第六章 第5讲 专题突破：动力学和能量观点的综合应用-【红对勾讲与练·讲义】2026年高考物理大一轮复习全新方案基础版

第六章机械能守恒定律 111 第5讲专题突破：动力学和能量观点的综合应用 の突破>热点题型 题型一 传送带模型综合问题 1.关键分析 角度2倾斜传送带 (1)动力学角度：首先要正确分析物体的运动过 【例2】(2024·福建福州模拟)如图甲所示，传送 程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛 带与水平地面的夹角0=37°，传送带逆时针转 顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位 动。t=0时，将一质量m=2kg的物体轻放在 移，找出物体和传送带之间的位移关系。 传送带上端A点，t=1s时物体到达传送带底 (2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体 端B点，在此过程中物体的动量p随时间t的 和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上 变化关系如图乙所示。重力加速度g取 物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能 10m/s2,sin37°=0.6，cos37°=0.8。求： 关系或能量守恒定律求解。 (1)物体与传送带之间的动摩擦因数： 2.功能关系分析 (2)物体从A点运动到B点的过程中机械能 (1)关系式：W=△Ek+△E。+Q。 的变化量。 (2)对W和Q的理解 ①传送带克服摩擦力做的功：W=Fx传。 ↑p/kgm·s1) ②产生的内能：Q=Fx相对。 10 角度1水平传送带 夕 【例1】（多选)如图所示，质 。】 37 0.5 1 t/s 甲 量m=1kg的物体从高 为h=0.2m的光滑轨道 上P点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的 A点，物体和传送带之间的动摩擦因数为：= 第 0.2,传送带A、B之间的距离为L=5m,传送 六 带一直以v=4m/s的速度匀速运动，则(g取 10m/s2) A.物体从A运动到B的时间是1.5s B.物体从A运动到B的过程中，摩擦力对物 体做的功为2J C.物体从A运动到B的过程中，产生的热量 为2J D.物体从A运动到B的过程中，带动传送带 转动的电动机多做的功为10J 听课记录： 112经对构·讲与练·高三物理·基础版 题型二滑块一木板模型综合问题 1.模型分类：滑块一木板模型根据情况可以分成【例4】(2024·海南卷)某游乐项目装置简化如 水平面上的滑块一木板模型和斜面上的滑块 图所示，A为固定在地面上的光滑圆弧形滑 木板模型。 梯，半径R=10m,滑梯顶点a与滑梯末端b 2.动力学分析：分别对滑块和木板进行受力分析， 的高度差h=5m,静止在光滑水平面上的滑 根据牛顿第二定律求出各自的加速度；从放上 板B,紧靠滑梯的末端，并与其水平相切，滑板 滑块到二者速度相等，所用时间相等，由t= 质量M=25kg,一质量为m=50kg的游客， △2=公口可求出共同速度v和所用时间，然 从a点由静止开始下滑，在b点滑上滑板，当 a2 al 滑板右端运动到与其上表面等高平台C的边 后由位移公式可分别求出二者的位移。 缘时，游客恰好滑上平台，并在平台上滑行x= 3.功和能分析：对滑块和木板分别运用动能定理， 16m停下。将游客视为质点，其与滑板及平 或者对系统运用能量守恒定律。如图所示，要 台表面之间的动摩擦因数均为=0.2，忽略 注意区分三个位移： 空气阻力，重力加速度g取10m/s2,求： (1)游客滑到b点时对滑梯的压力大小； (2)滑板的长度L。 X板X相 (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滑动的位移x相。 【例3】质量为M=2kg的木板B静止在水平面 上，可视为质点的物块A从木板的左侧沿木板 上表面水平冲上木板，如图甲所示。A和B经 第 过1s达到同一速度，之后共同减速直至静止， A和B的？-t图像如图乙所示，重力加速度g 章 取10m/s,下列说法正确的是 ( +/m·s) A B 7777777777777777777 甲 A.A与B上表面之间的动摩擦因数41=0.1 B.B与水平面间的动摩擦因数42=0.2 C.A的质量m=6kg D.A的质量m=4kg 听课记录： 》温馨提示 学习至此，请完成训练32例4AB由重力势能和动能随下滑距 离s变化的图像可知，重力势能和动能 之和随下滑距离s的增大而减小，可知 物块下滑过程中机械能不守恒，A正 确；在斜面顶端，重力势能E。=mgh= 30J,解得物块质量m=1kg,由重力 势能随下滑距离s变化图像可知，重力 势能可以表示为E。=(30-6s)J,由动 能随下滑距离5变化图像可知，动能可 以表示为Ek=2J,设斜面倾角为日， 则有sm0=2=子0s0=台，由功 h 3 能关系有一umg cos日·s=E,十Ek一 30J=(30-6s十2s-30)J=-4sJ,可 得u=0.5,B正确；由Ek=2sJ,Ek= 2,可得02=4sm/s2,对比匀变速 m 直线运动公式u2=2as,可得a=2m/s2, 即物块下滑时加速度的大小为2.0m/s, C错误：由重力势能和动能随下滑距离 s变化图像可知，当物块下滑2.0m时 机械能E=18J十4J=22J,机械能损 失量△E=30J-22J=8J,D错误。 