资源描述
单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/4/10,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2020/4/10,#,第,2,课时动力学和能量观点的,综合应用,第一部分,专题三功和能,专题复习定位,1.,解决问题,本专题主要培养学生应用动力学和能量观点分析、解决综合性问题的能力,.,2.,高考重点,动力学方法和动能定理的综合应用；动力学和能量观点分析多运动组合问题；含弹簧的动力学和能量问题,.,3.,题型难度,本专题针对综合性计算题的考查，一般过程复杂，综合性强，难度较大,.,高考题型,1,动力学方法和动能定理的综合应用,内容索引,NEIRONGSUOYIN,高考题型,2,动力学和能量观点分析多运动组合问题,高考题型,3,含弹簧的动力学和能量问题,动力学方法和动能定理的综合应用,高考题型,1,1.,相关规律和方法,运动学的基本规律、牛顿运动定律、圆周运动的知识和动能定理,.,2.,解题技巧,如果涉及加速度、时间和受力的分析和计算，一般应用动力学方法；如果只涉及位移、功和能量的转化问题，通常采用动能定理分析,.,例,1,(2019,广西梧州市联考,),如图,1,所示，半径,R,0.4 m,的光滑圆轨道与水平地面相切于,B,点，且固定于竖直平面内,.,在水平地面上距,B,点,x,5 m,处的,A,点放一质量,m,3 kg,的小物块，小物块与水平地面间的动摩擦因数为,0.5.,小物块在与水平地面夹角,37,斜向上的拉力,F,的作用下由静止向,B,点运动，运动到,B,点时撤去,F,，小物块沿圆轨道上滑，且能到圆轨道最高点,C,.,圆弧的圆心为,O,，,P,为圆弧上的一点，且,OP,与水平方向的夹角也为,.(,g,取,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,，,cos 37,0.8),求：,(1),小物块在,B,点的最小速度,v,B,的大小；,图,1,解析,小物块恰能到圆轨道最高点时，物块与轨道间无弹力,.,设最高点物块速度为,v,C,，,物块从,B,运动到,C,，由动能定理得：,(2),在,(1),情况下小物块在,P,点时对轨道的压力大小；,答案,36 N,解得,F,N,36 N,；,根据牛顿第三定律可知，小物块在,P,点对轨道的压力大小为,F,N,F,N,36 N,(3),为使小物块能沿水平面运动并通过圆轨道,C,点，则拉力,F,的大小范围,.,解析,当小物块刚好能通过,C,点时，拉力,F,有最小值，对物块从,A,到,B,过程分析：,当物块在,AB,段即将离开地面时，拉力,F,有最大值，则,F,max,sin,mg,，解得,F,max,50 N,拓展训练,1,(2019,福建龙岩市,3,月质量检查,),央视节目加油向未来中解题人将一个蒸笼环握在手中，并在蒸笼环底部放置一个装有水的杯子，抡起手臂让蒸笼环连同水杯在竖直平面内做圆周运动，水却没有洒出来,.,如图,2,所示，已知蒸笼环的直径为,20 cm,，人手臂的长度为,60 cm,，杯子和水的质量均为,m,0.2 kg.,转动时可认为手臂伸直且圆心在人的肩膀处，不考虑水杯的大小，,g,取,10 m/s,2,.,(1),若要保证在最高点水不洒出，求水杯通过最高点的最小速率,v,0,；,图,2,解析,水杯通过最高点时，对水由牛顿第二定律得：,(2),若在最高点水刚好不洒出，在最低点时水对杯底的压力为,16 N,，求蒸笼环从最高点运动到最低点的过程中，蒸笼环对杯子和水所做的功,W,.,解析,在最低点时水对水杯底的压力为,16 N,，杯底对水的支持力,F,N,16 N,，,答案,3.2 J,对杯子和水，从最高点到最低点的过程中，,解得：,W,3.2 J.,动力学和能量观点分析多运动组合问题,高考题型,2,1.,运动模型,多运动过程通常包括匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动或者是一般的曲线运动,.,在实际问题中通常是两种或者多种运动的组合,.,2.,分析技巧,多个运动过程的组合实际上是多种物理规律和方法的综合应用，分析这种问题时应注意要独立分析各个运动过程，而不同过程往往通过连接点的速度建立联系，有时对整个过程应用能量的观点解决问题会更简单,.,例,2,(2019,湖北恩施州,2,月教学质量检测,),如图,3,所示为轮滑比赛的一段模拟赛道,.,一个小物块从,A,点以一定的初速度水平抛出，刚好无碰撞地从,C,点进入光滑的圆弧赛道，圆弧赛道所对的圆心角为,60,，圆弧半径为,R,，圆弧赛道的最低点与水平赛道,DE,平滑连接，,DE,长为,R,，物块经圆弧赛道进入水平赛道，然后在,E,点无碰撞地滑上左侧的斜坡，斜坡的倾角为,37,，斜坡也是光滑的，物块恰好能滑到斜坡的最高点,F,，,F,、,O,、,A,三点在同一高度，重力加速度大小为,g,，不计空气阻力，不计物块的大小,.,求：,(1),物块的初速度,v,0,的大小及物块与水平赛道间的动摩擦因数；,图,3,由题意可知,AB,的高度：,h,R,cos 60,0.5,R,；,(2),试判断物块向右返回时，能不能滑到,C,点，如果能，试分析物块从,C,点抛出后，会不会直接撞在竖直墙,AB,上；如果不能，试分析物块最终停在什么位置？