2019年高考物理一轮复习 第五章 机械能 专题强化六 动力学和能量观点的综合应用学案.doc

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1、专题强化六　动力学和能量观点的综合应用专题解读1.本专题是力学两大观点在直线运动、曲线运动多物体多过程的综合应用，高考常以计算题压轴题的形式命题．2．学好本专题，可以极大的培养同学们的审题能力、推理能力和规范表达能力，针对性的专题强化，可以提升同学们解决压轴题的信心．3．用到的知识有：动力学方法观点(牛顿运动定律、运动学基本规律)，能量观点(动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律)．命题点一　多运动组合问题1．多运动组合问题主要是指直线运动、平抛运动和竖直面内圆周运动的组合问题．2．解题策略(1)动力学方法观点：牛顿运动定律、运动学基本规律．(2)能量观点：动能定理、机械能守恒定律、能

2、量守恒定律．3．解题关键(1)抓住物理情景中出现的运动状态和运动过程，将物理过程分解成几个简单的子过程．(2)两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带，也是解题的关键．很多情况下平抛运动的末速度的方向是解题的重要突破口．例1　(2016·全国Ⅰ卷·25)如图1，一轻弹簧原长为2R，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC的底端A处，另一端位于直轨道上B处，弹簧处于自然状态，直轨道与一半径为R的光滑圆弧轨道相切于C点，AC＝7R，A、B、C、D均在同一竖直平面内．质量为m的小物块P自C点由静止开始下滑，最低到达E点(未画出)，随后P沿轨道被弹回，最高到达F点，AF＝4R.已知P与直轨道

3、间的动摩擦因数μ＝，重力加速度大小为g.(取sin37°＝，cos37°＝)20图1(1)求P第一次运动到B点时速度的大小；(2)求P运动到E点时弹簧的弹性势能；(3)改变物块P的质量，将P推至E点，从静止开始释放．已知P自圆弧轨道的最高点D处水平飞出后，恰好通过G点．G点在C点左下方，与C点水平相距R、竖直相距R，求P运动到D点时速度的大小和改变后P的质量．①直轨道与一半径为R的光滑圆弧轨道相切；②水平飞出后，恰好通过G点．答案　(1)2　(2)mgR　(3)　m解析　(1)由题意可知：lBC＝7R－2R＝5R①设P到达B点时的速度为vB，由动能定理得mglBCsinθ－μmglBC

4、cosθ＝mvB2②式中θ＝37°，联立①②式并由题给条件得vB＝2③(2)设BE＝x，P到达E点时速度为零，此时弹簧的弹性势能为Ep，由B→E过程，根据动能定理得mgxsinθ－μmgxcosθ－Ep＝0－mvB2④E、F之间的距离l1为l1＝4R－2R＋x⑤P到达E点后反弹，从E点运动到F点的过程中，由动能定理有Ep－mgl1sinθ－μmgl1cosθ＝0⑥联立③④⑤⑥式得x＝R⑦Ep＝mgR⑧(3)设改变后P的质量为m1，D点与G点的水平距离为x1、竖直距离为y1，由几何关系(如图所示)得θ＝37°.20由几何关系得：x1＝R－Rsinθ＝3R⑨y1＝R＋R＋Rcosθ＝R⑩设

5、P在D点的速度为vD，由D点运动到G点的时间为t.由平抛运动公式得：y1＝gt2⑪x1＝vDt⑫联立⑨⑩⑪⑫得vD＝⑬设P在C点速度的大小为vC，在P由C运动到D的过程中机械能守恒，有m1vC2＝m1vD2＋m1g(R＋Rcosθ)⑭P由E点运动到C点的过程中，由动能定理得Ep－m1g(x＋5R)sinθ－μm1g(x＋5R)cosθ＝m1vC2⑮联立⑦⑧⑬⑭⑮得m1＝m多过程问题的解题技巧1．“合”——初步了解全过程，构建大致的运动图景．2．“分”——将全过程进行分解，分析每个过程的规律．3．“合”——找到子过程的联系，寻找解题方法．1．同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如

6、图2所示的实验装置．图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板．M板上部有一半径为R的圆弧形的粗糙轨道，P为最高点，Q为最低点，Q点处的切线水平，距底板高为H.N板上固定有三个圆环．将质量为m20的小球从P处静止释放，小球运动至Q飞出后无阻碍地通过各圆环中心，落到底板上距Q水平距离为L处．不考虑空气阻力，重力加速度为g.求：图2(1)距Q水平距离为的圆环中心到底板的高度；(2)小球运动到Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向；(3)摩擦力对小球做的功．答案　(1)H　(2)L　mg(1＋)，方向竖直向下　(3)mg(－R)解析　(1)由H＝gt2和L＝vQt可得距Q水平距离为的圆环

7、中心到底板的高度为H.(2)由(1)可得速度的大小vQ＝L，在Q点由牛顿第二定律有FN－mg＝m，对轨道压力的大小FN′＝FN＝mg(1＋)，方向竖直向下．(3)由动能定理有mgR＋Wf＝mvQ2－0，故摩擦力对小球做的功Wf＝mg(－R)．2．如图3所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点．水平桌面右侧有一竖直放置的轨道MNP，其形状为半径R＝1.0m的圆环剪去了左上角120°的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的