考点二能量守恒定律的 理解和应用 》研析·核心考点《… 例5BC由于斜面是粗糙的，木板和木 块组成的系统在运动中会受到摩擦阻 力，所以木板和木块组成的系统机械 能不守恒，故A错误；木板和木块组成 的系统由能量守恒定律有Mgl sin8 mgl= 2(M+m)u2+Mglcos0,解 得u=2 m/s,故B正确；根据能量守 恒定律可知木板减少的机械能等于木 块增加的机械能与系统产生的热量之 和，故C正确；系统产生的热量为Q= uMglcos0=6J,故D错误。 例6(1)2m/s2(2)2√5m/s (3)14.5J1m 解析：(1)物块在小车上滑行时，由牛 顿第二定律得umg=ma,解得a= 2m/s2。 (2)据题意，物块恰能沿圆孤轨道运动 到最高，点C,由重力提供向心力，则有 、mg=罗，物块从B点运动到C点的 过程，由机械能守恒定律得2mgR十 >2是—2心：联立解得出—1 2√5m/s。 3)根据能量守极定律得E,=子(M+ m)号-之m0后一mgl,解得E,= 14.5J,从小车开始接触弹簧到弹簧压 缩到最短时，物块相对地面的位移 x,哈i-(2w5 2a 2×2 -m=1.25m, 则小车的位移x'=x1一l=1m,即弹 簧被压缩的距离为1m。 第5讲专题突破：动力学 和能量观点的综合应用 例1AC设物体下滑到A点时的速度 为。，物体从P到A过程中，由机械 1 能守恒定律有2m=mgh,代入数据 得wo=√2gh=2m/s<v=4m/s,则 物体滑上传送带后，在滑动摩擦力的 作用下做匀加速运动，加速度大小为 a=s=4g=2m/s,当物体的速度 72 与传送带的速度相等时用时t1= 心=4,2、=1s,匀加速运动的位 2 移岁×1m=3m< L=5m,所以物体与传送带共速后向 右做匀速运动，匀速运动的时间为 L-1=5-3 t2= s=0.5s,故物体从 U A A运动到B的时间为t=t1十t2=1.5s, A正确：物体运动到B时的速度U= 4m/s,根据动能定理得，摩擦力对物 1 体做的功W=2mu2-乞mu6=之× 1 1X4J-2×1X2J=6JB错误：在 1时间内，传送带做匀速运动的位移 为x=t1=4m,故产生的热量Q= mg△x=mg(x一x1),代入数据解 得Q=2J,C正确；电动机多做的功一 部分转化为物体的动能，另一部分转 化为内能，则电动机多做的功W= (2m-2m）-Q=6J+2J= 8J,D错误。 例2(1)0.5(2)-12J 解析：(1)由题图乙可知，0.5s末物体 的速度大小v= 10 =2m/s=5m/s, 物你的加速度大小a1=号-m公 5 l0m/s2,对物体受力分析可知gsin9十 μngcos日=ma1,代入数据解得= 0.5。 (2)0.51s这段时间由牛顿第二定律 得mgsin日-mg cos日=ma2,解得物 体的加速度大小a2=2m/s2,物体到 达传送带底端时，物体的速度大小 v'=v十a2t'=(5十2×0.5)m/s= 6m/s,物体从A到B通过的位移大小 1 x= 厂2t十(w+')t'= 0.5m千7X(5+6)×0.5m=4m,则 物体从A到B过程中机械能的变化量 △E=2mu'2-mgzsin0,代入数据解 得△E=-12J。 例3C由题图乙可知，A在0~1s内 的加速度a1=心=一2m/S,对 A由牛顿第二定律得一1mg=ma1, 解得41=0.2，A错误；由题图乙知，A、 B在1一3s内共速，加速度大小a3= 一=-1m/s2,对A、B整体由牛 顿第二定律得-u2(M十m)g=(M十 m)a3,解得2=0.1，B错误；由题图乙 可知B在01s内的加速度大小a2= =2m/s2,对B由牛顿第二定律得 t1 1mg一2(M十m)g=Ma2,代入数据 解得m=6kg,C正确，D错误。 例4(1)1000N(2)7m 解析：(1)设游客滑到b点时速度为， 从a到b过程中，根据机械能守恒定律 得nmgh=2w6,解得vo=10m/s,在 b点，根据牛顿第二定律得F、一g= mR,解得F=1000N,根据牛顿第 三定律得游客滑到b点时对滑梯的压 力大小为F=Fy=1000N。 (2)设游客恰好滑上平台C时的速度 为v,在平台上运动过程由动能定理得 一wmgs=0-之m0,解得v=8m/s, 根据题意，当滑板右端运动到与其上 表面等高平台的边缘时，游客恰好滑 上平台，可知该过程游客一直做减速 运动，滑板一直做加速运动，设游客和 滑板的加速度大小分别为a1和a2,可得 a,=n3三g=2ms,a2=w 4m/s,根据运动学规律对游客有v= vo一a1t,解得t=1s,该段时间内游客 的位移大小为51= 0十U心t=9m,滑板 2 1 的位移大小为s,=2a,=2m,根据 位移关系得滑板的长度为L=s1一 sg=7m。 第6讲实验七：验证机械能 守恒定律 例1(1)B(2)3.34(3)不能B 解析：(1)实验时应用手提着纸带上端 使纸带竖直，同时使重物靠近打，点计 时器，由静止释放，故选B。 (2)根据匀变速直线运动中间时刻的瞬 时速度等于该过程的平均速度，可得打 点“13”时重锤下落的速度大小v13= 0.6069-0.4733 2×0.02 m/s=3.34 m/s. (3)某同学用纸带的数据求出重力加 速度g=9.77m/s2,并用此g值计算 得出打点“1”到“13”过程重锤的重力 势能减小值为5.09m,另计算得动能 增加值为5.08m(m为重锤质量)，则 该结果不能验证机械能守恒定律，理 由是：该同学求出的9.77m/s2是重锤 受到空气阻力时做匀加速运动的加速 度a=9.77m/s2,不是当地的重力加 速度，5.09也不是重力势能的减少 量。没有当地的重力加速度的数值， 无法求出重力势能的减少量，所以无 法验证机械能守恒定律，故选B。 参考答案469