物理二轮 第一部分 专题四 学案 用动力学和功能观点解答力学综合题

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运动到悬点的正下方时悬线断开,物块从小车的左边缘滑 上小车后,先在其表面上沿水平方向运动,经过 1 s 时间物 块离开小车,然后做曲线运动,某时刻恰好与斜面的底端 相碰,已知小车与物块间的动摩擦因数为 0.2,重力加速度 g=10 m/s2.求:
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专题四 学ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ7
(1)悬线断开前所受最大拉力的大小; (2)小车上表面水平部分的长度; (3)小车表面的斜面部分倾角的正切值.
图1
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审题突破
专题四 学案7
①滑块沿光滑圆弧轨道运动的过程中,无摩擦力做
功,机械能守恒.②由图象可知:0~1 s 时间内木板在滑块摩 擦力和地面摩擦力作用下加速,1 s~2 s 时间内,木板和滑块
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一起减速. 解析 (1)从 A 到 B 过程,滑块的机械能守恒 1 2 mgR=2mv
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(2)对小车,由动能定理得 1 2 μmgx= Mv 2
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代入数据解得 μ=0.5
(3)对滑块,在小车上运动的过程中,由动能定理得 1 1 2 -μmg(x+L)=2mvD -2mvB 2 代入数据解得 vD=2 m/s
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专题四 学案7
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(1)木板与地面间的动摩擦因数. (2)刚放第三个铁块时木板的速度.
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(3)从放第三个铁块开始到木板停下的过程,木板运动的距离.
本 学 ②当放铁块时,分析木板受力,注意地面摩擦力的变化. 案 栏 ③各段均可用动能定理列式. 目 开 解析 (1)木板做匀速直线运动时,受到地面的摩擦力为 F f 关
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专题四 学案7
学案 7
用动力学和功能观点解答力学综合题
课标全国 山东 浙江 福建 江苏
【考情分析】
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命题情况 考查点 单个物体力学综 合题 多个物体力学综 合题
13 12 12 13 12 13 12 13 12 13 Ⅰ Ⅱ 22 23 25 22 23 20 14
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所做功为-W
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(2)从开始到物块和木板达到共同速度的过程中,设弹簧对木板 1 对木板应用动能定理有 μ2mgx0-μ1(M+m)gx0-W= Mv1 2 2 解得 W=100 J
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则木板对弹簧做的功 W=100 J,此功转化为弹簧的弹性势能, 即物块与木板共速时,弹簧的弹性势能为 100 J. (3)之后木板继续向左运动, 设又向左运动 x2 的距离后木板速度
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专题四 学案7
内.一辆质量为 M=2 kg 的小车 处在水平光滑地面上,小车的上 图4 表面 CD 与圆弧在 B 点的切线重合, 初始时 B 与 C 紧挨着, 小车长 L=1 m,高 H=0.2 m.现有一个质量为 m=1 kg 的滑块(可视为质点), 自圆弧上的 A 点从静止开始释放, 滑 块运动到 B 点后冲上小车,带动小车向右运动,当滑块与 小车分离时,小车运动了 x=0.2 m,此时小车的速度为 v =1 m/s.求:
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(1)滑块到达 B 点时对圆弧轨道的压力; (2)滑块与小车间的动摩擦因数; (3)滑块与小车分离时的速度; (4)滑块着地时与小车右端的水平距离.
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专题四 学案7
解析
(1)滑块从 A 到 B 的过程,由机械能守恒得 1 mgR=2mvB 2 滑块在 B 点,由牛顿第二定律得 vB 2 FN-mg=m R 代入数据解得 FN=30 N 由牛顿第三定律知,滑块在 B 点对轨道的压力为 30 N,方向竖 直向下
图5
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专题四 学案7
(1)求木板的长度至少多长? (2)求物块与木板达到共同速度的瞬间,弹簧的弹性势能为多
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大? 1 (3)若弹簧的弹性势能 Ep= kΔx2,其中 k 为弹簧的劲度系数, 2 Δx 为弹簧的形变量,则最终木板能否离开弹簧?若能,则离开 后在水平面上滑行的距离为多少?若不能,请通过计算说明.
