2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí)微專題07用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)解決力學(xué)綜合題學(xué)案新人教版

1、微專題07 用動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)解決力學(xué)綜合題多運(yùn)動(dòng)組合問(wèn)題(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P96)1多運(yùn)動(dòng)組合問(wèn)題主要是指直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)和豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的組合問(wèn)題2解題策略(1)動(dòng)力學(xué)方法觀點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)基本規(guī)律(2)能量觀點(diǎn)：動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律3解題關(guān)鍵(1)抓住物理情景中出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程，將物理過(guò)程分解成幾個(gè)簡(jiǎn)單的子過(guò)程(2)兩個(gè)相鄰過(guò)程連接點(diǎn)的速度是聯(lián)系兩過(guò)程的紐帶，也是解題的關(guān)鍵很多情況下平拋運(yùn)動(dòng)的末速度的方向是解題的重要突破口(2016全國(guó)卷)如圖，一輕彈簧原長(zhǎng)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)

2、，直軌道與一半徑為R的光滑圓弧軌道相切于C點(diǎn)，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(diǎn)由靜止開始下滑，最低到達(dá)E點(diǎn)(未畫出)，隨后P沿軌道被彈回，最高到達(dá)F點(diǎn)，AF4R.已知P與直軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)，重力加速度大小為g.(1)求P第一次運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度的大小；(2)求P運(yùn)動(dòng)到E點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能；(3)改變物塊P的質(zhì)量，將P推至E點(diǎn)，從靜止開始釋放已知P自圓弧軌道的最高點(diǎn)D處水平飛出后，恰好通過(guò)G點(diǎn)G點(diǎn)在C點(diǎn)左下方，與C點(diǎn)水平相距R、豎直相距R，求P運(yùn)動(dòng)到D點(diǎn)時(shí)速度的大小和改變后P的質(zhì)量解析：(1)由題意可知：lBC7R2R5R設(shè)P到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB，由動(dòng)能定理得

3、mglBCsin mglBCcos mv式中37，聯(lián)立式并由題給條件得vB2(2)設(shè)BEx，P到達(dá)E點(diǎn)時(shí)速度為零，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep，由BE過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理得mgxsin mgxcos Ep0mvE、F之間的距離l1為l14R2RxP到達(dá)E點(diǎn)后反彈，從E點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到F點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理有Epmgl1sin mgl1cos 0聯(lián)立式得xREpmgR(3)設(shè)改變后P的質(zhì)量為m1，D點(diǎn)與G點(diǎn)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.由幾何關(guān)系得：x1RRsin 3Ry1RRRcos R設(shè)P在D點(diǎn)的速度為vD，由D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到G點(diǎn)的時(shí)間為t.由平拋運(yùn)動(dòng)公式得：y1gt2x1v

4、Dt聯(lián)立得vD設(shè)P在C點(diǎn)速度的大小為vC，在P由C運(yùn)動(dòng)到D的過(guò)程中機(jī)械能守恒，有m1vm1vm1gP由E點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，由動(dòng)能定理得Epm1g(x5R)sin m1g(x5R)cos m1v聯(lián)立得m1m答案：(1)2(2)mgR(3)m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(2018南充模擬)如圖所示，AB為傾角37的斜面軌道，軌道的AC部分光滑，CB部分粗糙，BP為圓心角等于143、半徑R1 m的豎直光滑圓弧形軌道，兩軌道相切于B點(diǎn)，P、O兩點(diǎn)在同一豎直線上，輕彈簧一端固定在A點(diǎn)，

5、另一自由端在斜面上C點(diǎn)處，現(xiàn)有一質(zhì)量m2 kg的小物塊在外力作用下將彈簧緩慢壓縮到D點(diǎn)后(不拴接)釋放，物塊經(jīng)過(guò)C點(diǎn)后，從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中的位移與時(shí)間的關(guān)系為x12t4t2(式中x單位是m，t單位是s)，假設(shè)物塊第一次經(jīng)過(guò)B點(diǎn)后恰能到達(dá)P點(diǎn)，sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2.試求：(1)若CD1 m，試求物塊從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，彈簧對(duì)物塊所做的功；(2)B、C兩點(diǎn)間的距離x；(3)若在P處安裝一個(gè)豎直彈性擋板，小物塊與擋板碰撞后速度反向，速度大小不變，小物塊與彈簧相互作用不損失機(jī)械能，試通過(guò)計(jì)算判斷物塊在第一次與擋板碰撞后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中是否會(huì)脫離軌道？解析：(

