《20届高考物理二轮复习 第1部分 专题3 第2课时动力学和能量观点的综合应用.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《20届高考物理二轮复习 第1部分 专题3 第2课时动力学和能量观点的综合应用.docx（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第2课时动力学和能量观点的综合应用高考命题点命题轨迹情境图动力学方法和动能定理的综合应用20162卷16,3卷20,3卷24 16(2)16题16(3)20题16(3)24题17(2)17题19(2)25题20172卷1720192卷25动力学和能量观点分析多运动过程问题20183卷2518(3)25题含弹簧的动力学和能量问题20161卷25,2卷25 16(1)25题16(2)25题19(1)21题20191卷211相关规律和方法运动学的基本规律、牛顿运动定律、圆周运动的知识和动能定理2解题技巧如果涉及加速度、时间和受力的分析和计算，一般应用动力学方法；如果只涉及位移、功和能量的转化问题，通
2、常采用动能定理分析例1(2019广西梧州市联考)如图1所示，半径R0.4 m的光滑圆轨道与水平地面相切于B点，且固定于竖直平面内在水平地面上距B点x5 m处的A点放一质量m3 kg的小物块，小物块与水平地面间的动摩擦因数为0.5.小物块在与水平地面夹角37斜向上的拉力F的作用下由静止向B点运动，运动到B点时撤去F，小物块沿圆轨道上滑，且能到圆轨道最高点C.圆弧的圆心为O，P为圆弧上的一点，且OP与水平方向的夹角也为.(g取10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：图1(1)小物块在B点的最小速度vB的大小；(2)在(1)情况下小物块在P点时对轨道的压力大小；(3)为使小物块能
3、沿水平面运动并通过圆轨道C点，则拉力F的大小范围答案(1)2 m/s(2)36 N(3) NF50 N解析(1)小物块恰能到圆轨道最高点时，物块与轨道间无弹力设最高点物块速度为vC，由mgm得：vC2 m/s物块从B运动到C，由动能定理得：2mgRmvC2mvB2解得：vB2 m/s；(2)物块从P到C由动能定理：mgR(1sin )mvC2mv，解得vP m/s在P点由牛顿第二定律：mgsin FNm解得FN36 N；根据牛顿第三定律可知，小物块在P点对轨道的压力大小为FNFN36 N(3)当小物块刚好能通过C点时，拉力F有最小值，对物块从A到B过程分析：Ff(mgFminsin )，Fmi
4、nxcos Ffxmv解得Fmin N当物块在AB段即将离开地面时，拉力F有最大值，则Fmaxsin mg解得Fmax50 N综上，拉力的取值范围是： NF50 N.拓展训练1 (2019福建龙岩市3月质量检查)央视节目加油向未来中解题人将一个蒸笼环握在手中，并在蒸笼环底部放置一个装有水的杯子，抡起手臂让蒸笼环连同水杯在竖直平面内做圆周运动，水却没有洒出来如图2所示，已知蒸笼环的直径为20 cm，人手臂的长度为60 cm，杯子和水的质量均为m0.2 kg.转动时可认为手臂伸直且圆心在人的肩膀处，不考虑水杯的大小，g取10 m/s2.图2(1)若要保证在最高点水不洒出，求水杯通过最高点的最小速率
5、v0；(2)若在最高点水刚好不洒出，在最低点时水对杯底的压力为16 N，求蒸笼环从最高点运动到最低点的过程中，蒸笼环对杯子和水所做的功W.答案(1)2 m/s(2)3.2 J解析(1)水杯通过最高点时，对水由牛顿第二定律得：mgm其中R(0.20.6) m0.8 m解得：v02 m/s；(2)在最低点时水对水杯底的压力为16 N，杯底对水的支持力FN16 N，对水，由牛顿第二定律得：FNmgm对杯子和水，从最高点到最低点的过程中，由动能定理得：2mg2RW2mv22mv解得：W3.2 J.1运动模型多运动过程通常包括匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动或者是一般的曲线运动在实际问题中通常是两种或
6、者多种运动的组合2分析技巧多个运动过程的组合实际上是多种物理规律和方法的综合应用，分析这种问题时应注意要独立分析各个运动过程，而不同过程往往通过连接点的速度建立联系，有时对整个过程应用能量的观点解决问题会更简单例2(2019湖北恩施州2月教学质量检测)如图3所示为轮滑比赛的一段模拟赛道一个小物块从A点以一定的初速度水平抛出，刚好无碰撞地从C点进入光滑的圆弧赛道，圆弧赛道所对的圆心角为60，圆弧半径为R，圆弧赛道的最低点与水平赛道DE平滑连接，DE长为R，物块经圆弧赛道进入水平赛道，然后在E点无碰撞地滑上左侧的斜坡，斜坡的倾角为37，斜坡也是光滑的，物块恰好能滑到斜坡的最高点F，F、O、A三点在
