【步步高】2015届高考物理(全国通用)大二轮专题复习突破课件：专题四第1课时 功能关系在力学中的应用

1、专 题 四 功能关系的应用本专题主要用功能的观点解决物体的运动和带电体、带电粒子、本专题主要用功能的观点解决物体的运动和带电体、带电粒子、导体棒在电场或磁场中的运动问题考查的重点有以下几方面：导体棒在电场或磁场中的运动问题考查的重点有以下几方面：重力、摩擦力、静电力和洛伦兹力的做功特点和求解；重力、摩擦力、静电力和洛伦兹力的做功特点和求解；与与功、功率相关的分析与计算；功、功率相关的分析与计算；几个重要的功能关系的应用；几个重要的功能关系的应用；动能定理的综合应用；动能定理的综合应用；综合应用机械能守恒定律和能量守综合应用机械能守恒定律和能量守恒定律分析问题恒定律分析问题本专题是高考的重点和热

2、点，命题情景新，联系实际密切，本专题是高考的重点和热点，命题情景新，联系实际密切，综合性强，侧重在计算题中命题，是高考的压轴题综合性强，侧重在计算题中命题，是高考的压轴题专题定位深刻理解功能关系，抓住两种命题情景搞突破：一是综合应深刻理解功能关系，抓住两种命题情景搞突破：一是综合应用动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律，结合动力学用动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律，结合动力学方法解决多运动过程问题；二是运用动能定理和能量守恒定方法解决多运动过程问题；二是运用动能定理和能量守恒定律解决电场、磁场内带电粒子运动或电磁感应问题律解决电场、磁场内带电粒子运动或电磁感应问题应考策略第1课时功能关

3、系在力学中的 应用 知 识 方 法 聚 焦 热 点 考 向 例 析 审题破题 真题演练栏目索引知识方法聚焦1.(1)路径路径 (2)总等于零总等于零 不为零不为零 负值负值 相对位移相对位移 2.(1)重力势能重力势能 Ep(2)弹性势能弹性势能 Ep(3)动能动能 Ek(4)机械能机械能(5)系统中内能系统中内能 知识回扣 知识方法聚焦规律方法1.动能定理的应用动能定理的应用(1)动能定理的适用情况：解决单个物体动能定理的适用情况：解决单个物体(或可看成单个物体或可看成单个物体的物体系统的物体系统)受力与位移、速率关系的问题受力与位移、速率关系的问题.动能定理既适用动能定理既适用于于 运动，

4、也适用于运动，也适用于 运动；既适用于运动；既适用于 做功，也做功，也适用于适用于 做功，力可以是各种性质的力，既可以同时作做功，力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用用，也可以分段作用.直线直线曲线曲线恒力恒力变力变力(2)应用动能定理解题的基本思路应用动能定理解题的基本思路选取研究对象，明确它的运动过程选取研究对象，明确它的运动过程.分析研究对象的受力情况和各力做功情况，然后求各个外分析研究对象的受力情况和各力做功情况，然后求各个外力做功的力做功的.明确物体在运动过程初、末状态的动能明确物体在运动过程初、末状态的动能Ek1和和Ek2.列出动能定理的方程列出动能定理的方程W合合

5、Ek2Ek1，及其他必要的解题方，及其他必要的解题方程，进行求解程，进行求解.代数和代数和2.机械能守恒定律的应用机械能守恒定律的应用(1)机械能是否守恒的判断机械能是否守恒的判断用做功来判断，看重力用做功来判断，看重力(或弹簧弹力或弹簧弹力)以外的其他力做功的以外的其他力做功的代数和是否为代数和是否为 .用能量转化来判断，看是否有机械能转化为其他形式的能用能量转化来判断，看是否有机械能转化为其他形式的能.对一些对一些“绳子突然绷紧绳子突然绷紧”、“ ”等问题，等问题，机械能一般不守恒，除非题目中有特别说明及暗示机械能一般不守恒，除非题目中有特别说明及暗示.物体间碰撞物体间碰撞零零(2)应用机

6、械能守恒定律解题的基本思路应用机械能守恒定律解题的基本思路选取研究对象选取研究对象物体系统物体系统.根据研究对象所经历的物理过程，进行根据研究对象所经历的物理过程，进行 、 分分析，判断机械能是否守恒析，判断机械能是否守恒.恰当地选取参考平面，确定研究对象在运动过程的初、末恰当地选取参考平面，确定研究对象在运动过程的初、末状态时的机械能状态时的机械能.根据机械能守恒定律列方程，进行求解根据机械能守恒定律列方程，进行求解.受力受力做功做功热点考向例析考向1力学中的几个重要功能关系的应用例1如图如图1所示，足够长传送带与水平方所示，足够长传送带与水平方向的倾角为向的倾角为，物块，物块a通过平行于传

