直进入水中后受到水
的阻力而做减速运动,设水对他的阻力大小恒为 F,当地
的重力加速度为 g,那么在他减速下降高度为 h 的过程中,
下列说法正确的是
( D)
A.他的动能减少了 Fh
B.他的重力势能增加了 mgh
题型 3 动能定理与机械能守恒定律的综合应用
例 3 如图 4 所示,水平轨道上轻弹簧左端
固定,弹簧处于自然状态时,其右端位于 P

点.现用一质量 m=0.1 kg 的小物块(可视为
质点)将弹簧压缩后释放,物块经过 P 点时
图4
的速度 v0=18 m/s,经过水平轨道右端 Q 点后恰好沿半圆
轨道的切线进入竖直固定的圆轨道,最后物块经轨道最低
下列说法中一定正确的有
(
)
A.物块经过 P 点的动能,前一过程较小
B.物块从顶端滑到 P 点的过程中因摩擦产生的热量,前
一过程较少
C.物块滑到底端的速度,前一过程较大
D.物块从顶端滑到底端的时间,前一过程较长
解析 前一过程,从 A 到 P,所受摩擦力较 大,下滑加速度较小,位移较小,故在 P 点 的动能较小;后一过程,从 B 到 P,下滑加 速度较大,位移较大,故在 P 点的动能较大,所以 A 正确; 两过程中,前者摩擦力大,位移小,后者摩擦力小,位移大, 无法比较产生热量的大小,故 B 不正确;物块滑到底端的两 过程合外力的功相同,根据动能定理,滑到底端的速度相等, 即 C 不正确;由牛顿第二定律,结合两次加速度变化特点, 两过程的 v-t 图如图所示,两过程的位移相等,故前一过程 时间较长,D 正确.
化.W 其它=ΔE. (5)一对滑动摩擦力的功等于系统中内能的变化.Q=F·l 相对.
规律方法
1.以恒定加速度启动的问题
解决问题的关键是明确所研究的问题是处在哪个阶段上.
以及匀加速过程的最大速度 v1 和全程的最大速度 vm 的区 别和求解方法.
(1)求 v1:由 F-F 阻=ma,可求 v1=
P. F
数和 不为零,且总为 负值 ,在一对滑动摩擦力做功的过程
中,不仅有相互摩擦物体间机械能的转移,还有机械能转 化为内能.转化为内能的量等于系统机械能的减少量,等
于滑动摩擦力与 相对路程 的乘积.
③摩擦生热,是指滑动摩擦生热,静摩擦不会生热.
4.几个重要的功能关系 (1)重力的功等于重力势能 的变化,即 WG=-ΔEp . (2)弹力的功等于 弹性势能 的变化,即 W 弹=-ΔEp . (3)合力的功等于 动能 的变化,即 WF 合= ΔEk . (4)重力之外(除弹簧弹力)的其他力的功等于 机械能 的变
C.他的机械能减少了(F-mg)h
D.他的机械能减少了 Fh 解析 运动员在向下运动的过程中,受到重力与阻力,因
为重力做功 WG>0,故重力势能减少了 mgh,B 项错误.对 运动员由动能定理得 ΔEk=(mg-F)h,A 项不对.机械能 的改变 ΔE=-Fh,故 D 项正确.
题型 2 动能定理与动力学方法的应用
专题四 功能关系的应用
专题定位 本专题解决的是应用功能关系解决物体的 运动和带电粒子(或导体棒模型)在电场或磁场中的运动问 题.考查的重点有以下几方面:①重力、摩擦力、静电力和 洛伦兹力的做功特点和求解;②与功、功率相关的分析与计 算;③几个重要的功能关系的应用;④动能定理的综合应用; ⑤综合应用机械能守恒定律和能量守恒定律分析问题. 本专题是高考的重点和热点,命题情景新,联系实际密切, 综合性强,侧重在计算题中命题,是高考的压轴题.
方向相同 时,P=F·v.
3.常见的几种力做功的特点
(1)重力、弹簧弹力,静电力做功与路径 无关.
(2)摩擦力做功的特点 ①单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功, 也可以做负功,还可以不做功.
②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零 ,在静
摩擦力做功的过程中,只有机械能的转移,没有机械能转 化为其他形式的能;相互作用的一对滑动摩擦力做功的代
(1 分)
代入数据,解得 W=-68 J.
(1 分)
答案 (1)10 m/s (2)43 N,方向竖直向下 (3)-68 J
题型 4 功能观点与动力学观点综合应用
例 4 如图 6 所示,光滑绝缘水平轨道 MN
的右端 N 与水平传送带平滑连接.传送
带以恒定速率 v=3.0 m/s 向右运动,其
右端处平滑连接着一个处于竖直平面内、
半径 R=0.40 m 的光滑半圆轨道 PQ,N、
图6
P 间距 L=0.80 m,两个质量均为 m=0.20 kg 的小滑块 A、 B 置于水平导轨 MN 上,A 滑块带电量为 q=+2.0×10-4 C,
长为 r=5.0 m 的轻质绝缘细绳一端与滑块 A 相连,另一端
固定在滑块 A 的正上方 O′处,且细绳处于拉直状态,滑块
B 不带电.开始时滑块 A、B 用绝缘细绳相连,其间夹有
一压缩的轻质绝缘弹簧,系统处于静止状态.现剪断 AB
之间细绳,弹簧弹开(忽略其伸长量),与此同时在竖直虚 线左侧空间施加一匀强电场,场强大小 E=2.0×104 N/C,
滑块 B 从 P 到 N 的过程,由运动学知识有
vP2-vN2=-2aL
应考策略 深刻理解功和功率的概念,抓住两种命题情 景搞突破:一是综合应用动能定理、机械能守恒定律和能量 守恒,结合动力学方法解决多运动过程问题;二是运用动能 定理和能量守恒定律解决电场、磁场内带电粒子运动或电磁 感应问题.
第 1 课时 功能关系的应用
必备知识方法
知识回扣
1.做功的两个重要因素是:有力作用在物体上且使物体在
所以木板 B 将做匀速直线运动,而物体 A 则继续在 B 上做匀
加速直线运动直到 A、B 速度相等.设这一过程时间为 t′,有
v1=aA(t1+t′)