6、1)由x12t4t2知，物塊在C點(diǎn)速度為v012 m/s設(shè)物塊從D點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)的過(guò)程中，彈簧對(duì)物塊所做的功為W，由動(dòng)能定理得：Wmgsin 37CDmv代入數(shù)據(jù)得：Wmvmgsin 37CD156 J.(2)由x12t4t2知，物塊從C運(yùn)動(dòng)到B的加速度大小為a8 m/s2物塊在P點(diǎn)的速度滿足mgm物塊從B運(yùn)動(dòng)到P的過(guò)程中機(jī)械能守恒，則有mvmvmghBP物塊從C運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中有vv2ax由以上各式解得x m6.125 m.(3)設(shè)物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，由牛頓第二定律得mgsin mgcos ma代入數(shù)據(jù)解得0.25假設(shè)物塊第一次從圓弧軌道返回并與彈簧相互作用后，能夠回到與O點(diǎn)等高的位置

7、Q點(diǎn)，且設(shè)其速度為vQ，由動(dòng)能定理得mvmvmgR2mgcos 37解得v190.可見物塊返回后不能到達(dá)Q點(diǎn)，故物塊在以后的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不會(huì)脫離軌道答案：(1)156 J(2)6.125 m(3)不會(huì)運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)求解物理極值問(wèn)題(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P97)數(shù)學(xué)思想和方法已經(jīng)滲透到物理學(xué)中各個(gè)層次和領(lǐng)域，特別是數(shù)學(xué)中的基本不等式思想在解決物理計(jì)算題中的極值問(wèn)題時(shí)會(huì)經(jīng)常用到，這也是數(shù)學(xué)知識(shí)在具體物理問(wèn)題中實(shí)際應(yīng)用的反映，也是高考中要求的五大能力之一如圖所示，粗糙水平臺(tái)面上靜置一質(zhì)量m0.5 kg的小物塊(視為質(zhì)點(diǎn))，它與平臺(tái)表面的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，與平臺(tái)邊緣O點(diǎn)的距離s5 m在平臺(tái)右側(cè)固定了一個(gè)1/4圓弧

8、擋板，圓弧半徑R1 m，圓弧的圓心為O點(diǎn)現(xiàn)用F5 N的水平恒力拉動(dòng)小物塊，一段時(shí)間后撤去拉力(不考慮空氣阻力影響，g取10 m/s2)(1)為使小物塊擊中擋板，求拉力F作用的最短時(shí)間；(2)改變拉力F的作用時(shí)間，小物塊擊中擋板的不同位置求擊中擋板時(shí)小物塊動(dòng)能的最小值解析：(1)由動(dòng)能定理FxmgsEk0又Fmgmaxat2解得t1 s.(2)設(shè)物塊離開O點(diǎn)的速度為v0時(shí)，擊中擋板時(shí)小物塊的動(dòng)能最小xv0t，ygt2x2y2R2擊中擋板時(shí)的動(dòng)能Ekmvmgy由以上各式得Ekmg當(dāng)3y.即y時(shí)，Ek最小最小值Ek J.答案：(1)1 s(2) J(多選)如圖所示，在粗糙水平臺(tái)階上有一輕彈簧，左端固

9、定在A點(diǎn)，彈簧處于自然狀態(tài)時(shí)其右端位于臺(tái)階右邊緣O點(diǎn)臺(tái)階右側(cè)固定了圓弧擋板，圓弧半徑R1 m，圓心為O，P為圓弧上的一點(diǎn)，以圓心O為原點(diǎn)建立平面直角坐標(biāo)系，OP與x軸夾角53(sin 530.8)，用質(zhì)量m2 kg的小物塊，將彈簧壓縮到B點(diǎn)后由靜止釋放，小物塊最終水平拋出并擊中擋板上的P點(diǎn)物塊與水平臺(tái)階表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，BO間的距離s0.8 m，g取10 m/s2，不計(jì)空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是()A物塊離開O點(diǎn)時(shí)的速度大小為1.5 m/sB彈簧在B點(diǎn)時(shí)具有的彈性勢(shì)能為10.25 JC改變彈簧的彈性勢(shì)能，擊中擋板時(shí)物塊的最小動(dòng)能為10 JD改變彈簧的彈性勢(shì)能，物塊做平拋運(yùn)動(dòng)，可能垂直落

