20xx屆新高考二輪復習-專題二-第一講-動能定理、機械能守恒定律、功能關(guān)系的應用-學案(編輯修改稿)
2025-04-05 05:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 質(zhì)量m為5 kg,不計軌道和空氣的阻力,g取10 m/s2,求:(1)在軌道的最低點運動員對滑板的壓力。(2)運動員在下行過程中所做的功。思維點撥運動員從最低點到最高點的過程中,由機械能守恒定律求出最低點時的速度,由牛頓第二定律求出滑板對運動員的支持力,從而得到運動員對滑板的壓力。從a到最低點的過程中以運動員和滑板為研究對象,根據(jù)動能定理可得此過程中運動員做的功?！ ☆愵}演練8.(多選)如圖所示,固定的傾斜光滑桿上套有一個質(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,橡皮繩豎直時處于原長h。讓圓環(huán)由靜止開始沿桿滑下,滑到桿的底端時速度為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點水平飛出(之后發(fā)動機關(guān)閉),無碰撞進入圓弧軌道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)過第一個圓弧軌道最高點F后,繼續(xù)沿著軌道運動,從最高點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,C點以后軌道均視為光滑軌道,不計空氣阻力)。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點對軌道的壓力。(3)末端平拋高臺h1為多少時能讓四驅(qū)車落地點距離G點水平位移最大,通過計算說明。素養(yǎng)點撥動能定理或機械能守恒定律在幾種常見模型中的應用方法命題角度解決方法易錯警示平拋運動中動能定理的應用不涉及速度方向時,用動能變化來分析速度的變化不能分方向應用動能定理圓周運動中動能定理的應用理解向心力不做功,利用動能定理把特殊點的運動推廣到一般位置?？捎枚ɡ砬蠼饽Σ亮Φ茸兞ψ龉A周運動中的臨界位置容易找不清在往返直線運動中動能定理的應用只考慮初、末位置而不用考慮中間過程時,利用摩擦力做功與路程有關(guān)列方程一定要準確分析物體最終的位置,一般處于平衡狀態(tài)機械能守恒條件的判斷問題注意研究對象的選擇,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、機械能瞬間損失情況等機械能守恒在多個物體組成的系統(tǒng)中的應用列系統(tǒng)初、末狀態(tài)的機械能守恒方程弄清是單個物體機械能守恒還是系統(tǒng)機械能守恒考點三功能關(guān)系的理解及應用(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,彈簧處于原長時上端位于斜面上B點,B點以上光滑,B點到斜面底端粗糙,可視為質(zhì)點的物體質(zhì)量為m,從A點靜止釋放,將彈簧壓縮到最短后恰好能被彈回到B點。已知A、B間的距離為L,物體與B點以下斜面間的動摩擦因數(shù)為μ(μtan θ),重力加速度為g,不計空氣阻力,則此過程中( ) θ θ θ1+tanθμ思維點撥對整個過程,運用動能定理求克服摩擦力做的功。當物體受力平衡時速度最大,由平衡條件和胡克定律求出此時彈簧的壓縮量,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動情況,從而判斷最大動能與mgLsinθ的關(guān)系。對物體下滑和上滑兩個過程分別運用能量守恒列式,從而求得彈性勢能的最大值。 類題演練10.(多選)如圖所示,在升降機內(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,輕質(zhì)彈簧一端固定在B點正下方的O點,另一端與套在桿A點、質(zhì)量為m的圓環(huán)相連,此時彈簧處于拉伸狀態(tài)。圓環(huán)從A處由靜止釋放,向右運動經(jīng)過B點時速度為v、加速度為零,到達C點時速度為零,下列說法正確的是( ),圓環(huán)在B點速度最大,桿對環(huán)的支持力一直減小,彈簧對圓環(huán)做的功等于12mv2,圓環(huán)克服摩擦力做功等于12mv2情境設計微專題2游樂場里的物理知識——豎直圓軌道模型中功能關(guān)系的應用過山車是一種富有刺激性的娛樂工具。那種風馳電掣、有驚無險的感受令不少人著迷。如果你對物理學感興趣的話,那么在乘坐過山車的過程中不僅能夠體驗到冒險的快樂,還有助于理解力學定律。實際上,過山車的運動包含了許多物理學原理,人們在設計過山車時巧妙地運用了這些原理。如果能親身體驗一下由能量守恒、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,無法親身體驗過山車帶來的種種感受,那么不妨站在一旁仔細觀察過山車的運動和乘坐者的反應。【案例探究】如圖1所示是游樂園的過山車,其局部可簡化為如圖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,圓弧EF的圓心O1,水平半圓軌道CD的圓心O2與A點在同一水平面上,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,到達圓弧頂端F時,乘客對座椅的壓力為自身重力的14。已知過山車與DE段軌道的動摩擦因數(shù)為μ=132,EF段摩擦不計,整個運動過程空氣阻力不計。(sin 37176。=,cos 37176。=)(1)求過山車過F點時的速度大小。(2)求從B到F整個運動過程中摩擦力對過山車做的功。(3)若過D點時發(fā)現(xiàn)圓軌道EF段有故障,為保證乘客安全,立即觸發(fā)制動裝置,使過山車不能到達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、應用性題目,以娛樂場中“過山車”為素材創(chuàng)設生活實踐類問題情境。考查關(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)直線運動、豎直平面的圓周運動模型,應用動能定理和牛頓運動定律解決實際問題。解題指導審題讀取題干獲取信息如圖2所示的示意圖看圖識別過程到達圓弧頂端F時,乘客對座椅的壓力為自身重力的14可確定在F點的速度過山車在BCDE段運動時所受的摩擦力與軌道對過山車的支持力成正比滑動摩擦力可計算摩擦力對過山車做的功摩擦力做功與路徑有關(guān)破題(1)根據(jù)“乘客對座椅的壓力為自身重力的14”,應用向心力公式列方程。(2)選B到F整個運動過程為研究過程,根據(jù)動能定理,列方程。(3)分析“過山車不能到達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)點撥用功能觀點分析豎直平面內(nèi)的圓周運動的方法歸納(1)豎直平面內(nèi)運動,常見的運動模型有:圓周運動和平拋運動組合、圓周運動與直線運動組合,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,在各種不同運動形式組合時,要注意分段和過渡點的速度。注意將復雜的物理過程分解為幾個簡單的物理過程,挖掘出題中的隱含條件,比如圓軌道最高點的臨界速度、平拋與圓結(jié)合點的臨界速度等,這些恰是聯(lián)系不同階段的“橋梁”。同時要強化以下思想:某一狀態(tài)的問題要用牛頓第二定律或向心力公式。涉及過程時一般選用動能定理、機械能守恒定律或能量守恒定律,題目中出現(xiàn)相對位移時,應優(yōu)先選擇能量守恒定律?！ ☆愵}演練 如圖1所示,游樂場的過
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