5.5动力学方法和能量观点的综合应用-【桂冠物理】2024高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第五章 机械能及其守恒定律 5.5动力学方法和能量观点的综合应用 【考点预测】 1. 动力学方法和能量观点相结合解决传送带模型问题 2.动力学方法和能量观点相结合解决板块模型问题 3.动力学方法和能量观点相结合解决斜面模型问题 4.曲线运动与直线运动相结合，用动力学和能量观点解决的多过程问题 【方法技巧与总结】 一、动力学方法和能量观点的基本理论 动力学观点 牛顿第二定律 F合＝ma 匀变速直线运动 规律 v＝v0＋at x＝v0t＋at2 v2－v02＝2ax等 能量观点 动能定理 W合＝ΔEk 机械能守恒定律 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2 功能关系 WG＝－ΔEp等 能量守恒定律 E1＝E2 二、选用原则 (1)当物体受到恒力作用做匀变速直线运动(曲线运动某一方向可分解为匀变速直线运动)，涉及时间与运动细节时，一般选用动力学方法解题． (2)当涉及功、能和位移时，一般选用动能定理、机械能守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题，题目中出现相对位移(摩擦生热)时，应优先选用能量守恒定律． 【题型归纳目录】 题型一：传送带模型 题型二：滑块—木板模型 题型三：多运动组合问题 题型四：动力学和能量观点的综合应用 【题型一】功能关系的理解和应用 【典型例题】 例1．（多选）在工厂中，经常用传送带传送货物。如图所示，质量m=10kg的货物（可视为质点）从高h=0.2m的轨道上P点由静止开始下滑，货物和轨道之间的阻力可忽略不计，货物滑到水平传送带上的A点，货物在轨道和传送带连接处能量损失不计，货物和传送带之间的动摩擦因数μ=0.2，传送带AB两点之间的距离L=5m，传送带一直以v=4m/s的速度匀速运动，取重力加速度g=10m/s2。装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轴处的摩擦。货物从A点运动到B点的过程中，下列说法正确的有（　　） A．摩擦力对货物做功为50J B．货物从A运动到B用时1.5s C．由于摩擦而产生的热量为20J D．运送货物过程中，电动机输出的电能为60J 【方法技巧与总结】 1．设问的角度 (1)动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系． (2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解． 2．功能关系分析 (1)传送带克服摩擦力做的功：W＝Ffx传； (2)系统产生的内能：Q＝Ffx相对． (3)功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q. 练1．（多选）皮带传送在生产和生活中有着广泛应用，一电动机带动传送带始终以v=4m/s的速率运动，传送带两端A、B间的距离L=4m。工作时，机器手臂将一个工件无初速度放到A点，当该工件刚离开B点时，机器手臂将下一个工件放到A点，之后不断重复此过程。已知每个工件的质量m=1kg，与传送带间的动摩擦因数均为，工件可视为质点且不发生滚动，重力加速度g取。从第一个工件放到A点开始计时，则（　　）    A．工件在传送带上先做匀加速直线运动再做匀速直线运动 B．工件在传送带上匀加速阶段的加速度为 C．每个工件在传送带上运动的时间为2s D．电动机多消耗的电能等于工件增加的动能 【题型二】滑块—木板模型 【典型例题】 例2．（多选）如图1所示，木板静止放在光滑的水平面上，可视为质点的小物块静置于木板左端，用的恒力拉动小物块，使小物块运动到木板右端，此过程小物块的机械能随位移变化的图像如图2所示，木板和小物块的速度随时间变化的图像如图3所示，已知木板和物块间存在摩擦，g取，下列说法正确的是（　　） A．木板长度为 B．木板和小物块间的动摩擦因数为0.3 C．木板的质量为 D．系统因摩擦产生的热量为 【方法技巧与总结】 “滑块—木板”模型问题的分析方法 (1)动力学分析：分别对滑块和木板进行受力分析，根据牛顿第二定律求出各自的加速度；从放上滑块到二者速度相等，所用时间相等，由t＝＝，可求出共同速度v和所用时间t，然后由位移公式可分别求出二者的位移． (2)功和能分析：对滑块和木板分别运用动能定理，或者对系统运用能量守恒定律．如图所示，要注意区分三个位移： ①求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑； ②求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移x板； ③求摩擦生热时用相对位移Δx. 练2．（多选）如图所示，倾角为的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面底端固定一与斜面垂直的弹性挡板C。长度为、质量为的长木板A置于斜面上，质量为的物块B（可视为质点）置于长木板上端，物块B与长木板A之间的动摩擦因数为，长木板A与斜面之间的动摩擦因数为，长木板A下