第五章 专题探究(六) 动力学和能量观点的综合应用-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教学课件PPT（旧教材，人教版）

专题探究(六)　动力学和能量观点的综合 应用 考向一　应用动力学和能量观点解决多物体问题 1.问题特点 (1)几个相关联的物体通过轻绳、轻杆、弹簧、场等相互作用,参与共同运动。 (2)物体的运动、受力情况一般不同,既有直线运动,又有曲线运动,既有恒力作用,又有变力作用。 2.解题策略 (1)确定速度关系以及物体间的相互作用力。 (2)灵活运用动力学知识以及功能关系、能量守恒定律对单个物体或系统列出对应的方程并求解。 命题点1　轻绳关联的多物体问题 [例1] 如图,用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电动机功率恒为P,小船的质量为m,小船受到的阻力大小恒为f,经过A点时的速度大小为v0,小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为t1,A、B两点间距离为d,缆绳质量忽略不计。求: (1)小船从A点运动到B点的全过程克服阻力做的功W1; 解析:(1)小船从A点运动到B点,受到的阻力为恒力,所以克服阻力做的功W1= fd。 答案:(1)fd [例1] 如图,用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电动机功率恒为P,小船的质量为m,小船受到的阻力大小恒为f,经过A点时的速度大小为v0,小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为t1,A、B两点间距离为d,缆绳质量忽略不计。求: (2)小船经过B点时的速度大小v1; [例1] 如图,用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。已知拖动缆绳的电动机功率恒为P,小船的质量为m,小船受到的阻力大小恒为f,经过A点时的速度大小为v0,小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为t1,A、B两点间距离为d,缆绳质量忽略不计。求: (3)小船经过B点时的加速度大小a。 求解轻绳关联多物体问题的两点注意事项 (1)无论物体处在什么状态时绳上的弹力相等,但物体的运动速度和加速度不一定相等。 (2)分析物体运动位移是要抓住绳长不变的前提,然后结合几何关系求解。 [跟踪训练1] (2022·山东卷,16)某粮库使用额定电压U=380 V、内阻R= 0.25 Ω的电动机运粮。如图所示,配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜 坡,装满粮食的小车以速度v=2 m/s沿斜坡匀速上行,此时电流I=40 A。关闭电动机后,小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时,速度恰好为零。卸粮后,给小车一个向下的初速度,小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量m1=100 kg,车上粮食质量m2=1 200 kg,配重质量m0=40 kg,重力加速度g=10 m/s2,小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比,比例系数为k,配重始终未接触地面,不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求: (1)比例系数k值; 解析:(1)以电动机为研究对象,根据能量守恒定律有UI=I2R+Fv, 代入数据得F=7 400 N, 装满粮食的小车匀速向上运动,有 F+m0g-(m1+m2)gsin θ-k(m1+m2)g=0, 小车匀速下滑时,有m1gsin θ-km1g-m0g=0, 联立解得k=0.1。 答案:(1)0.1 [跟踪训练1] (2022·山东卷,16)某粮库使用额定电压U=380 V、内阻R= 0.25 Ω的电动机运粮。如图所示,配重和电动机连接小车的缆绳均平行于斜 坡,装满粮食的小车以速度v=2 m/s沿斜坡匀速上行,此时电流I=40 A。关闭电动机后,小车又沿斜坡上行路程L到达卸粮点时,速度恰好为零。卸粮后,给小车一个向下的初速度,小车沿斜坡刚好匀速下行。已知小车质量m1=100 kg,车上粮食质量m2=1 200 kg,配重质量m0=40 kg,重力加速度g=10 m/s2,小车运动时受到的摩擦阻力与车及车上粮食总重力成正比,比例系数为k,配重始终未接触地面,不计电动机自身机械摩擦损耗及缆绳质量。求: (2)上行路程L值。 命题点2　轻杆关联的多物体问题 求解轻杆关联多物体问题的技巧 (1)对于杆和球组成的系统,忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做 功,则系统机械能守恒。 (2)注意杆关联物体的运动速度可沿杆和垂直杆分解,沿杆方向速度相等。 BD 命题点3　轻弹簧关联的多物体问题 [例3] 如图,一个倾角θ=30°的光滑直角三角形斜劈固定在水平地面上,顶端连有一轻质光滑定滑轮。质量为m的A物体置于地面,上端与劲度系数为k的竖直轻弹簧相连。一条轻质细绳跨过定滑轮,一端与斜面上质量为m的B物体相连,另一端与弹簧上端连接。调整细绳和A、B物体的位置,使弹簧处于原长状态,且细绳自然伸直并与三角斜劈的两个面平行。现将B物体由静止释放,已知B物体恰好能使A物体刚要离开地面但不继续上升。 (1)求B物体在斜面上下滑的最大距离x; (2)求B物体下