7、送带的通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，相连，b的质的质量为量为m，开始时，开始时a、b及传送带均静止，且及传送带均静止，且a不受传送带摩擦力作用，现让传送带逆不受传送带摩擦力作用，现让传送带逆时针匀速转动，则在时针匀速转动，则在b上升上升h高度高度(未与滑轮相碰未与滑轮相碰)过程中过程中()图图1A.物块物块a重力势能减少重力势能减少mghB.摩擦力对摩擦力对a做的功大于做的功大于a机械能的增加机械能的增加C.摩擦力对摩擦力对a做的功小于物块做的功小于物块a、b动能增加之和动能增加之和D.任意时刻，重力对任意时刻，重力对a、b做功的瞬时功率大小相等做功

8、的瞬时功率大小相等审题突破审题突破 重力势能的变化和什么力做功相对应？机械能重力势能的变化和什么力做功相对应？机械能的变化和什么力做功相对应？动能的变化又和什么力做功的变化和什么力做功相对应？动能的变化又和什么力做功相对应？相对应？解析由题意由题意magsin mbg，则，则ma .b上升上升h，则，则a下降下降hsin ，则，则a重力势能的减少量为重力势能的减少量为maghsin mgh，故，故A正确正确.摩擦力对摩擦力对a做的功等于做的功等于a、b机械能的增加量机械能的增加量.所以摩擦力对所以摩擦力对a做做的功大于的功大于a的机械能增加量的机械能增加量.因为系统重力势能不变，所以摩擦因为系

9、统重力势能不变，所以摩擦力做的功等于系统动能的增加量，故力做的功等于系统动能的增加量，故B正确，正确，C错误错误.任意时刻任意时刻a、b的速率相等，对的速率相等，对b，克服重力的瞬时功率，克服重力的瞬时功率Pbmgv，对，对a有：有：Pamagvsin mgv，所以重力对，所以重力对a、b做功的做功的瞬时功率大小相等，故瞬时功率大小相等，故D正确正确.故选故选A、B、D.答案ABD注意几个功能关系：重力做的功等于重力势能的变化注意几个功能关系：重力做的功等于重力势能的变化量；弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化量；重力以量；弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化量；重力以外的其他力做的功等于机械能的变化

10、量；合力做的功外的其他力做的功等于机械能的变化量；合力做的功等于动能的变化量等于动能的变化量.以题说法针对训练针对训练1 (2014广东广东16)图图2是安装在列车车厢之间的摩是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中擦缓冲器结构图，图中和和为楔块，为楔块，和和为垫板，楔为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中缩的过程中()图图2A.缓冲器的机械能守恒缓冲器的机械能守恒B.摩擦力做功消耗机械能摩擦力做功消耗机械能C.垫板的动能全部转化为内能垫板的动能全部转化为内能D.弹簧的弹性势能全部转化为动能弹簧的弹性势能全部

11、转化为动能解析由于车厢相互撞击弹簧压缩的过程中存在克服摩擦力由于车厢相互撞击弹簧压缩的过程中存在克服摩擦力做功，所以缓冲器的机械能减少，选项做功，所以缓冲器的机械能减少，选项A错误，错误，B正确；正确；弹簧压缩的过程中，垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性势弹簧压缩的过程中，垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性势能，选项能，选项C、D错误错误.答案B热点考向例析考向2动力学方法和动能定理的综合应用例例2 如图如图3甲所示，用固定的电动机水平拉着质量甲所示，用固定的电动机水平拉着质量m2 kg的的小物块和质量小物块和质量M1 kg的平板以相同的速度一起向右匀速运的平板以相同的速度一起向右匀速运动，物块位

12、于平板左侧，可视为质点动，物块位于平板左侧，可视为质点.在平板的右侧一定距离在平板的右侧一定距离处有台阶阻挡，平板撞上后会立刻停止运动处有台阶阻挡，平板撞上后会立刻停止运动.电动机功率保持电动机功率保持P3 W不变不变.从某时刻从某时刻t0起，测得物块的速度随时间的变化起，测得物块的速度随时间的变化关系如图乙所示，关系如图乙所示，t6 s后可视为匀速运动，后可视为匀速运动，t10 s时物块离时物块离开木板开木板.重力加速度重力加速度g10 m/s2，求：，求：图图3审题突破审题突破“平板以相同的速度一起向右匀速运动平板以相同的速度一起向右匀速运动”隐含什隐含什么条件？求平板长度时应该选取哪段过