10、到擋板上解析：選ABC設(shè)物塊離開O點(diǎn)的速度為v0則Rsin 37v0tRcos 37gt2解得v01.5 m/s由BO，則Epmgsmv10.25 J，故A、B正確設(shè)物塊離開O點(diǎn)的速度為v時(shí)，擊中擋板時(shí)動(dòng)能最小則Ekmv2mgh又hgt2，tx2h2R2得Ek15h.當(dāng)15h時(shí)，Ek最小故Ek10 J，C正確假設(shè)物塊能垂直打在擋板上，則速度的反向延長(zhǎng)過(guò)O點(diǎn)，故不可能，D錯(cuò)誤傳送帶模型問(wèn)題(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P97)1模型分類：水平傳送帶問(wèn)題和傾斜傳送帶問(wèn)題2處理方法：求解的關(guān)鍵在于認(rèn)真分析物體與傳送帶的相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況，從而確定其是否受到滑動(dòng)摩擦力作用如果受到滑動(dòng)摩擦力作用應(yīng)進(jìn)一步確定其大小和方向，然后

11、根據(jù)物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況當(dāng)物體速度與傳送帶速度相等時(shí)，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變(2017河北衡水中學(xué)二模)如圖所示為一皮帶傳送裝置，其中AB段水平，長(zhǎng)度LAB4 m，BC段傾斜，長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)，傾角為37，AB和BC在B點(diǎn)通過(guò)一段極短的圓弧連接(圖中未畫出圓弧)，傳送帶以v4 m/s的恒定速率順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)將一質(zhì)量m1 kg的工件(可看成質(zhì)點(diǎn))無(wú)初速度地放在A點(diǎn)，已知工件與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5.sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)工件從A點(diǎn)開始至第一次到達(dá)B點(diǎn)所用的時(shí)間t；(2)工件從第一次到達(dá)B點(diǎn)至第二次到達(dá)B點(diǎn)的過(guò)程中，工件與傳

12、送帶間因摩擦而產(chǎn)生的熱量Q.解析：(1)由牛頓第二定律得mgma1，則a1g5 m/s2，經(jīng)t1時(shí)間工件與傳送帶的速度相同，則t10.8 s，工件前進(jìn)的位移為x1a1t1.6 m，此后工件將與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)至B點(diǎn)，用時(shí)t20.6 s，工件第一次到達(dá)B點(diǎn)所用的時(shí)間tt1t21.4 s.(2)工件沿BC上升過(guò)程中受到摩擦力fmgcos ，由牛頓第二定律可得，加速度大小a22 m/s2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得t32 s，下降過(guò)程加速度大小不變，a3a22 m/s2，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得t42 s.工件與傳送帶的相對(duì)位移xv(t3t4)16 m，摩擦生熱Qfx64 J.答案：(1)1.4 s(2)64 J1

13、分析流程2功能關(guān)系(1)功能關(guān)系分析：WFEkEpQ.(2)對(duì)WF和Q的理解：傳送帶的功：WFFx傳；產(chǎn)生的內(nèi)能QFfx相對(duì)(2018安徽江淮十校聯(lián)考)(多選)如圖所示，傾角37的足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定速度運(yùn)行，將一質(zhì)量m1 kg的小物體以某一初速度放上傳送帶，物體相對(duì)地面的速度大小隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖所示，取沿傳送帶向上為正方向，g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8.則下列說(shuō)法正確的是()A物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.75B08 s內(nèi)物體位移的大小為14 mC08 s內(nèi)物體機(jī)械能的增量為84 JD08 s內(nèi)物體與傳送帶之間因摩擦而產(chǎn)生的熱量為126 J解析：選BD根據(jù)