,答案,物块刚好落在平台上的,B,点,即物块刚好落在平台上的,B,点,.,解析,假设物块能回到,C,点，设到达,C,点的速度大小为,v,C,，,拓展训练,2,(2019,河南名校联盟高三下学期联考,),如图,4,所示，,AB,是一段位于竖直平面内的光滑轨道，高度为,h,，末端,B,处的切线方向水平,.,一个质量为,m,的小物体,P,从轨道顶端,A,处由静止释放，滑到,B,端后飞出，落到地面上的,C,点，轨迹如图中虚线,BC,所示,.,已知它落地时相对于,B,点的水平位移,OC,l,.,现在轨道下方紧贴,B,点安装一水平木板，木板的右端与,B,的距离为,，让,P,再次从,A,点由静止释放，它离开轨道并在木板上滑行后从右端水平飞出，仍然落在地面的,C,点,.,求：,(,不计空气阻力，重力加速度为,g,),(1),P,滑至,B,点时的速度大小；,图,4,解析,物体,P,在,AB,轨道上滑动时，物体的机械能守恒，,(2),P,与木板之间的动摩擦因数,.,解析,当没有木板时，物体离开,B,点后做平抛运动，运动时间为,t,，有：,拓展训练,3,(2019,四川省第二次诊断,),如图,5,所示为某同学设计的一个游戏装置，用弹簧制作的弹射系统将小球从管口,P,弹出，右侧水平距离为,L,，竖直高度为,H,0.5 m,处固定一半圆形管道，管道所在平面竖直，半径,R,0.75 m,，内壁光滑,.,通过调节立柱,Q,可以改变弹射装置的位置及倾角，若弹出的小球从最低点,M,沿切线方向进入管道，从最高点,N,离开后能落回管口,P,，则游戏成功,.,小球质量为,0.2 kg,，半径略小于管道内径，可视为质点，不计空气阻力，,g,取,10 m/s,2,.,该同学某次游戏取得成功，试求：,图,5,(1),水平距离,L,；,答案,2 m,解析,设小球进入,M,点时速度为,v,M,，运动至,N,点速度为,v,N,，,由,P,至,M,，,L,v,M,t,1,由,N,至,P,，,L,v,N,t,2,联立解得：,L,2 m,；,(2),小球在,N,处对管道的作用力；,(3),弹簧储存的弹性势能,.,答案,5 J,解得：,E,p,5 J.,含弹簧的动力学和能量问题,高考题型,3,例,3,(2019,湖南衡阳市第一次联考,),如图,6,所示，由两个内径均为,R,的四分之一圆弧细管道构成的光滑细管道,ABC,竖直放置，且固定在光滑水平面上，圆心连线,O,1,O,2,水平，轻弹簧左端固定在竖直板上，右端与质量为,m,的小球接触,(,不拴接，小球的直径略小于管的内径，小球大小可忽略,),，宽和高均为,R,的木盒子固定于水平面上，盒子左侧,DG,到管道右端,C,的水平距离为,R,，开始时弹簧处于锁定状态，具有的弹性势能为,4,mgR,，其中,g,为重力加速度,.,当解除锁定后小球,离开弹簧进入管道，最后从,C,点抛出,.(,轨道,ABC,与,木盒截面,GDEF,在同一竖直面内,),(1),求小球经,C,点时的动能；,图,6,答案,2,mgR,解析,对小球从释放到,C,的过程，应用动能定理可得：,4,mgR,2,mgR,E,k,C,0,解得小球经,C,点时的动能：,E,k,C,2,mgR,(2),求小球经,C,点时对轨道的压力；,答案,3,mg,，方向竖直向上,解得：,F,N,3,mg,，方向向下,由牛顿第三定律可知在,C,点时小球对轨道的压力大小也为,3,mg,，方向竖直向上,(3),小球从,C,点抛出后能直接击中盒子底部时，讨论弹簧此时弹性势能满足什么条件,.,解析,当小球恰从,G,点射入盒子中，则由平抛运动规律可得：,水平方向：,R,v,C,1,t,1,当小球直接击中,E,点时，弹性势能取符合条件的最大值，由平抛运动规律可得：,水平方向：,2,R,v,C,2,t,2,拓展训练,4,(2019,福建厦门市期末质检,),如图,7,，一劲度系数为,k,100 N/m,的轻弹簧下端固定于倾角为,53,的光滑斜面底端，上端连接物块,Q,.,一轻绳跨过定滑轮,O,，一端与物块,Q,连接，另一端与套在光滑竖直杆的物块,P,连接，定滑轮到竖直杆的距离为,d,0.3 m,.,初始时在外力作用下，物块,P,在,A,点静止不动，,轻绳与斜面平行，绳子张力大小为,50 N,.,已知物块,P,质量,为,m,1,0.8 kg,，物块,Q,质量为,m,2,5 kg.(,不,计滑轮大小及,摩,擦，取,g,10 m/s,2,，,sin 53,0.8,，,cos 53,0.6),现将,物块,P,由静止释放，求：,(1),物块,P,位于,A,时，弹簧的伸长量,x,1,；,图,7,答案,0.1 m,解析,物块,P,位于,A,点，设弹簧伸长量为,x,1,，,则：,F,T,m,2,g,sin,kx,1,，,代入数据解得：,x,1,0.1 m,
展开阅读全文