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专题四 学案7
点拨提升 1.当物体对地面的压力增大时,物体在地面上滑动时所受滑
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动摩擦力增大. 2.在利用动能定理求解问题时可对单一过程列式,也可对全 过程列式,不论是哪种方式,都应找准物体初、末状态的 动能和对应过程中外力所做的功.
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突破练习 1 2.如图 4 所示,光滑的 圆弧 AB, 4 半径 R=0.8 m,固定在竖直平面
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在 1 s~2 s 内,对滑块和木板: μ1(m+M)g=(m+M)a2 在 0~1 s 内,对木板: μ2mg-μ1(m+M)g=Ma1 解得:μ1=0.1 μ2=0.5
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(3)滑块在木板上滑动过程中,设滑块与木板相对静止时的共同 速度为 v1,滑块从滑上木板到两者达到共同速度所用时间为 t1 对滑块:μ2mg=ma
答案 (1)10 N
(2)3.75 m (3)1.2
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考题 2 对利用动能定理解答力学综合题的考查 例 2 如图 3 所示,上表面光滑,长
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度为 3 m、质量 M=10 kg 的木板,
图3
在 F=50 N 的水平拉力作用下,以 v0=5 m/s 的速度沿水平 地面向右匀速运动. 现将一个质量为 m=3 kg 的小铁块(可视 为质点)无初速度地放在木板最右端,当木板运动了 L=1 m 时,又将第二个同样的小铁块无初速度地放在木板最右端, 以后木板每运动 1 m 就在其最右端无初速度地放上一个同样 的小铁块.(g 取 10 m/s2)求:
例 1 如图 1 所示,质量为 m=1 kg 的小滑块,从光滑、固定的 1 圆弧轨道的最高点 A 由静止滑下,经最低点 B 后滑到位于水 4 平面的木板上.已知木板质量 M=2 kg,其上表面与圆弧轨道
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相切于 B 点,且长度足够长.整个过程中木板的 v- t 图象如 图所示, g= 10 m/s2. 求: (1)滑块经过 B 点时对圆弧轨道的压力. (2)滑块与木板之间的动摩擦因数. (3)滑块在木板上滑过的距离.
运动、动能定理、机械能守恒定律、功能关系等知识,由于考 查的知识面广,所以该题型受到命题专家的青睐.预计 2014 年高考中,该题型仍是命题的热点.复习中要注意做好训练, 注意各物理规律的应用,注意各物理过程之间的联系.
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考题 1 对利用动力学观点解答力学综合题的考查
专题四 学案7
μmg (2)物块在小车上表面运动时加速度大小 a1= m =2 m/s2 1 2 位移 x1=vt- a1t =4 m 2 μmg 小车的加速度 a2= M =0.5 m/s2 1 2 位移 x2= a2t =0.25 m 2 小车上表面水平部分长度 Δx=x1-x2=3.75 m
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经 B 点时,根据牛顿第二定律有 mv2 FN-mg= R 整理得 FN=3mg=30 N 根据牛顿第三定律知,滑块对轨道的压力大小为 30 N,方向竖 直向下.
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专题四 学案7
(2)由 v-t 图象知,木板加速的加速度为 a1=1 m/s2, 滑块与木板共同减速的加速度大小 a2=1 m/s2,设木板与地面 之间的动摩擦因数为 μ1,滑块与木板之间的动摩擦因数为 μ2,
突破练习 1.如图 2 所示,质量为 2 kg 的小车在光滑 水平面上处于静止状态.小车的上表面 由水平面和斜面构成,斜面顶端和底端
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专题四 学案7
的高度差为 1.8 m.小车左边缘的正上 方用长 2.5 m 的细绳拴一质量为 0.5 kg
图2 的物块,将细绳拉离竖直方向 60° 角后由静止释放,当物块
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解析
(1)从物块开始在木板上滑动到相对静止
对物块,加速度大小为 a=μ2g=5 m/s2
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设木板和物块的共同速度为 v1,可知 v1=v0-at=1 m/s v0+v1 物块运动的位移为 x1= t=3.5 m 2 木板运动的位移为 x0=2.5 m, 相对位移为 x=x1-x0=1.0 m 此后它们一起运动,所以木板长度至少为 x=1.0 m.
