高考物理創(chuàng)新（基礎(chǔ)課能力課實(shí)驗(yàn)課）版課件第五章機(jī)械能能力課

能力課應(yīng)用力學(xué)兩大觀點(diǎn)攻克多過(guò)程問(wèn)題多種運(yùn)動(dòng)的組合問(wèn)題若一個(gè)物體參與了多個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，有的運(yùn)動(dòng)過(guò)程只涉及分析力或求解力而不涉及能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題，則常常用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解；若該過(guò)程涉及能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題，并且具有功能關(guān)系的特點(diǎn)，則往往用動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律求解。(1)若小球恰能擊中B點(diǎn)，求剛釋放小球時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能；(2)試通過(guò)計(jì)算判斷小球落到軌道時(shí)速度能否與圓弧垂直；(3)改變釋放點(diǎn)的位置，求小球落到軌道時(shí)動(dòng)能的最小值。圖1多過(guò)程問(wèn)題的解題技巧(1)“合”——初步了解全過(guò)程，構(gòu)建大致的運(yùn)動(dòng)圖景。(2)“分”——將全過(guò)程進(jìn)行分解，分析每個(gè)過(guò)程的規(guī)律。(3)“合”——找到子過(guò)程的聯(lián)系，尋找解題方法。傳送帶、滑塊—木板兩模型中的功能關(guān)系命題角度1傳送帶模型中摩擦力做功問(wèn)題【例2】

(2017·泰州中學(xué))如圖2所示，水平傳送帶在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下以速度v1＝2m/s勻速運(yùn)動(dòng)，小物體P、Q質(zhì)量分別為0.2kg和0.3kg。由通過(guò)定滑輪且不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，t＝0時(shí)刻P放在傳送帶中點(diǎn)處由靜止釋放。已知P與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，傳送帶水平部分兩端點(diǎn)間的距離為4m，不計(jì)定滑輪質(zhì)量及摩擦，P與定滑輪間的繩水平，取g＝10m/s2。圖2(1)判斷P在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)方向并求其加速度大?。?2)求P從開(kāi)始到離開(kāi)傳送帶水平端點(diǎn)的過(guò)程中，與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量；(3)求P從開(kāi)始到離開(kāi)傳送帶水平端點(diǎn)的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能。解析

(1)P釋放后受到向右的摩擦力，大小為Ff＝μmPg＝1N，由mQg－FT＝mQa，F(xiàn)T－Ff＝mPa，可得a＝4m/s2。物體P向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2。(2)P離傳送帶左端的距離x＝2m，物體P相對(duì)于傳送帶的相對(duì)位移s相＝x＋v1t＝4m，摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝Ff·s相＝4J。(3)由功能關(guān)系可知，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能等于傳送帶克服摩擦力所做的功。E＝Ff·v1t＝2J。答案

(1)P向左運(yùn)動(dòng)，加速度大小為4m/s2

(2)4J

(3)2J傳送帶模型問(wèn)題的分析流程命題角度2滑塊—木板模型中摩擦力做功問(wèn)題【例3】

(2017·南通模擬)如圖3甲所示，質(zhì)量M＝1.0kg的長(zhǎng)木板A靜止在光滑水平面上，在木板的左端放置一個(gè)質(zhì)量m＝1.0kg的小鐵塊B，鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，對(duì)鐵塊施加水平向右的拉力F，F(xiàn)大小隨時(shí)間變化如圖乙所示，4s時(shí)撤去拉力?？烧J(rèn)為A、B間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等，取重力加速度g＝10m/s2。求：圖3(1)0～1s內(nèi)，A、B的加速度大小aA、aB；(2)B相對(duì)A滑行的最大距離x；(3)0～4s內(nèi)，拉力做的功W；(4)0～4s內(nèi)系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱Q。解析(1)在0～1s內(nèi)，A、B兩物體分別做勻加速直線運(yùn)動(dòng)根據(jù)牛頓第二定律得μmg＝MaAF1－μmg＝maB代入數(shù)據(jù)得aA＝2m/s2，aB＝4m/s2。(2)t1＝1s后，拉力F2＝μmg，鐵塊B做勻速運(yùn)動(dòng)，速度大小為v1：木板A仍做勻加速運(yùn)動(dòng)，又經(jīng)過(guò)時(shí)間t2，速度與鐵塊B相等。v1＝aBt1又v1＝aA(t1＋t2)解得t2＝1s設(shè)A、B速度相等后一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)時(shí)間t3＝2s，加速度為aF2＝(M＋m)aa＝1m/s2滑塊—木板模型問(wèn)題的分析流程說(shuō)明：公式Q＝Ff·x相對(duì)中x相對(duì)為兩接觸物體間的相對(duì)位移，若物體在傳送帶上往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則x相對(duì)為總的相對(duì)路程。巧用圖象法解決板塊問(wèn)題板塊問(wèn)題在各地高考中出現(xiàn)頻繁，除了常規(guī)的公式法解答外，有些定性選擇問(wèn)題用圖象法解決快捷方便，值得推薦。【典例】