13、程？电机的牵引力是么条件？求平板长度时应该选取哪段过程？电机的牵引力是恒力还是变力？怎么表示其做功的大小？恒力还是变力？怎么表示其做功的大小？解析由题图可知，前由题图可知，前2 s内物块和平板一起做匀速运动，对内物块和平板一起做匀速运动，对整体分析，在水平方向上受到水平向右的拉力和地面给平板整体分析，在水平方向上受到水平向右的拉力和地面给平板的滑动摩擦力，此二力的合力为零的滑动摩擦力，此二力的合力为零.(1)平板与地面间的动摩擦因数平板与地面间的动摩擦因数为多大？为多大？答案0.2拉力大小为：拉力大小为：FT1滑动摩擦力大小为：滑动摩擦力大小为：Ff(Mm)g由平衡条件可得：由平衡条件可得：

14、(Mm)g可得：可得：0.2(2)物块在物块在1 s末和末和3 s末受到的摩擦力各为多大？末受到的摩擦力各为多大？解析 物块在物块在1 s末时与平板一起做匀速运动，合力为零末时与平板一起做匀速运动，合力为零.物块物块受到水平向右的拉力与水平向左的静摩擦力，因此静摩擦力受到水平向右的拉力与水平向左的静摩擦力，因此静摩擦力大小为：大小为：Ff1FT16 N物块在物块在2 s末之后与平板发生相对运动，之后物块与平板间的末之后与平板发生相对运动，之后物块与平板间的摩擦力为滑动摩擦力且大小保持不变摩擦力为滑动摩擦力且大小保持不变.物块在物块在6 s后可视为匀速后可视为匀速运动，此时物块受到的合力为零，即

15、拉力与滑动摩擦力大小运动，此时物块受到的合力为零，即拉力与滑动摩擦力大小相等方向相反，即：相等方向相反，即：Ff2FT2 10 N物块在物块在3 s末时受到的滑动摩擦力大小与末时受到的滑动摩擦力大小与6 s后受到的摩擦力大后受到的摩擦力大小相等，为小相等，为10 N.答案6 N10 N解析 依题意，物块在依题意，物块在2 s末之后一直到末之后一直到10 s时，物块从平板的时，物块从平板的一端运动到另一端，对物块由动能定理得：一端运动到另一端，对物块由动能定理得：(3)平板长度平板长度L为多少？为多少？答案2.416m1.在应用动能定理解题时首先要弄清物体的受力情况和在应用动能定理解题时首先要弄

16、清物体的受力情况和做功情况做功情况.此题特别要注意地面对木板的滑动摩擦力为此题特别要注意地面对木板的滑动摩擦力为(Mm)g.2.应用动能定理列式时要注意运动过程的选取，可以全应用动能定理列式时要注意运动过程的选取，可以全过程列式，也可以分过程列式过程列式，也可以分过程列式.以题说法针对训练针对训练2 如图如图4，传送带，传送带A、B之间的距离为之间的距离为L3.2 m，与水平面，与水平面间夹角间夹角37，传送带沿顺时针，传送带沿顺时针方向转动，速度恒为方向转动，速度恒为v2 m/s，在上端，在上端A点无初速度放置一点无初速度放置一个质量为个质量为m1 kg、大小可视为质点的金属块，它与传送带、

17、大小可视为质点的金属块，它与传送带的动摩擦因数为的动摩擦因数为0.5，金属块滑离传送带后，经过弯道，金属块滑离传送带后，经过弯道，沿半径沿半径R0.4 m的光滑圆轨道做圆周运动，刚好能通过最的光滑圆轨道做圆周运动，刚好能通过最高点高点E，已知，已知B、D两点的竖直高度差为两点的竖直高度差为h0.5 m(取取g10 m/s2).求：求：图图4(1)金属块经过金属块经过D点时的速度；点时的速度；解析对金属块在对金属块在E点，点，mg ，vE2 m/s在从在从D到到E过程中，由动能定理得：过程中，由动能定理得：答案vD解析金属块刚刚放上时，金属块刚刚放上时，mgsin mgcos ma1，(2)金属