(4)滑块离开小车后做平抛运动,设滑块做平抛运动的时间为 t, 1 2 则 H= gt 2
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滑块着地时与小车间的距离 x′=(vD-v)t 解得 x′=0.2 m
答案 (1)30 N,方向竖直向下
(2)0.5
(3)2 m/s
(4)0.2 m
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考题 3 例3
专题四 学案7
审题突破 ①在没放铁块时,木板做匀速运动,合力为零.
由平衡条件得 F=Ff Ff=μMg 联立并代入数据得 μ=0.5
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(2)每放一个小铁块,木板所受的摩擦力增加 μmg.
专题四 学案7
令刚放第三个铁块时木板速度为 v1,对木板从放第一个铁块到 刚放第三个铁块的过程,由动能定理得 1 1 2 -μmgL-2μmgL= Mv1 - Mv0 2 2 2 联立并代入数据得 v1=4 m/s
对利用功能关系和能量守恒定律解答力学综合题的考查 如图 5 所示,一轻弹簧左端固定在竖直墙上,自然伸长时
右端到 A, 水平面上放置一个质量为 M=20 kg 的长木板(木板 与弹簧不拴接),水平面与木板间的动摩擦因数为 μ1=0.1,开
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始时木板左端恰好在 A 处. 一质量为 m=16 kg 的物块(可视为 质点)从木板右端以速度 v0=6 m/s 滑上长木板, 物块与木板间 的动摩擦因数为 μ2=0.5.木板压缩弹簧,经过时间 t=1.0 s 弹 簧被压缩了 x0=2.5 m,此时物块与木板恰好不再相对滑动, 此后物块与木板相对静止,直至停止在水平面上,可认为最大 静摩擦力等于滑动摩擦力,g 取 10 m/s2.
本 学 解析 (1)物块由静止摆动到悬点正下方的过程,由机械能守恒 案 1 2 栏 定律得 mgl(1-cos 60° )= mv 目 2 开 关 解得 v=5 m/s
v2 物块摆到悬点正下方时 F-mg=m l 解得 F=2mg=10 N
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命题情况
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安徽 12 13
广东 12 13
北京 12 13
天津 12 13 10
考查点 单个物体力学综合 题 多个物体力学综合 题
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专题四 学案7
【考点预测】 力学综合题能综合考查运动学公式、牛顿运动定律、曲线
本 学 案 栏 目 开 关
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v1=v-at1,v1=1 m/s,t1=1 s v1 木板的位移 x1= t1 2 v1+v 滑块的位移 x2= t 2 1 滑块在木板上滑过的距离 Δx=x2-x1 代入数据解得 Δx=3 m
答案 (1)30 N,方向竖直向下
(2)0.5
(3)3 m
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专题四 学案7
(3)物块脱离小车上表面时的速度 v1=v-a1t=3 m/s 小车的速度 v2=a2t=0.5 m/s
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设物块从离开小车到与斜面的底端相碰所用时间为 t1,物块在 1 2 2h 竖直方向上 h= gt1 ,t1= g =0.6 s 2 斜面水平长度 x=(v1-v2)t1=1.5 m h 设斜面倾角为 θ,则斜面倾角的正切值 tan θ=x =1.2
专题四 学案7
点拨提升 1.对于连接体问题,在利用牛顿运动定律求解加速度时,一
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定要注意研究对象的选取. 2.在利用牛顿运动定律分析多过程问题时,一定要对研究对 象进行正确的受力分析,只有在合力不变时,才可把牛顿 运动定律和运动学公式相结合分析物体的运动.
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(3)从放第三个铁块开始到木板停下之前,木板所受的摩擦力均 为 3μmg 从放第三个铁块开始到木板停下的过程,设木板运动的距离为 1 x,对木板由动能定理得-3μmgx=0-2Mv1 2 16 联立并代入数据得 x= m=1.78 m 9
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答案 (1)0.5
(2)4 m/s
(3)1.78 m
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