14、vt圖象的斜率表示加速度，可得物體相對(duì)傳送帶滑動(dòng)時(shí)的加速度大小為a m/s21 m/s2，由牛頓第二定律得mgcos mgsin ma，解得0.875，故A錯(cuò)誤.08 s內(nèi)物體的位移為s22 m4 m14 m，故B正確物體上升的高度為hssin 8.4 m，重力勢(shì)能的增量為Epmgh84 J，動(dòng)能增量為Ekmvmv1(4222) J6 J，機(jī)械能增量為EEpEk90 J，故C錯(cuò)誤.08 s內(nèi)只有前6 s內(nèi)物體與傳送帶發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，06 s內(nèi)傳送帶運(yùn)動(dòng)的距離為s帶46 m24 m,06 s內(nèi)物體位移為s物22 m m6 m，s相對(duì)s帶s物18 m，產(chǎn)生的熱量為Qmgcos s相對(duì)126 J，故D

15、正確滑塊木板模型問(wèn)題(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書P98)1滑塊木板模型根據(jù)情況可以分成水平面上的滑塊木板模型和斜面上的滑塊木板模型2滑塊從木板的一端運(yùn)動(dòng)到另一端的過(guò)程中，若滑塊和木板沿同一方向運(yùn)動(dòng)，則滑塊的位移和木板的位移之差等于木板的長(zhǎng)度；若滑塊和木板沿相反方向運(yùn)動(dòng)，則滑塊的位移和木板的位移之和等于木板的長(zhǎng)度3此類問(wèn)題涉及兩個(gè)物體、多個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，并且物體間還存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以應(yīng)準(zhǔn)確求出各物體在各個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度(注意兩過(guò)程的連接處加速度可能突變)，找出物體之間的位移(路程)關(guān)系或速度關(guān)系是解題的突破口，求解中應(yīng)注意聯(lián)系兩個(gè)過(guò)程的紐帶，每一個(gè)過(guò)程的末速度是下一個(gè)過(guò)程的初速度10個(gè)同樣長(zhǎng)度的木塊放在水平地

16、面上，每個(gè)木塊的質(zhì)量m0.5 kg、長(zhǎng)度L0.6 m，它們與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.1，在左方第一個(gè)木塊上放一質(zhì)量M1 kg的小鉛塊(視為質(zhì)點(diǎn))，它與木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.25.現(xiàn)給鉛塊一向右的初速度v05 m/s，使其在木塊上滑行g(shù)取10 m/s2，求：(1)開始帶動(dòng)木塊運(yùn)動(dòng)時(shí)鉛塊的速度；(2)鉛塊與木塊間因摩擦產(chǎn)生的總熱量；(3)鉛塊運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間解析：(1)設(shè)鉛塊可以帶動(dòng)n個(gè)木塊移動(dòng)，以這n個(gè)木塊為研究對(duì)象，鉛塊施加的摩擦力應(yīng)大于地面施加的摩擦力，即2Mg1(Mnm)g解得n3，取n2，此時(shí)鉛塊已滑過(guò)8個(gè)木塊根據(jù)動(dòng)能定理有：MvMv22Mg8L代入數(shù)據(jù)得，剛滑上木塊9時(shí)鉛塊的速度：v1

17、 m/s.(2)對(duì)鉛塊M：a22g2.5 m/s2，v2va2t2對(duì)最后兩塊木塊9和10有：a10.5 m/s2，v1a1t2令v1v2，故它們獲得共同速度所需時(shí)間：t2 s鉛塊位移：x2vt2a2t，木塊位移：x1a1t鉛塊相對(duì)木塊位移：xx2x1 mL所以鉛塊與木塊間因摩擦產(chǎn)生的總熱量：Q2Mg(8Lx)12.42 J.(3)由(2)問(wèn)知，鉛塊與木塊的共同速度為：v1a1t2 m/s鉛塊、木塊一起做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：t3 s鉛塊在前8個(gè)木塊上運(yùn)動(dòng)時(shí)間：t11.6 s所以鉛塊運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間：tt1t2t32.1 s.答案：(1)1 m/s(2)12.42 J(3)2.1 s如圖所示，在水平面上有A、B兩塊相同的木板質(zhì)量均為m2 kg，每塊木板長(zhǎng)L1 m兩木板放在一起但不粘連，木板與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.1，設(shè)定最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小相等現(xiàn)有一質(zhì)量M4 kg的金屬塊C以初速度v02 m/s從A的左端向右滑動(dòng)，金屬塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.2，g取g10 m/s2，試求：(1)