第8课时 动力学和能量观点的综合应用-（配套课件）2022新高考物理【步步高】大二轮专题复习与增分策略（津鲁琼辽鄂）

专题二　能量与动量 第8课时　动力学和能量观点的综合应用 命题规律 1.命题角度：(1)传送带模型中的动力学和能量问题； (2)用动力学观点和能量观点解决多过程问题. 2.常考题型：计算题. 内容索引 NEIRONGSUOYIN 高考题型1　传送带模型中的动力学和能量问题 高考题型2　用动力学和能量观点解决多过程问题 专题强化练 高考预测 3 1.传送带中动力学注意问题 (1)摩擦力的方向及存在阶段的判断. (2)物体能否达到与传送带共速的判断. (3)物体能与传送带共速(摩擦力突变). 高考题型1 传送带模型中的动力学和能量问题 2.传送带中摩擦力做功与能量转化 摩擦力做功的特点 (1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功. (2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总是等于零，不会转化为内能. 滑动摩擦力做功的特点 (1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功. (2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功之和的绝对值等于产生的内能. 摩擦生热的计算 (1)Q＝Ff·s相对，其中s相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程. (2)传送带因传送物体多消耗的能量等于物体增加的机械能与系统产生的内能之和. 例1　(2021·安徽蚌埠市高三期末)如图1所示，足够长的水平传送带左端放置一个质量为1 kg的木块，二者均静止，某时刻传送带以大小为2 m/s2的加速度开始向右运行，加速2 s后传送带保持匀速运行.木块与传送带间的动摩擦因数为0.1，重力加速度g＝10 m/s2，求： (1)木块从开始运动到刚好与传送带相对静 止的过程中，摩擦力对木块的冲量大小； 图1 答案　4 N·s 解析　设传送带加速度为a0，加速时间为t0，木块的加速度为a，木块从开始运动到刚好和传送带达到相对静止所需时间为t，由运动学公式有a0t0＝at，又Ff＝μmg，由牛顿第二定律有Ff＝ma，又I＝Fft，联立解得I＝4 N·s. (2)运动过程中由于木块与传送带间的摩擦而产生的内能. 答案　4 J 解析　设运动过程中产生的内能为Q，传送带的位移 例2　如图2所示，传送带与水平面之间的夹角为θ＝30°，其上A、B两点间的距离为s＝5 m，传送带在电动机的带动下以v＝2 m/s的速度匀速运动.现将一质量为m＝10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带的A点，小物体与传送带之间的动摩擦因数μ＝ ，在传 送带将小物体从A点传送到B点的过程中，求：(g取 10 m/s2) (1)小物体做加速运动阶段的位移x1的大小； 图2 答案　0.8 m 代入数值得x1＝0.8 m (2)小物体与传送带之间的摩擦力做功产生的热量Q； 答案　60 J 对于传送带x2＝vt，所以x2＝1.6 m 小物体与传送带之间的摩擦力做功产生的热量Q＝μmgcos θ(x2－x1)， 代入数值得Q＝60 J (3)传送带对小物体做的功W. 答案　270 J 代入数值得W＝270 J. 多过程问题 (1)解题技巧 ①拆：把整个过程拆分为多个子过程，变为熟悉的运动模型. ②找：在题目中找“恰好”“恰能”“最高”“至少”等关键字，找出对应的临界条件. ③用：选择合适的规律列方程. ④注意：注意分析“界点”的速度大小和方向，界点速度是上一过程的末速度，又是下一过程的初速度，在解题过程中有重要的作用. 高考题型2 用动力学和能量观点解决多过程问题 (2)对于涉及滑动摩擦力的过程，一定不能用机械能守恒定律来求解. (3)对于非匀变速直线运动过程，不能用运动学公式求解，但可用动能定理、能量守恒定律或功能关系求解. 例3　(2021·山西吕梁市高三一模)随着人们生活水平的提高，冬季滑雪成为人们休闲娱乐的一项主要运动，某滑雪场的冲关滑道如图3所示，粗糙的直轨道AB与半径为R＝1 m的光滑圆弧轨道BCD在B处平滑连接，O为圆弧轨道BCD的圆心，C点为圆弧轨道的最低点，半径OB、OD与OC的夹角分别为37°和53°，距D点的竖直高度为h＝0.8 m处有一空中平台.小明质量为30 kg，从直轨道AB上距B点5 m的位置以一定的初速度下滑，经圆弧轨道从D点冲出，刚 图3 答案　3 m/s 好沿空中平台的边缘水平滑上平台冲关成功，已知小明与直轨道AB间的动摩擦因数μ＝0.5，不计空气阻力.(重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6)求： (1)小明滑上空中平台时的速度大小； 解析　小明经圆弧轨道从D点冲出，刚好沿空中平台的边缘水平滑上平台冲关成功，则逆过程从平台到D点是平抛运动，到D点时竖直方向的分速度 则在D点时水平方向的速度为vx＝vytan 37°