18、块在金属块在BCD弯道上克服摩擦力做的功弯道上克服摩擦力做的功.a110 m/s2设经位移设经位移x1达到共同速度，达到共同速度，v22ax1，x10.2 m3.2 m继续加速过程中：继续加速过程中：mgsin mgcos ma2a22 m/s2x2Lx13 m答案3 JW3 J.在从在从B到到D过程中，由动能定理：过程中，由动能定理：审题破题 真题演练6.综合应用动力学和能量观点分析多过程问题例例3 (14(14分分)如图如图5所示，倾角所示，倾角30、长、长L4.5 m的斜面，的斜面，底端与一个光滑的底端与一个光滑的 圆弧轨道平滑连接，圆弧轨道底端切线圆弧轨道平滑连接，圆弧轨道底端切线水平

19、水平.一质量为一质量为m1 kg的物块的物块(可视为质点可视为质点)从斜面最高点从斜面最高点A由由静止开始沿斜面下滑，经过斜面底端静止开始沿斜面下滑，经过斜面底端B后恰好能到达圆弧轨后恰好能到达圆弧轨道最高点道最高点C，又从圆弧轨道滑回，能上升到斜面上的，又从圆弧轨道滑回，能上升到斜面上的D点，点，再由再由D点由斜面下滑沿圆弧轨道上升，再滑回，这样往复运点由斜面下滑沿圆弧轨道上升，再滑回，这样往复运动，最后停在动，最后停在B点点.已知物块与斜面间的动摩擦因数为已知物块与斜面间的动摩擦因数为g10 m/s2，假设物块经过斜面与圆弧轨道平滑连接处速率，假设物块经过斜面与圆弧轨道平滑连接处速率不变不

20、变.求：求：图图5(1)物块经多长时间第一次到物块经多长时间第一次到B点；点；(2)物块第一次经过物块第一次经过B点时对圆弧点时对圆弧轨道的压力；轨道的压力；(3)物块在斜面上滑行的总路程物块在斜面上滑行的总路程.思维导图答题模板解析 (1)物块沿斜面下滑时，物块沿斜面下滑时，mgsin mgcos ma (2分分)解得：解得：a2.5 m/s2(1分分)从从A到到B，物块匀加速运动，由，物块匀加速运动，由L at2(1分分)答题模板(2)因为物块恰好到因为物块恰好到C点，所以到点，所以到C点速度为点速度为0.设物块到设物块到B点的速点的速度为度为v，解得解得FN3mg30 N (1分分)由牛

21、顿第三定律可得，物块对轨道的压力为由牛顿第三定律可得，物块对轨道的压力为FN30 N，方，方向向下向向下 (1分分)答题模板(3)从开始释放至最终停在从开始释放至最终停在B处，设物块在斜面上滑行的总路程处，设物块在斜面上滑行的总路程为为s，则，则mgLsin mgscos 0 (3分分)解得解得s9 m (1分分)点睛之笔多个运动的组合实际上是多种物理规律和方法的综合多个运动的组合实际上是多种物理规律和方法的综合应用，分析这种问题时注意要各个运动过程独立分析，应用，分析这种问题时注意要各个运动过程独立分析，而不同过程往往通过连接点的速度建立联系，有时对而不同过程往往通过连接点的速度建立联系，有

22、时对整个过程应用能量的观点解决问题会更简单整个过程应用能量的观点解决问题会更简单. .高 考 现 场 (限时：15分钟，满分16分)如图如图6所示，有一个可视为质点的质量为所示，有一个可视为质点的质量为m1 kg的小物块，从光的小物块，从光滑平台上的滑平台上的A点以点以v01.8 m/s的初速度水平抛出，到达的初速度水平抛出，到达C点时，恰点时，恰好沿好沿C点的切线方向进人固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，最点的切线方向进人固定在竖直平面内的光滑圆弧轨道，最后小物块无碰撞地滑上紧靠轨道末端后小物块无碰撞地滑上紧靠轨道末端D点的足够长的水平传送带点的足够长的水平传送带.已知传送带上表面与圆弧轨道末端切线相平，传送带沿顺时针方已知传送带上表面与圆弧轨道末端切线相平，传送带沿顺时针方向匀速运行的速度为向匀速运行的速度为v3 m/s，小物块与传送带间的动摩擦因数，小物块与传送带间的动摩擦因数0.5，圆弧轨道的半径为，圆弧轨道的半径为R2 m，C点和圆弧的圆心点和圆弧的圆心O点连线与点连线与竖直方向的夹角竖直方向的夹角53，不计空气阻力，重力加速度，不计空气阻力，重力加速度g10