高考物理二輪專題突破專題四功能關(guān)系的應用1功能關(guān)系在力學中的應用課件

1、2017屆高考二輪專題四 功能關(guān)系的應用第1講：功能關(guān)系在力學中的應用學習目標1、掌握力學中的幾個重要功能關(guān)系的應用2、掌握動力學方法和動能定理的綜合應用3、學會處理綜合應用動力學和能量觀點分析多過程問題知識梳理1.常見的幾種力做功的特點(1)重力、彈簧彈力、靜電力做功與 無關(guān).(2)摩擦力做功的特點單個摩擦力(包括靜摩擦力和滑動摩擦力)可以做正功，也可以做負功，還可以不做功.相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和 ，在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能的轉(zhuǎn)移，沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；相互作用的一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和 ，且總為 .在一對滑動摩擦力不為零路徑總等于零負值知識梳理做功的過程中，

2、不僅有相互摩擦物體間機械能的轉(zhuǎn)移，還有部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量等于系統(tǒng)機械能的減少量，等于滑動摩擦力與 的乘積.摩擦生熱是指滑動摩擦生熱，靜摩擦不會生熱.2.幾個重要的功能關(guān)系(1)重力的功等于 的變化，即wg .(2)彈力的功等于 的變化，即w彈 .(3)合力的功等于 的變化，即w .(4)重力(或彈簧彈力)之外的其他力的功等于 的變化，即w其他e.(5)一對滑動摩擦力做的功等于 的變化，即qffl 相對.ep相對位移重力勢能ep彈性勢能動能ek系統(tǒng)中內(nèi)能機械能知識梳理1.動能定理的應用(1)動能定理的適用情況：解決單個物體(或可看成單個物體的物體系統(tǒng))受力與位移、速率關(guān)系的問題

3、.動能定理既適用于 運動，也適用于 運動；既適用于 做功，也適用于 做功，力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以分段作用.(2)應用動能定理解題的基本思路選取研究對象，明確它的運動過程.分析研究對象的受力情況和各力做功情況，然后求各個外力做功的 .直線恒力曲線代數(shù)和變力規(guī)律方法知識梳理明確物體在運動過程初、末狀態(tài)的動能ek1和ek2.列出動能定理的方程w合ek2ek1，及其他必要的解題方程，進行求解.2.機械能守恒定律的應用(1)機械能是否守恒的判斷用做功來判斷，看重力(或彈簧彈力)以外的其他力做功的代數(shù)和是否為 .用能量轉(zhuǎn)化來判斷，看是否有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.零知識梳理對一些“繩

4、子突然繃緊”“ ”等問題，機械能一般不守恒，除非題目中有特別說明及暗示.(2)應用機械能守恒定律解題的基本思路選取研究對象物體系統(tǒng).根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進行 、 分析，判斷機械能是否守恒.恰當?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在運動過程的初、末狀態(tài)時的機械能.根據(jù)機械能守恒定律列方程，進行求解.物體間碰撞做功受力難點突破高考題型1力學中的幾個重要功能關(guān)系的應用典例精析【例1】 (多選)(2016全國甲卷21)如圖所示，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于o點，另一端與小球相連.現(xiàn)將小球從m點由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了n點.已知在m、n兩點處，彈簧對小球的彈力大小相等，且onmo

5、mn .在小球從m點運動到n點的過程中()a.彈力對小球先做正功后做負功b.有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度c.彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零d.小球到達n點時的動能等于其在m、n兩點的重力勢能差難點突破【解析】 因m和n兩點處彈簧對小球的彈力大小相等，且onmomn ，知m處的彈簧處于壓縮狀態(tài)，n處的彈簧處于伸長狀態(tài)，則彈簧的彈力對小球先做負功后做正功再做負功，選項a錯誤；當彈簧水平時，豎直方向的力只有重力，加速度為g；當彈簧處于原長位置時，小球只受重力，加速度為g，則有兩個時刻的加速度大小等于g，選項b正確；彈簧長度最短時，即彈簧水平，彈力與速度垂直，彈力對小球做功的功率為零

6、，選項c正確；由動能定理得，wfwgek，因m和n兩點處彈簧對小球的彈力大小相等，彈性勢能相等，則由彈力做功特點知wf0，即wgek，選項d正確.【答案】bcd難點突破1、(2016四川理綜1)韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員.他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1 900 j，他克服阻力做功100 j.韓曉鵬在此過程中()a.動能增加了1 900 j b.動能增加了2 000 jc.重力勢能減小了1 900 j d.重力勢能減小了2 000 j高考預測難點突破【解析】由題可得，重力做功wg1 900 j，則重力勢能減少1 900 j

7、 ，故c正確，d錯誤；由動能定理得，wgwfek，克服阻力做功wf100 j，則動能增加1 800 j，故a、b錯誤.【答案】c難點突破高考題型2動力學方法和動能定理的綜合應用(1)求小球在b、a兩點的動能之比； 【例2】 (2016 全國丙卷 24) 如圖所示，在豎直平面內(nèi)有由 圓弧ab 和 圓弧bc 組成的光滑固定軌道，兩者在最低點b 平滑連接.ab 弧的半徑為r，bc 弧的半徑為 .一小球在a 點正上方與a 相距 處由靜止開始自由下落，經(jīng)a 點沿圓弧軌道運動.41典例精析212r4r難點突破【解析】設小球的質(zhì)量為m，小球在a點的動能為eka，由機械能守恒得【答案】 51設小球在b點的動能

