第5章 专题强化7 动力学和能量观点的综合应用(1)-【勤径学升】2024高考物理一轮总复习配套课件

物 理 第五章 机械能守恒定律 专题强化七　动力学和能量观点的综合应用(一) 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 1．本专题是力学两大观点在多运动过程问题中的综合应用，高考常以计算题压轴题的形式命题。 2．学好本专题，可以极大地培养学生的审题能力、推理能力和规范表达能力，针对性的专题强化，可以提升学生解决压轴题的信心。 3．用到的知识有：动力学方法观点(牛顿运动定律、运动学基本规律)，能量观点(动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律)。 热点　多运动过程问题(方法模型) 1．分析思路 (1)受力与运动分析：根据物体的运动过程分析物体的受力情况，以及不同运动过程中力的变化情况； (2)做功分析：根据各种力做功的不同特点，分析各种力在不同运动过程中的做功情况； (3)功能关系分析：运用动能定理、机械能守恒定律或能量守恒定律进行分析，选择合适的规律求解。 2．方法技巧 (1)“合”——整体上把握全过程，构建大致的运动情景； (2)“分”——将全过程进行拆分，分析每个子过程对应的基本规律； (3)“合”——找出各子过程之间的联系，以衔接点为突破口，寻求解题最优方案。 类型1　涉及弹性势能的问题 [例1]　(2022·浙江舟山市模拟)某游乐场的游乐装置可简化为如图所示的竖直面内轨道BCDE，左侧为半径R＝0.8 m的光滑圆弧轨道BC，轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角α＝30°，下端点C与粗糙水平轨道CD相切。DE为倾角θ＝30°的光滑倾斜轨道，一轻质弹簧上端固定在E点处的挡板上。现有质量为m＝1 kg的小滑块P(可视为质点)从空中的A点以v0＝ eq \r(2) m/s的初速度水平向左抛出，恰好从B点沿 轨道切线方向进入轨道，沿着圆弧轨道运动到C点之后继续沿水平轨道CD滑动，经过D点(不计经过D点时的能量损失)后沿倾斜轨道向上运动至F点(图中未标出)，弹簧恰好压缩至最短。已知C、D之间和D、F之间距离都为1 m，滑块与轨道CD间的动摩擦因数为μ＝0.5，重力加速度g＝10 m/s2，不计空气阻力。求： (1)小滑块P经过圆弧轨道上B点的速度大小。 (2)小滑块P到达圆弧轨道上的C点时对轨道压力的大小。 (3)弹簧的弹性势能的最大值。 (4)试判断滑块返回时能否从B点离开，若能，求出飞出B点的速度大小；若不能，判断滑块最后位于何处。 解析　(1)设滑块P经过B点的速度大小为vB，由平抛运动知识可知v0＝ vB sin 30°，解得vB＝2 eq \r(2) m/s； (2)滑块P从B点到达最低点C点的过程中，由机械能守恒定律可知mg(R＋ R sin 30°)＋ eq \f(1,2) mvB2＝ eq \f(1,2) mvC2，解得vC＝4 eq \r(2) m/s， 经过C点时受轨道的支持力大小为FN， 有FN－mg＝m eq \f(vC2,R) ，解得FN＝50 N， 由牛顿第三定律可得滑块在C点时对轨道的压力大小F压＝50 N； (3)设弹簧的弹性势能最大值为Ep，滑块从C到F点过程中，根据动能定理有－μmgL－mgL sin 30°－Ep＝0－ eq \f(1,2) mvC2， 代入数据可解得Ep＝6 J； (4)设滑块返回时能上升的高度为h，根据能量的守恒与转化有mgL sin 30°＋Ep－μmgL＝mgh， 代入数据可解得h＝0.6 m， 因为h＜R，故无法从B点离开， 又 eq \f(1,2) mvC2＝μmgx， 代入数据可解得x＝3.2 m， 滑块最后静止时离D点0.2 m(或离C点0.8 m)。 答案　(1)2 eq \r(2) m/s　(2)50 N　(3)6 J (4)离D点0.2 m 类型2　涉及对结论中物理量取值范围讨论的问题 [例2]　如图所示，竖直放置的半径为R＝0.2 m的螺旋圆形轨道BGEF与水平直轨道MB和BC平滑连接，倾角为θ＝30°的斜面CD在C处与直轨道BC平滑连接。水平传送带MN以v0＝4 m/s的速度沿顺时针方向运动，传送带与水平地面的高度差为h＝0.8 m，MN间的距离为LMN＝3.0 m，小滑块P与传送带和BC段轨道间的动摩擦因数μ＝0.2，轨道其他部分均光滑。直轨道BC长LBC＝1 m，小滑块P质量为m＝1 kg。重力加速度g取10 m/s2。 (1)若滑块P第一次到达与圆轨道圆心O等高的F点时，对轨道的压力刚好为零，求滑块P从斜面静止下滑处与BC轨道的高度差H。 (2)若滑块P从斜面高度差H′＝1.0 m处静止下滑，求滑块从N点平抛后到落地过程的水平位移。 (3)滑块P在运动过程