20xx屆新高考二輪復(fù)習(xí)-專題二-第一講-動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系的應(yīng)用-學(xué)案(編輯修改稿)
2025-04-05 05:16 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 質(zhì)量m為5 kg,不計(jì)軌道和空氣的阻力,g取10 m/s2,求:(1)在軌道的最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)員對(duì)滑板的壓力。(2)運(yùn)動(dòng)員在下行過程中所做的功。思維點(diǎn)撥運(yùn)動(dòng)員從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)的過程中,由機(jī)械能守恒定律求出最低點(diǎn)時(shí)的速度,由牛頓第二定律求出滑板對(duì)運(yùn)動(dòng)員的支持力,從而得到運(yùn)動(dòng)員對(duì)滑板的壓力。從a到最低點(diǎn)的過程中以運(yùn)動(dòng)員和滑板為研究對(duì)象,根據(jù)動(dòng)能定理可得此過程中運(yùn)動(dòng)員做的功。 類題演練8.(多選)如圖所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的圓環(huán),圓環(huán)與一橡皮繩相連,橡皮繩的另一端固定在地面上的A點(diǎn),橡皮繩豎直時(shí)處于原長(zhǎng)h。讓圓環(huán)由靜止開始沿桿滑下,滑到桿的底端時(shí)速度為v(v≠0)。則在圓環(huán)下滑過程中( ),其中規(guī)定賽道如圖所示。某四驅(qū)車以額定功率20 W在水平軌道AB處由靜止開始加速4 s后從B點(diǎn)水平飛出(之后發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉),無碰撞進(jìn)入圓弧軌道CD,該圓弧圓心角為37176。,半徑R0=5 m,豎直圓軌道的半徑R= m。在恰好經(jīng)過第一個(gè)圓弧軌道最高點(diǎn)F后,繼續(xù)沿著軌道運(yùn)動(dòng),從最高點(diǎn)H處水平飛出后落入沙坑中。已知沙坑距離EG平面高度為h2=2 m,四驅(qū)車的總質(zhì)量為2 kg,g取10 m/s2,cos 37176。=(四驅(qū)車視為質(zhì)點(diǎn),C點(diǎn)以后軌道均視為光滑軌道,不計(jì)空氣阻力)。求:(1)四驅(qū)車在水平軌道AB處克服摩擦力做功的大小。(2)四驅(qū)車在E點(diǎn)對(duì)軌道的壓力。(3)末端平拋高臺(tái)h1為多少時(shí)能讓四驅(qū)車落地點(diǎn)距離G點(diǎn)水平位移最大,通過計(jì)算說明。素養(yǎng)點(diǎn)撥動(dòng)能定理或機(jī)械能守恒定律在幾種常見模型中的應(yīng)用方法命題角度解決方法易錯(cuò)警示平拋運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能定理的應(yīng)用不涉及速度方向時(shí),用動(dòng)能變化來分析速度的變化不能分方向應(yīng)用動(dòng)能定理圓周運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能定理的應(yīng)用理解向心力不做功,利用動(dòng)能定理把特殊點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)推廣到一般位置?？捎枚ɡ砬蠼饽Σ亮Φ茸兞ψ龉A周運(yùn)動(dòng)中的臨界位置容易找不清在往返直線運(yùn)動(dòng)中動(dòng)能定理的應(yīng)用只考慮初、末位置而不用考慮中間過程時(shí),利用摩擦力做功與路程有關(guān)列方程一定要準(zhǔn)確分析物體最終的位置,一般處于平衡狀態(tài)機(jī)械能守恒條件的判斷問題注意研究對(duì)象的選擇,利用條件判斷除重力或彈力外是否有其他力做功,尤其注意摩擦力做功生熱情況、機(jī)械能瞬間損失情況等機(jī)械能守恒在多個(gè)物體組成的系統(tǒng)中的應(yīng)用列系統(tǒng)初、末狀態(tài)的機(jī)械能守恒方程弄清是單個(gè)物體機(jī)械能守恒還是系統(tǒng)機(jī)械能守恒考點(diǎn)三功能關(guān)系的理解及應(yīng)用(H)規(guī)律方法 七種常用的功能關(guān)系【典例5】(多選)如圖所示,一輕彈簧下端固定在傾角為θ的固定斜面底端,彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)上端位于斜面上B點(diǎn),B點(diǎn)以上光滑,B點(diǎn)到斜面底端粗糙,可視為質(zhì)點(diǎn)的物體質(zhì)量為m,從A點(diǎn)靜止釋放,將彈簧壓縮到最短后恰好能被彈回到B點(diǎn)。已知A、B間的距離為L(zhǎng),物體與B點(diǎn)以下斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(μtan θ),重力加速度為g,不計(jì)空氣阻力,則此過程中( ) θ θ θ1+tanθμ思維點(diǎn)撥對(duì)整個(gè)過程,運(yùn)用動(dòng)能定理求克服摩擦力做的功。當(dāng)物體受力平衡時(shí)速度最大,由平衡條件和胡克定律求出此時(shí)彈簧的壓縮量,再分析彈簧最大的壓縮量。通過分析物體的受力情況判斷其運(yùn)動(dòng)情況,從而判斷最大動(dòng)能與mgLsinθ的關(guān)系。對(duì)物體下滑和上滑兩個(gè)過程分別運(yùn)用能量守恒列式,從而求得彈性勢(shì)能的最大值。 類題演練10.(多選)如圖所示,在升降機(jī)內(nèi)固定一光滑的斜面體,一輕彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板B上,另一端與質(zhì)量為m的物塊A相連,彈簧與斜面平行。整個(gè)系統(tǒng)由靜止開始加速上升高度h的過程中( )11.(2020天津高三二模)如圖所示,粗糙的固定水平桿上有A、B、C三點(diǎn),輕質(zhì)彈簧一端固定在B點(diǎn)正下方的O點(diǎn),另一端與套在桿A點(diǎn)、質(zhì)量為m的圓環(huán)相連,此時(shí)彈簧處于拉伸狀態(tài)。