7、同一高度，重力加速度大小为g，不计空气阻力，不计物块的大小求：图3(1)物块的初速度v0的大小及物块与水平赛道间的动摩擦因数；(2)试判断物块向右返回时，能不能滑到C点，如果能，试分析物块从C点抛出后，会不会直接撞在竖直墙AB上；如果不能，试分析物块最终停在什么位置？答案(1)(2)物块刚好落在平台上的B点解析(1)物块从A点抛出后做平抛运动，在C点vC2v0由题意可知AB的高度：hRcos 600.5R；设物块的质量为m，从A到C点的过程，由机械能守恒可得：mghmvmv解得v0物块从A到F的过程，由动能定理：mgR0mv解得；(2)假设物块能回到C点，设到达C点的速度大小为vC，根据动能定
8、理：mgRmgRmvC2求得vC，假设成立；假设物块从C点抛出后直接落在BC平台上，BC长度：sv0R物块在C点竖直方向的分速度vyvCsin 60水平分速度：vxvCcos 60落在BC平台上的水平位移：xvx2R即物块刚好落在平台上的B点拓展训练2 (2019河南名校联盟高三下学期联考)如图4所示，AB是一段位于竖直平面内的光滑轨道，高度为h，末端B处的切线方向水平一个质量为m的小物体P从轨道顶端A处由静止释放，滑到B端后飞出，落到地面上的C点，轨迹如图中虚线BC所示已知它落地时相对于B点的水平位移OC l现在轨道下方紧贴B点安装一水平木板，木板的右端与B的距离为，让P再次从A点由静止释放
9、，它离开轨道并在木板上滑行后从右端水平飞出，仍然落在地面的C点求：(不计空气阻力，重力加速度为g)图4(1)P滑至B点时的速度大小；(2)P与木板之间的动摩擦因数.答案(1)(2)解析(1)物体P在AB轨道上滑动时，物体的机械能守恒，根据机械能守恒定律mghmv得物体P滑到B点时的速度大小为v0(2)当没有木板时，物体离开B点后做平抛运动，运动时间为t，有：t当B点右方安装木板时，物体从木板右端水平抛出，在空中运动的时间也为t，水平位移为，因此物体从木板右端抛出的速度v1根据动能定理，物体在木板上滑动时，有mgmvmv解得物体与木板之间的动摩擦因数.拓展训练3(2019四川省第二次诊断)如图5
10、所示为某同学设计的一个游戏装置，用弹簧制作的弹射系统将小球从管口P弹出，右侧水平距离为L，竖直高度为H0.5 m处固定一半圆形管道，管道所在平面竖直，半径R0.75 m，内壁光滑通过调节立柱Q可以改变弹射装置的位置及倾角，若弹出的小球从最低点M沿切线方向进入管道，从最高点N离开后能落回管口P，则游戏成功小球质量为0.2 kg，半径略小于管道内径，可视为质点，不计空气阻力，g取10 m/s2.该同学某次游戏取得成功，试求：图5(1)水平距离L；(2)小球在N处对管道的作用力；(3)弹簧储存的弹性势能答案(1)2 m(2) N，方向竖直向上(3)5 J解析(1)设小球进入M点时速度为vM，运动至N
11、点速度为vN，由P至M，LvMt1Hgt由N至P，LvNt2H2Rgt由M至N过程，2mgRmvmv联立解得：L2 m；(2)由(1)可得，vN m/smgFNm解得：FN N由牛顿第三定律可知，小球在N处对管道的作用力FNFN N，方向竖直向上；(3)由P至N全过程，由能量守恒定律：Epmvmg(H2R)解得：Ep5 J.例3(2019湖南衡阳市第一次联考)如图6所示，由两个内径均为R的四分之一圆弧细管道构成的光滑细管道ABC竖直放置，且固定在光滑水平面上，圆心连线O1O2水平，轻弹簧左端固定在竖直板上，右端与质量为m的小球接触(不拴接，小球的直径略小于管的内径，小球大小可忽略)，宽和高均为
12、R的木盒子固定于水平面上，盒子左侧DG到管道右端C的水平距离为R，开始时弹簧处于锁定状态，具有的弹性势能为4mgR，其中g为重力加速度当解除锁定后小球离开弹簧进入管道，最后从C点抛出(轨道ABC与木盒截面GDEF在同一竖直面内)图6(1)求小球经C点时的动能；(2)求小球经C点时对轨道的压力；(3)小球从C点抛出后能直接击中盒子底部时，讨论弹簧此时弹性势能满足什么条件答案(1)2mgR(2)3mg，方向竖直向上(3)mgREpmgR解析(1)对小球从释放到C的过程，应用动能定理可得：4mgR2mgREkC0解得小球经C点时的动能：EkC2mgR(2)由(1)可知C点小球的速度： vC2C点：取
13、向下为正方向，由牛顿第二定律可得：mgFNm解得：FN3mg，方向向下由牛顿第三定律可知在C点时小球对轨道的压力大小也为3mg，方向竖直向上(3)当小球恰从G点射入盒子中，则由平抛运动规律可得：竖直方向：Rgt水平方向：RvC1t1联立解得：vC1小球从释放到C点的过程：Ep12mgRmv0得：Ep1mgR当小球直接击中E点时，弹性势能取符合条件的最大值，由平抛运动规律可得：竖直方向：2Rgt水平方向：2RvC2t2联立解得：vC2小球从释放到C点的过程：Ep22mgRmv0得：Ep2mgR综上符合条件的弹性势能应满足：mgREpR，故能落在水平面BC上，当h为3R时小球在最高点D点飞离时有最大速度，此时轨道对小球的压力为3mg，根据牛顿第二定律有mg3mgm解得vDmax2小球飞离D后做平抛运动，根据平抛运动规律可知Rgt2，xmaxvDmaxt联立代入数据解得xmax2R故落点与B点水平距离d的范围为：(1)Rd(21)R.