第5章 第4讲 第2课时 功能关系的综合应用（课件PPT）-【新高考方案】2024高考物理一轮复习（新教材 新高考）

第2课时 功能关系的综合应用 开始 1 第2课时　功能关系的综合应用 (一) 摩擦力做功与摩擦热 1．两种摩擦力做功的比较 静摩擦力做功 滑动摩擦力做功 互为作用力和反作用力的一对静摩擦力所做功的代数和为零，即要么一正一负，要么都不做功 互为作用力和反作用力的一对滑动摩擦力所做功的代数和为负值，即至少有一个力做负功 两种摩擦力都可以对物体做正功或者负功，还可以不做功 2．三步求解相对滑动物体的能量问题 [考法全训] 考法1　摩擦力做功与摩擦热的计算 1.(多选)如图所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端。现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为Ff，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x。此过程中，以下结论正确的是 (　 ) A．小物块到达小车最右端时的动能为(F－Ff)(L＋x) B．小物块到达小车最右端时，小车的动能为Ffx C．小物块克服摩擦力所做的功为Ff(L＋x) D．系统产生的内能为Fx 答案：ABC 解析：由动能定理可得，小物块到达小车最右端时的动能Ek物＝W合＝(F－Ff) (L＋x)，A正确；小物块到达小车最右端时，小车的动能Ek车＝Ffx，B正确；小物块克服摩擦力所做的功Wf＝Ff(L＋x)，C正确；系统产生的内能为FfL，D错误。 答案：BD　 考法3　斜面上物体运动过程中摩擦热的计算 3.(2023·南京模拟)如图所示，倾角θ＝37°的斜面体固定在 水平地面上，斜面的长为6 m，长为3 m、质量为4 kg的长 木板A放在斜面上，上端与斜面顶端对齐，质量为2 kg的物块B放在长木板的上端，同时释放A和B，结果当A的下端滑到斜面底端时，物块B也刚好滑到斜面的底端，运动的时间为2 s。重力加速度g取10 m/s2，不计物块B的大小，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求： (1)长木板A与斜面间的动摩擦因数μ1和物块B与A间的动摩擦因数μ2； (2)从开始到A的下端滑到斜面底端的过程中，A与B间、A与斜面间因摩擦产生的总热量。 答案：(1)0.5　0.375　(2)90 J (二) 传送带模型的能量问题 1.传送带问题的两个角度 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 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)功能关系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q。 (2)对W和Q的理解： ①传送带做的功：W＝Fx传。 ②产生的内能：Q＝Ffx相对。 [考法全训] 考法(一)　水平传送带问题 [例1]　(2021年8省联考·江苏卷)如图所示，水平传送带足够长，向右前进的速度v＝4 m/s，与倾角为37°的斜面的底端P平滑连接，将一质量m＝2 kg 的小物块从A点静止释放。已知A、P的距离L＝8 m，物块与斜面、传送带间的动摩擦因数分别为μ1＝0.25、μ2＝0.20，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。求物块： (1)第1次滑过P点时的速度大小v1； (2)第1次在传送带上往返运动的时间t； (3)从释放到最终停止运动，与斜面间摩擦产生的热量Q。 [答案]　(1)8 m/s　(2)9 s　(3)48 J (1)高度H多少米？ (2)整个过程由于摩擦而产生的热量是多少？ (3)由于运输物体A，电动机要多消耗多少电能？ [解析]　(1)刚开始由于物体A的速度小于传送带速度，传送带给物体A向上的滑动摩擦力，以物体A为对象，根据牛顿第二定律可得T＋μmAgcos 30°－mAgsin 30°＝mAa1 以物体B为对象，根据牛顿第二定律可得mBg－T＝mBa1 联立解得a1＝5 m/s2 [规律方法] 传送带模型问题的分析流程 (三) “滑块—木板”模型中的能量问题 1．模型分类 滑块—木板模型根据情况可以分成水平面上的滑块—木板模型和斜面上的滑块—木板模型。 2．位移关系 滑块从木板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和木板沿同一方向运动，则滑块的位移大小和木板的位移大小之差等于木板的长度；若滑块和木板沿相反方向运动，则滑块的位移大小和木板的位移大小之和等于木板的长度。 3．解题关键 找出物体之间的位移(路程)关系或速度关系是解题的突破口，求解中应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。　 [典例]　如图所示，一个可视为质点的小物 块的质量为m＝1 kg，