高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 題型研究2 學(xué)考計算題 20題 動力學(xué)方法和能量觀點的綜合應(yīng)用課件

動力學(xué)方法和能量觀點的綜合應(yīng)用題型研究2學(xué)考計算題20題 直線運(yùn)動中多運(yùn)動過程組合主要是指直線多過程或直線與斜面運(yùn)動的組合問題(1)解題策略動力學(xué)方法觀點：牛頓運(yùn)動定律、運(yùn)動學(xué)基本規(guī)律.能量觀點：動能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律.(2)解題關(guān)鍵抓住物理情景中出現(xiàn)的運(yùn)動狀態(tài)和運(yùn)動過程，將物理過程分解成幾個簡單的子過程.兩個相鄰過程連接點的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶，也是解題的關(guān)鍵. 考點一 直線運(yùn)動中動力學(xué)方法和能量觀點的應(yīng)用 例1在物資運(yùn)轉(zhuǎn)過程中常使用如圖1所示的傳送帶.已知某傳送帶與水平面成37角，傳送帶的AB部分長L5.8 m，傳送帶以恒定的速率v4 m/s按圖示方向傳送，若在B端無初速度地放置一個質(zhì)量m50 kg的物資P(可視為質(zhì)點)，P與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.5(g取10 m/s2，sin 370.6).求：(1)物資P從B端開始運(yùn)動時的加速度大??；圖1 解析答案 解析P剛放在B端時，受到沿傳送帶向下的滑動摩擦力作用，根據(jù)牛頓第二定律有mgsin FfmaFNmgcos FfFN聯(lián)立解得加速度為agsin gcos 10 m/s2答案10 m/s 2 (2)物資P到達(dá)A端時的動能. 解析答案 解析P達(dá)到與傳送帶相同速度時的位移x 0.8 m答案900 J 規(guī)律總結(jié)傳送帶模型是高中物理中比較常見的模型，典型的有水平和傾斜兩種情況.一般設(shè)問的角度有兩個：(1)動力學(xué)角度：首先要正確分析物體的運(yùn)動過程，做好受力分析，然后利用運(yùn)動學(xué)公式結(jié)合牛頓第二定律求物體及傳送帶在相應(yīng)時間內(nèi)的位移，找出物體和傳送帶之間的位移關(guān)系.(2)能量角度：求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動機(jī)多消耗的電能等，常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解. 1.如圖2甲所示，一質(zhì)量為m1 kg的物塊靜止在粗糙水平面上的A點，從t0時刻開始，物塊受到按如圖乙所示規(guī)律變化的水平力F作用并向右運(yùn)動，第3 s末物塊運(yùn)動到B點時速度剛好為0，第5 s末物塊剛好回到A點，已知物塊與粗糙水平面之間的動摩擦因數(shù)0.2(g取10 m/s2)，求：(1)A與B間的距離；變式題組圖2 解析答案 代入數(shù)值解得xAB4 m答案4 m解析根據(jù)題目條件及圖乙可知，物塊在從B返回A的過程中，在恒力作用下做勻加速直線運(yùn)動，即Fmgma. (2)水平力F在5 s內(nèi)對物塊所做的功.解析物塊在前3 s內(nèi)動能改變量為零，由動能定理得W1Wf0，即W1mgxAB0則前3 s內(nèi)水平力F做的功為W18 J根據(jù)功的定義式WFx得，水平力F在35 s時間內(nèi)所做的功為W2FxAB16 J則水平力F在5 s內(nèi)對物塊所做的功為WW 1W224 J.解析答案答案24 J 2.(2015寧波期末)航母艦載機(jī)滑躍起飛有點像高山滑雪，主要靠甲板前端的上翹來幫助戰(zhàn)斗機(jī)起飛，其示意圖如圖3所示，設(shè)某航母起飛跑道主要由長度為L1160 m的水平跑道和長度為L220 m的傾斜跑道兩部分組成，水平跑道與傾斜跑道末端的高度差h4.0 m.一架質(zhì)量為m2.0104 kg的飛機(jī)，其噴氣發(fā)動機(jī)的推力大小恒為F1.2105 N，方向與速度方向相同，在運(yùn)動過程中飛機(jī)受到的平均阻力大小為飛機(jī)重力的0.1倍，假設(shè)航母處于靜止?fàn)顟B(tài)，飛機(jī)質(zhì)量視為不變并可看成質(zhì)點，傾斜跑道看作斜面，不計拐角處的影響.取g10 m/s 2.(1)求飛機(jī)在水平跑道運(yùn)動的時間；圖3解析答案 解析設(shè)飛機(jī)在水平跑道加速度為a1，阻力為Ff由牛頓第二定律得FFfma1解得t18 s答案8 s (2)求飛機(jī)到達(dá)傾斜跑道末端時的速度大??