【物理】2019届一轮复习人教版应用力学两大观点分析多过程问题学案

【物理】2019届一轮复习人教版应用力学两大观点分析多过程问题学案

第五章 功和能 ‎1.从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电流及电磁感应相结合命题．‎ ‎2．功和能的关系一直是高考的“重中之重”，是高考的热点和重点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分量重，而且还经常有压轴题，考查最多的是动能定理和机械能守恒定律，且多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合性试题．‎ ‎3．动能定理及能量守恒定律仍将是高考考查的重点．高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中去，能力要求不会降低.‎ ‎1.掌握多过程问题的分析方法.‎ ‎2.能够根据不同运动过程的特点合理选择动力学观点或能量观点解决问题．‎ 高考试题中常常以能量守恒为核心考查重力、摩擦力、电场力、磁场力的做功特点，以及动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律的应用．分析时应抓住能量核心和各种力做功的不同特点，运用动能定理和能量守恒定律进行分析．‎ 考点一　应用动力学方法和动能定理解决多过程问题 若一个物体参与了多个运动过程，有的运动过程只涉及分析力或求解力而不涉及能量问题，则常常用牛顿运动定律求解；若该过程涉及能量转化问题，并且具有功能关系的特点，则往往用动能定理求解．‎ ‎★典型案例★如图所示，内壁粗糙、半径R=0．4m的四分之一圆弧轨道AB在最低点B与光滑水平轨道BC相切．质量m2=0．2kg的小球b左端连接一轻质弹簧，静止在光滑水平轨道上，另一质量m1=0．2kg的小球a自圆弧轨道顶端由静止释放，运动到圆弧轨道最低点B时对轨道的压力为小球a重力的2倍．忽略空气阻力，重力加速度g=10m/s2．求 ‎（1）小球a由A点运动到B点的过程中，摩擦力做功Wf；‎ ‎（2）小球a通过弹簧与小球b相互作用的过程中，弹簧的最大弹性势能Ep；‎ ‎（3）小球a通过弹簧与小球b相互作用的整个过程中，弹簧对小球b的冲量I的大小．‎ ‎【答案】（1）；（2）；（3）‎ ‎【名师点睛】该题重点是动量守恒和能量转化与守恒的应用，动量守恒的应用要注意速度的方向性，在物体碰撞过程中要注意判定碰撞之后速度是同向还是反向，以此来确定好动量守恒公式中速度的正负号。‎ ‎★针对练习1★如图所示，在某竖直平面内，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接内壁光滑、半径r=0．2m的四分之一细圆管CD，管口D端正下方直立一根劲度系数为k=100N/m的轻弹簧，弹簧一端固定，另一端恰好与管口D端平齐．一个质量为1kg的小球放在曲面AB上，现从距BC的高度为h=0．6m处静止释放小球，它与BC间的动摩擦因数μ=0．5，小球进入管口C端时，它对上管壁有FN=2．5mg的作用力，通过CD后，在压缩弹簧过程中滑块速度最大时弹簧的弹性势能为Ep=0．5J．取重力加速度g=10m/s2．求：‎ ‎（1）小球在C处受到的向心力大小；‎ ‎（2）在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm；‎ ‎（3）小球最终停止的位置．‎ ‎【答案】（1）35N；（2）6J；（3）‎ ‎【名师点睛】本题综合运用了机械能守恒定律、动能定理、功能关系以及牛顿第二定律，关键要灵活选择研究的过程，准确把握圆周运动的临界条件。‎ ‎★针对练习2★如图所示，一辆货车，质量为M，车上载有一箱质量为m的货物，当车辆经过长下坡路段时，司机采取挂低速挡借助发动机减速和间歇性踩刹车的方式控制车速．已知某下坡路段倾角为，车辆刚下坡时速度为v1，沿坡路直线向下行驶L距离后速度为v2‎ ‎，货物在车辆上始终未发生相对滑动，重力加速度为g，则：‎ ‎（1）该过程中货车减少的机械能；‎ ‎（2）该过程中货车对货物所做的功。‎ ‎【答案】（1）；（2）。‎ ‎【名师点睛】应用动能定理应注意的几个问题(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。(2)要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外)。(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待 考点二　用动力学和机械能守恒定律解决多过程问题 若一个物体参与了多个运动过程，有的过程只涉及运动和力的问题或只要求分析物体的动力学特点，则要用动力学方法求解；若某过程涉及到做功和能量转化问题，则要考虑应用动能定理或机械能守恒定律求解．‎ ‎★典型案例★光滑管状轨道ABC由直轨道AB和圆弧形轨道BC组成，二者在B处相切并平滑连接，O为圆心，O、A在同一条水平线上，OC竖直．一直径略小于圆管直径的质量为m的小球，用细线穿过管道与质量为M的物块连接，将小球由A点静止释放，当小球运动到B处时细线断裂，小球继续运动．已知弧形轨道的半径为R=m，所对应的圆心角为53°，sin53°=0.8，g=10m/s2．‎ ‎⑴若M=5m，求小球在直轨道部分运动时的加速度大小．‎ ‎⑵若M=5m，求小球从C点抛出后下落高度h=m时到C点的水平位移．‎ ‎⑶M、m满足什么关系时，小球能够运动到C点？‎ ‎【答案】（1）7m/s2（2）（3）M ≥m．‎ ‎★针对练习1★如图所示，光滑的水平面AB与半径R=0.4m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切，D点为半圆轨道最高点， A 右侧连接一粗糙．用细线连接甲、乙两物体，中问夹一轻质压缩弹簧，弹簧甲、乙两物体不拴接，甲质量为m1=4kg，乙质量m2=5kg，甲、乙均静止．若固定乙，烧断细线，甲离开弹簧后经过进入，过D时对压力恰好零．取g=10m/s2，甲、乙两物体均可看作质，求：‎ ‎（1）甲离开弹簧后经过B时速度大小vB；‎ ‎（2）弹簧压缩量相同情况下，若固定甲，烧断细线，乙物体离开弹簧后从A进入动摩擦因数μ=0.4的粗糙水平面，则乙物体在粗糙水平面上运动位移S．‎ ‎【答案】（1）（2）2m ‎【名师点睛】本题考查了牛顿第二定律、机械能守恒定律、能量守恒定律和运动学公式的综合运用，关键理清甲乙的运动规律，选择合适的规律进行求解．注意弹簧压缩量相同时，弹性势能相等。‎ ‎★针对练习2★如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R。一质量为m的小物块从斜轨道上某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动。要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg（g为重力加速度）。求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围。‎ ‎【答案】2.5R≤h≤5R ‎【解析】‎