第四章 微专题5 动力学和能量观点的综合应用 课件 -2025-2026学年高一下学期物理粤教版必修第二册

该高中物理课件聚焦动力学和能量观点的综合应用，系统梳理功能关系、动能定理及机械能守恒定律，通过归纳提升的方法对比和典例研习的情境分析，构建知识间的内在逻辑，帮助学生形成完整的力学知识网络。 其亮点在于以“归纳提升+典例研习”模式深化物理观念，如动能定理与机械能守恒定律的表格对比培养科学思维，例1多过程问题设计渗透科学探究。分层例题（从平抛到缓冲坡面分析）满足不同学生需求，助力教师高效开展针对性复习，提升学生综合解题能力。

微专题5　动力学和能量观点的 综合应用 1.通过例题体会利用功能关系解决问题的方法,理解常见的几种功能关系,进一步巩固功和能量的关系的物理观念.2.通过例题体会利用动力学和能量观点解决问题的方法,培养综合力学观点分析问题的科学思维和科学探究能力. [学习目标]　 类型一　动力学方法和能量观点的综合应用 「归纳提升」 涉及动力学和能量的综合题目,应根据其情境灵活选用公式和规律. (1)涉及力和运动的瞬时性分析或恒力作用下物体做匀变速直线运动的问题时,应考虑应用牛顿运动定律. (2)当涉及某一过程中的问题时,用动能定理求解物体受恒力作用下的运动题目比用牛顿运动定律求解过程要简单,变力作用下的运动题目只能用能量观点分析求解. (3)对于涉及多过程的问题,要特别注意衔接点和前、后过程的物理量及联系. 「典例研习」 [例1] 某游戏项目的简化模型如图所示.在光滑水平高台上固定一弹射装置,其右侧放置一座舱.弹射装置将座舱由静止弹出的过程中,释放Ep=3 200 J 的弹性势能.座舱离开轻质弹簧由高台末端A点滑离,恰好从B点沿斜面方向滑上高 H1=3.0 m、倾角θ=37°的滑梯BC,已知座舱质量m=100 kg且可视为质点.座舱与滑梯间的动摩擦因数μ1=0.2,重力加速度g取10 m/s2,取 sin 37° =0.6,cos 37°=0.8.不计座舱在运动过程中受到的空气阻力. (1)求座舱离开高台A点时的速度vA的大小; 【答案】 (1)8 m/s (2)求A、B两点间的高度差h及到达C点的速度vC的大小; 【答案】 (2)1.8 m　12 m/s (3)滑梯底部与水平地面连接,由于场地限制水平地面的长度d=8.0 m,考虑游客的安全,需在地面上设置一缓冲坡面DE,使座舱最终能安全停在坡面顶端E点.已知座舱与地面及缓冲坡面间的动摩擦因数均为μ2=0.75,不计通过C、D点的机械能损失.请说明对坡面倾角的要求并求E点距地面的高度. 【答案】 (3)在α≤37°的条件下,E点离地面高度为1.2 m 类型二　动能定理与机械能守恒定律的应用 1.基本内容的比较 「归纳提升」 项目 动能定理 机械能守恒定律 研究对象 单个物体 单个物体或系统 条件 无 只有重力或弹力做功 常用公式 W合=Ek2-Ek1 ΔEp=-ΔEk 2.适用范围的差异 (1)动能定理适用于各性质力做功及恒力、变力做功,分段、全程做功等情况. (2)机械能守恒定律只适用于重力或系统内的弹力做功的情况. 「典例研习」 [例2] (2025·安徽卷,14)如图,M、N为固定在竖直平面内同一高度的两根细钉,间距L=0.5 m.一根长为3L的轻绳一端系在M上,另一端竖直悬挂质量m=0.1 kg的小球,小球与水平地面接触但无压力.t=0时,小球以水平向右的初速度 v0=10 m/s开始在竖直平面内做圆周运动.小球牵引着绳子绕过N、M,运动到M正下方与M相距L的位置时,绳子刚好被拉断,小球开始做平抛运动.小球可视为质点,绳子不可伸长,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2. (1)求绳子被拉断时小球的速度大小及绳子所受的最大拉力大小; (2)求小球做平抛运动时抛出点到落地点的水平距离; 【答案】 (2)4 m (3)若在t=0时,只改变小球的初速度大小,使小球能通过N的正上方且绳子不松弛,求初速度的最小值. ·规律总结· 动能定理与机械能守恒定律的选择 (1)能用机械能守恒定律解决的问题一般都能用动能定理解决,而且使用动能定理省去了确定系统机械能是否守恒和选定参考平面的麻烦. (2)能用动能定理来解决的问题却不一定都能用机械能守恒定律来解决,也就是说,动能定理比机械能守恒定律应用更广泛、更普遍. 