这段时间内木板 B 的位移 x1=v1t′

A、B 速度达到相同后,由于 F>μ2(mA+mB)g 且电动机输出功
率恒定,A、B 将一起做加速度逐渐减小的变加速运动.由动
其左边为阻力场区域,右边为真空区域.小球最后落到地
面上的 S 点处时的速度大小 vS=8 m/s,已知 A 点距地面的 高度 H=10 m,B 点距地面的高度 h=5 m.g 取 10 m/s2,
cos 53°=0.6,求:
(3)设小球由 D 到达 S 的过程中阻力所做的功为 W,
易知 vD=vB, 由动能定理可得 mgh+W=12mvS2-12mvD2(2 分)
力的方向上 发生了位移 .功的求解可利用 W=Flcos α 求, 但 F 必须为 恒力;也可以利用 F—l 图象来求;变力的功 一般应用 动能定理间接求解.
2.功率是指单位时间内做的功,求解公式有:平均功率 P = Wt =F v cos α;瞬时功率 P=F·vcos α,当 α=0,即 F 与 v
预测演练 3 如图 5 所示,斜面轨道 AB 与
水平面之间的夹角 θ=53°,BD 为半径 R=
4 m 的圆弧形轨道,且 B 点与 D 点在同一
水平面上,在 B 点,轨道 AB 与圆弧形轨
道 BD 相切,整个光滑轨道处于竖直平面
图5
内,在 A 点,一质量为 m=1 kg 的小球由静止滑下,经过
B、C 点后从 D 点斜抛出去.设以竖直线 MDN 为分界线,
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