圓環(huán)從A處由靜止釋放,向右運(yùn)動(dòng)經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)速度為v、加速度為零,到達(dá)C點(diǎn)時(shí)速度為零,下列說法正確的是( ),圓環(huán)在B點(diǎn)速度最大,桿對(duì)環(huán)的支持力一直減小,彈簧對(duì)圓環(huán)做的功等于12mv2,圓環(huán)克服摩擦力做功等于12mv2情境設(shè)計(jì)微專題2游樂場(chǎng)里的物理知識(shí)——豎直圓軌道模型中功能關(guān)系的應(yīng)用過山車是一種富有刺激性的娛樂工具。那種風(fēng)馳電掣、有驚無險(xiǎn)的感受令不少人著迷。如果你對(duì)物理學(xué)感興趣的話,那么在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗(yàn)到冒險(xiǎn)的快樂,還有助于理解力學(xué)定律。實(shí)際上,過山車的運(yùn)動(dòng)包含了許多物理學(xué)原理,人們?cè)谠O(shè)計(jì)過山車時(shí)巧妙地運(yùn)用了這些原理。如果能親身體驗(yàn)一下由能量守恒、加速度和力交織在一起產(chǎn)生的效果,那真是妙不可言。當(dāng)然,如果你受身體條件和心理承受能力的限制,無法親身體驗(yàn)過山車帶來的種種感受,那么不妨站在一旁仔細(xì)觀察過山車的運(yùn)動(dòng)和乘坐者的反應(yīng)?！景咐骄俊咳鐖D1所示是游樂園的過山車,其局部可簡(jiǎn)化為如圖2所示的示意圖,傾角θ=37176。的兩平行傾斜軌道BC、DE的下端與水平半圓形軌道CD順滑連接,傾斜軌道BC的B端高度h=24 m,傾斜軌道DE與圓弧EF相切于E點(diǎn),圓弧EF的圓心O1,水平半圓軌道CD的圓心O2與A點(diǎn)在同一水平面上,DO1的距離L=20 m,質(zhì)量m=1 000 kg的過山車(包括乘客)從B點(diǎn)自靜止滑下,經(jīng)過水平半圓軌道后,滑上另一傾斜軌道,到達(dá)圓弧頂端F時(shí),乘客對(duì)座椅的壓力為自身重力的14。已知過山車與DE段軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=132,EF段摩擦不計(jì),整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程空氣阻力不計(jì)。(sin 37176。=,cos 37176。=)(1)求過山車過F點(diǎn)時(shí)的速度大小。(2)求從B到F整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力對(duì)過山車做的功。(3)若過D點(diǎn)時(shí)發(fā)現(xiàn)圓軌道EF段有故障,為保證乘客安全,立即觸發(fā)制動(dòng)裝置,使過山車不能到達(dá)EF段并保證不下滑,則過山車受到的摩擦力至少多大?情境分析本題屬于綜合性、應(yīng)用性題目,以?shī)蕵穲?chǎng)中“過山車”為素材創(chuàng)設(shè)生活實(shí)踐類問題情境?？疾殛P(guān)鍵能力中的理解能力、模型建構(gòu)能力、推理論證能力。需要建構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)、豎直平面的圓周運(yùn)動(dòng)模型,應(yīng)用動(dòng)能定理和牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決實(shí)際問題。解題指導(dǎo)審題讀取題干獲取信息如圖2所示的示意圖看圖識(shí)別過程到達(dá)圓弧頂端F時(shí),乘客對(duì)座椅的壓力為自身重力的14可確定在F點(diǎn)的速度過山車在BCDE段運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的摩擦力與軌道對(duì)過山車的支持力成正比滑動(dòng)摩擦力可計(jì)算摩擦力對(duì)過山車做的功摩擦力做功與路徑有關(guān)破題(1)根據(jù)“乘客對(duì)座椅的壓力為自身重力的14”,應(yīng)用向心力公式列方程。(2)選B到F整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程為研究過程,根據(jù)動(dòng)能定理,列方程。(3)分析“過山車不能到達(dá)EF段并保證不下滑”的隱含條件或臨界條件列方程求解。素養(yǎng)點(diǎn)撥用功能觀點(diǎn)分析豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的方法歸納(1)豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng),常見的運(yùn)動(dòng)模型有:圓周運(yùn)動(dòng)和平拋運(yùn)動(dòng)組合、圓周運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)組合,涉及的物件模型可能有傳送帶、彈簧、板塊等。圓軌道可能是半圓形軌道、整圓或幾個(gè)整圓連接軌道、四分之一或四分之三圓軌道等。(2)處理此類問題,在各種不同運(yùn)動(dòng)形式組合時(shí),要注意分段和過渡點(diǎn)的速度。注意將復(fù)雜的物理過程分解為幾個(gè)簡(jiǎn)單的物理過程,挖掘出題中的隱含條件,比如圓軌道最高點(diǎn)的臨界速度、平拋與圓結(jié)合點(diǎn)的臨界速度等,這些恰是聯(lián)系不同階段的“橋梁”。同時(shí)要強(qiáng)化以下思想:某一狀態(tài)的問題要用牛頓第二定律或向心力公式。涉及過程時(shí)一般選用動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律或能量守恒定律,題目中出現(xiàn)相對(duì)位移時(shí),應(yīng)優(yōu)先選擇能量守恒定律?！ ☆愵}演練 如圖1所示,游樂場(chǎng)的過
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