类型三　对常见功能关系的理解和应用 「归纳提升」 与机械能有关的功能关系 内容 表达式 正、负功含义 重力做功等于重力势能的减少 W=-ΔEp W>0,重力势能或弹性势能减少 W<0,重力势能或弹性势能增加 W=0,重力势能或弹性势能不变 弹簧弹力做功等于弹性势能的减少 W=-ΔEp 合外力做功等于动能的变化 W=ΔEk W>0,动能或机械能增加 W<0,动能或机械能减少 W=0,动能或机械能不变 除重力或系统内弹力外其他力做功等于机械能的变化 W=ΔE 「典例研习」 [例3] 如图所示,一物体质量 m=2 kg,在倾角θ=37°的斜面上的A点以初速度v0=3 m/s 下滑,A点距弹簧上端B的距离 lAB=4 m.当物体到达B后将弹簧压缩到C点,最大压缩量lBC=0.2 m,然后物体又被弹簧弹上去,弹到最高位置D点, lAD=3 m.挡板及弹簧质量不计,g取10 m/s2,取 sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.求: (结果保留2位小数) (1)物体与斜面间的动摩擦因数μ; 【答案】 (1)0.52 (2)弹簧的最大弹性势能Epm. 【答案】 (2)24.46 J ·规律总结· 应用功能关系解题的步骤 (1)明确研究对象,研究对象是一个物体或是几个物体组成的系统. (2)隔离研究对象,分析哪些力对它做功,它的哪些能量发生变化. (3)根据能量的变化类型确定用哪一类功能关系去求解. (4)根据相应的功能关系列方程求解. 感谢观看 【解析】 (1)弹簧弹出座舱的过程中,根据机械能守恒定律,有Ep=m,代入数据解得vA=8 m/s. 【解析】 (2)由于座舱从A点滑离后做平抛运动,且恰好从B点沿斜面方向滑上滑梯BC, 则有=tan θ,=2gh, 代入数据解得h=1.8 m. 座舱经过B点时,其速度大小为vB==10 m/s, 从B到C的过程,根据动能定理,有 mgH1-μ1mgcos θ=m-m, 代入数据解得vC=12 m/s. 【解析】 (3)为使座舱停在斜面DE上,应满足 mgsin α≤μ2mgcos α, 则tan α≤μ2,即α≤37°; 在座舱从C到E的过程中,设CD长度为x,根据动能定理,有 -μ2mgx-μ2mgcos α-mgH2=0-m,整理得H2=-μ2d, 代入数据解得H2=1.2 m. 【答案】 (1) m/s 【解析】 (1)从小球开始运动至运动到M正下方距离为L的位置过程中,只有重力做功,以水平地面为重力势能的零势能面,根据机械能守恒定律有 m=mg·2L+mv2,在该位置时根据牛顿第二定律有FT-mg=m, 解得v=4 m/s,FT=17 N. 【解析】 (2)设小球做平抛运动的时间为t,水平方向有s=vt, 竖直方向有2L=gt2, 联立解得s=4 m. 【答案】 (3)2 m/s 【解析】 (3)设小球经过N点正上方时,速度大小为v′,若小球经过N点正上方绳子恰不松弛,则满足mg=m, 从最低点到该位置由机械能守恒定律得 mv0′2=mg·5L+mv′2, 联立解得v0′=2 m/s. 【解析】 (1)物体从开始位置A点到最后D点的过程中,弹簧弹性势能没有发生变化,物体动能和重力势能减少,机械能的减少量为 ΔE=ΔEk+ΔEp=m+mglADsin 37°, 物体克服摩擦力做功Wf=fs, 其中s为物体通过的路程,即s=5.4 m, f=μmgcos 37°,根据外力做功与机械能变化关系,有ΔE=Wf, 联立解得μ≈0.52. 【解析】 (2)物体由A到C的过程中,动能减少ΔEk′=m, 重力势能减少ΔEp′=mglACsin 37°, 克服摩擦力做功Wf′=μmglACcos 37°, 由外力做功与机械能变化关系得 弹簧的最大弹性势能为Epm=ΔEk′+ΔEp′-Wf′, 联立解得Epm≈24.46 J. $