8、為ekb，同理有由式得ekbeka51 難點突破(2)通過計算判斷小球能否沿軌道運動到c點.【解析】若小球能沿軌道運動到c點，小球在c點所受軌道的正壓力fn應滿足 fn0 難點突破【答案 】 能，理由見解析難點突破2、如圖所示，水平面o點左側(cè)光滑，右側(cè)粗糙，有3個質(zhì)量均為m完全相同的滑塊(可視為質(zhì)點)，用輕細桿相連，相鄰滑塊間的距離為l，滑塊1恰好位于o點左側(cè)，滑塊2、3依次沿直線水平向左排開.現(xiàn)將水平恒力f1.8mg作用于滑塊1，為粗糙地帶與滑塊間的動摩擦因數(shù)，g為重力加速度.(1)求滑塊運動的最大速度；高考預測難點突破【解析】滑塊2剛進入粗糙地帶，滑塊開始減速，此時速度最大，對所有滑塊運用

9、動能定理： flmgl 得v1 【答案】難點突破(2)判斷滑塊3能否進入粗糙地帶？若能，計算滑塊3在粗糙地帶的運動時間.【解析】若滑塊3能進入粗糙地帶，設剛進入的速度為v2，有f2lmg(12)l 3mv22得v2 故滑塊3能進入粗糙地帶此時3mgf3ma故滑塊3在粗糙地帶的減速時間t得t 【答案】滑塊3能進入粗糙地帶難點突破高考題型3綜合應用動力學和能量觀點分析多過程問題多個運動過程的組合實際上是多種物理規(guī)律和方法的綜合應用，分析這種問題時注意要獨立分析各個運動過程，而不同過程往往通過連接點的速度建立聯(lián)系，有時對整個過程應用能量的觀點解決問題會更簡單.難點突破典例精析【例3】(2016 全國

10、乙卷 25)如圖所示，一輕彈簧原長為2r，其一端固定在傾角為37的固定直軌道ac 的底端a 處，另一端位于直軌道上b 處，彈簧處于自然狀態(tài)，直軌道與一半徑為 r 的光滑圓弧軌道相切于c點，ac7r，a、b、c、d均在同一豎直平面內(nèi).質(zhì)量為m 的小物塊p 自c點由靜止開始下滑，最低到達e 點(未畫出)，隨后p 沿軌道被彈回，最高到達f點，af4r.已知p與直軌道間的動摩擦因數(shù) ，重力加速度大小為g. (取sin 37 ，cos 37 )(1)求p 第一次運動到b 點時速度的大?。浑y點突破【解析】由題意可知：lbc7r2r5r 設p 到達b 點時的速度為vb，由動能定理得mglbcsin mglb

11、ccos 式中37，聯(lián)立式并由題給條件得vb2 【答案】 2gr 難點突破(2)求p 運動到e 點時彈簧的彈性勢能；【解析】設bex，p 到達e 點時速度為零，此時彈簧的彈性勢能為ep，由be 過程，根據(jù)動能定理得e、f之間的距離l1為l14r2rx p 到達e 點后反彈，從e 點運動到f 點的過程中，由動能定理有epmgl1sin mgl1cos 0 聯(lián)立式得難點突破(3)改變物塊p的質(zhì)量，將p推至e點，從靜止開始釋放.已知p自圓弧軌道的最高點d處水平飛出后，恰好通過g點.g點在c點左下方，與c點水平相距 r、豎直相距r，求p運動到d點時速度的大小和改變后p的質(zhì)量.難點突破【解析】設改變后p

12、的質(zhì)量為m1，d點與g點的水平距離為x1、豎直距離為y1，由幾何關(guān)系(如圖所示)得37.設p在d點的速度為vd，由d點運動到g點的時間為t.由平拋運動公式得：難點突破設p 在c 點速度的大小為vc，在p 由c 運動到d 的過程中機械能守恒，有難點突破難點突破3、如圖所示，質(zhì)量m3 kg的滑板a置于粗糙的水平地面上，a與地面的動摩擦因數(shù)10.3，其上表面右側(cè)光滑段長度l12 m，左側(cè)粗糙段長度為l2，質(zhì)量m2 kg、可視為質(zhì)點的滑塊b靜止在滑板上的右端，滑塊與粗糙段的動摩擦因數(shù)20.15，取g10 m/s2，現(xiàn)用f18 n的水平恒力拉動a向右運動，當a、b分離時，b對地的速度vb1 m/s，求l

13、2的值.高考預測難點突破【解析】在f 的作用下，a 做勻加速運動，b 靜止不動，當a運動位移為l1時b進入粗糙段，設此時a 的速度為va，則：b進入粗糙段后，設a加速度為aa，b加速度為ab，對a：由牛頓第二定律： f1(mm)g2mgmaa 對b：由牛頓第二定律：2mgmab 由得va2 m/s 由得aa0 難點突破即a以va2 m/s的速度做勻速直線運動直至a、b分離，分離時b的速度為vb，設b在粗糙段滑行的時間為t，則：對a：xavat對b：vbabtxb abt 2又：xaxbl2 聯(lián)立解得：l21 m 【答案】 1 m拓展練習1、如圖所示，質(zhì)量m0.1 kg的小球(可視為質(zhì)點)，用長度l0.2 m的輕質(zhì)細線懸于天花板的o點.足夠長的木板ab傾斜放置，頂端a位于o點正下方，與o點的高度差h0.4 m.木板與水平面間的夾角37，整個裝置在同一豎直面內(nèi).現(xiàn)將小球移到與o點等高的p點(細線拉直)，由靜止釋放，小球運動到最低點q時細線恰好被拉斷(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8).求：(1)細線所能承受的最大拉力f；拓展練習【解析】設細線拉斷時小球的速度大小為v0，由機械能守恒定律得：在q點，由牛頓第二定律得 fmgm解得 f3mg3 n【答案】3 n拓展練習(2)小球在木板上的落點到木板頂端a的距離s；