(2017·南京三模)(多選)將質(zhì)量為2m的長(zhǎng)木板靜止地放在光滑水平面上，如圖4甲所示。第一次，質(zhì)量為m的小鉛塊(可視為質(zhì)點(diǎn))在木板上以水平初速度v0由木板左端向右運(yùn)動(dòng)恰能滑至木板的右端與木板相對(duì)靜止。第二次，將木板分成長(zhǎng)度與質(zhì)量均相等的兩段1和2，兩者緊挨著仍放在此水平面上，讓小鉛塊以相同的初速度v0由木板1的左端開(kāi)始滑動(dòng)，如圖乙所示。設(shè)鉛塊與長(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，重力加速度為g。關(guān)于上述兩過(guò)程，下列說(shuō)法中正確的是(

)圖4答案

BD1.(2017·江蘇泰州模擬)如圖5所示，木塊A放在木塊B的左端上方，用水平恒力F將A拉到B的右端，第一次將B固定在地面上，F(xiàn)做功W1，生熱Q1；第二次讓B在光滑水平面上可自由滑動(dòng)，F(xiàn)做功W2，生熱Q2，則下列關(guān)系中正確的是(

)圖5A.W1＜W2，Q1＝Q2

B.W1＝W2，Q1＝Q2C.W1＜W2，Q1＜Q2

D.W1＝W2，Q1＜Q2解析在A、B分離過(guò)程中，第一次和第二次A相對(duì)于B的位移是相等的，而熱量等于滑動(dòng)摩擦力乘以相對(duì)位移，因此Q1＝Q2；在A、B分離過(guò)程中，第一次A的對(duì)地位移要小于第二次A的對(duì)地位移，而功等于力乘以對(duì)地位移，因此W1＜W2，所以選項(xiàng)A正確。答案A2.如圖6所示，水平傳送帶兩端點(diǎn)A、B間的距離為l，傳送帶開(kāi)始時(shí)處于靜止?fàn)顟B(tài)。把一個(gè)小物體放到右端的A點(diǎn)，某人用恒定的水平力F使小物體以速度v1勻速滑到左端的B點(diǎn)，拉力F所做的功為W1、功率為P1，這一過(guò)程物體和傳送帶之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為Q1。隨后讓傳送帶以v2的速度勻速運(yùn)動(dòng)，此人仍然用相同的恒定的水平力F拉物體，使它以相對(duì)傳送帶為v1的速度勻速?gòu)腁滑行到B，這一過(guò)程中，拉力F所做的功為W2、功率為P2，物體和傳送帶之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為Q2。下列關(guān)系中正確的是(

)A.W1＝W2，P1＜P2，Q1＝Q2B.W1＝W2，P1＜P2，Q1＞Q2C.W1＞W(wǎng)2，P1＝P2，Q1＞Q2D.W1＞W(wǎng)2，P1＝P2，Q1＝Q2圖6答案B3.如圖7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，BC是水平的，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開(kāi)始下滑(圖中小物塊未畫(huà)出)。已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為

μ＝0.10。小物塊在盆內(nèi)來(lái)回滑動(dòng)，最后停下來(lái)，則停的地點(diǎn)到B的距離為(

)圖7A.0.50m B.0.25mC.0.10m D.0解析

設(shè)小物塊在BC段通過(guò)的總路程為s，由于只有BC面上存在摩擦力做功為－μmgs，而重力做功與路徑無(wú)關(guān)，由動(dòng)能定理得：mgh－μmgs＝0－0，代入數(shù)據(jù)可解得s＝3m。由于d＝0.50m，所以小物塊在BC面上經(jīng)過(guò)3次往復(fù)運(yùn)動(dòng)后，又回到B點(diǎn)。選項(xiàng)D正確。答案

D4.(2015·南京三模)如圖8所示