；解析設(shè)飛機(jī)在水平跑道末端速度為v1，傾斜跑道末端速度為v2，加速度為a2水平跑道上：v1a1t1傾斜跑道上：由牛頓第二定律得FFfmg ma2v 22v122a2L2解析答案 (3)如果此航母去掉傾斜跑道，保持水平跑道長度不變，現(xiàn)在跑道上安裝飛機(jī)彈射器，此彈射器彈射距離為84 m，要使飛機(jī)在水平跑道的末端速度達(dá)到100 m/s，則彈射器的平均作用力為多大？(已知彈射過程中發(fā)動機(jī)照常工作)解析設(shè)彈射器的彈力為F1，彈射距離為x，飛機(jī)在跑道末端速度為v3答案 10 6 N 解析答案解得F1106 N. 考點二 曲線運(yùn)動中動力學(xué)方法和能量觀點的應(yīng)用例2(2016浙江10月學(xué)考20)如圖4甲所示，游樂場的過山車可以底朝上在豎直圓軌道上運(yùn)行，可抽象為圖乙所示的模型.傾角為45的直軌道AB、半徑R10 m的光滑豎直圓軌道和傾角為37的直軌道EF.分別通過水平光滑銜接軌道BC、C E平滑連接，另有水平減速直軌道FG與EF平滑連接，EG間的水平距離l40 m.現(xiàn)有質(zhì)量m500 kg的過山車，從高h(yuǎn)40 m處的A點靜止下滑，經(jīng)BCDC EF最終停在G點.過山車與軌道AB、EF間的動摩擦因數(shù)均為 10.2，與減速直軌道FG間的動摩擦因數(shù)20.75.過山車可視為質(zhì)點，運(yùn)動中不脫離軌道，g取10 m/s2.求： 解析答案圖4 (1)過山車運(yùn)動至圓軌道最低點C時的速度大??；解析設(shè)C點的速度為vC，由動能定理得答案見解析 (2)過山車運(yùn)動至圓軌道最高點D時對軌道的作用力；解析設(shè)D點速度為vD，由動能定理得答案見解析 解析答案解得F7103 N由牛頓第三定律知，過山車在D點對軌道的作用力為7103 N (3)減速直軌道FG的長度x.(已知sin 370.6，cos 370.8)解析全程應(yīng)用動能定理答案見解析 解析答案解得 x30 m. 技巧點撥多過程問題的解題技巧1.“合” 初步了解全過程，構(gòu)建大致的運(yùn)動圖景.2.“分” 將全過程進(jìn)行分解，分析每個過程的規(guī)律.3.“合” 找到子過程的聯(lián)系，尋找解題方法. 變式題組3.(2016浙江4月選考20)如圖5所示，裝置由一理想彈簧發(fā)射器及兩個軌道組成.其中軌道由光滑軌道AB與粗糙直軌道BC平滑連接，高度差分別是h10.20 m、h20.10 m，BC水平距離L1.00 m.軌道由AE、螺旋圓形EFG和GB三段光滑軌道平滑連接而成，且A點與F點等高.當(dāng)彈簧壓縮量為d時，恰能使質(zhì)量m0.05 kg的滑塊沿軌道上升到B點；當(dāng)彈簧壓縮量為2d時，恰能使滑塊沿軌道上升到C點.(已知彈簧彈性勢能與壓縮量的平方成正比，g10 m/s 2) 解析答案 圖5解析由機(jī)械能守恒定律可得E彈EkEpmgh10.05100.20 J0.1 J答案0.1 J2 m/s(1)當(dāng)彈簧壓縮量為d時，求彈簧的彈性勢能及滑塊離開彈簧瞬間的速度大??； 解析答案 解析由E彈 d2可得EkE彈4E彈4mgh1由動能定理可得mg(h1h2)mgLEk 0.5答案0.5(2)求滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)； 解析答案 解析恰能通過螺旋軌道最高點須滿足的條件是mg由機(jī)械能守恒定律有vv02 m/s得Rm0.4 m當(dāng)RRm0.4 m時，滑塊會脫離螺旋軌道，不能上升到B點.答案不能，理由見解析(3)當(dāng)彈簧壓縮量為d時，若沿軌道運(yùn)動，滑塊能否上升到B點？請通過計算說明理由. 4.如圖6所示，位于豎直平面內(nèi)的光滑軌道由四分之一圓弧ab和拋物線bc組成，圓弧半徑Oa水平，b點為拋物線頂點.已知h2 m，s m.取重力加速度大小g10 m/s2.(1)一小環(huán)套在軌道上從a點由靜止滑下，當(dāng)其在bc段軌道運(yùn)動時，與軌道之間無相互作用力，求圓弧軌道的半徑；圖6 解析答案 解析小環(huán)在bc段軌道運(yùn)動時，與軌道之間無相互作用力，則說明下落到b點時的速度水平，使小環(huán)做平拋運(yùn)動的軌跡與軌道bc重合，故有svbt答案0.25 m (2)若環(huán)從b點由靜止因微小擾動而開始滑下，求環(huán)到達(dá)c點時速度的水平分量的大小. 解析答案 解析下滑過程中，初速度為零，只有重力做功，根據(jù)動能定理可得mgh 根據(jù)運(yùn)動的合成與分解可得sin 因為小環(huán)滑到c點時速度與豎直方向的夾角等于(1)問中做平拋運(yùn)動過程中經(jīng)過c點時速度與豎直方向的夾角，設(shè)為，則根據(jù)平拋運(yùn)動規(guī)律可知sin 聯(lián)立可得v 水平 m/s.