高考物理二轮专题突破专题四功能关系的应用1功能关系在力学中的应用课件

1、2017届高考二轮专题四 功能关系的应用第1讲：功能关系在力学中的应用学习目标1、掌握力学中的几个重要功能关系的应用2、掌握动力学方法和动能定理的综合应用3、学会处理综合应用动力学和能量观点分析多过程问题知识梳理1.常见的几种力做功的特点(1)重力、弹簧弹力、静电力做功与 无关.(2)摩擦力做功的特点单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功，也可以做负功，还可以不做功.相互作用的一对静摩擦力做功的代数和 ，在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的转移，没有机械能转化为其他形式的能；相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和 ，且总为 .在一对滑动摩擦力不为零路径总等于零负值知识梳理做功的过程中，

2、不仅有相互摩擦物体间机械能的转移，还有部分机械能转化为内能.转化为内能的量等于系统机械能的减少量，等于滑动摩擦力与 的乘积.摩擦生热是指滑动摩擦生热，静摩擦不会生热.2.几个重要的功能关系(1)重力的功等于 的变化，即wg .(2)弹力的功等于 的变化，即w弹 .(3)合力的功等于 的变化，即w .(4)重力(或弹簧弹力)之外的其他力的功等于 的变化，即w其他e.(5)一对滑动摩擦力做的功等于 的变化，即qffl 相对.ep相对位移重力势能ep弹性势能动能ek系统中内能机械能知识梳理1.动能定理的应用(1)动能定理的适用情况：解决单个物体(或可看成单个物体的物体系统)受力与位移、速率关系的问题

3、.动能定理既适用于 运动，也适用于 运动；既适用于 做功，也适用于 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.(2)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.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 .直线恒力曲线代数和变力规律方法知识梳理明确物体在运动过程初、末状态的动能ek1和ek2.列出动能定理的方程w合ek2ek1，及其他必要的解题方程，进行求解.2.机械能守恒定律的应用(1)机械能是否守恒的判断用做功来判断，看重力(或弹簧弹力)以外的其他力做功的代数和是否为 .用能量转化来判断，看是否有机械能转化为其他形式的能.零知识梳理对一些“绳

4、子突然绷紧”“ ”等问题，机械能一般不守恒，除非题目中有特别说明及暗示.(2)应用机械能守恒定律解题的基本思路选取研究对象物体系统.根据研究对象所经历的物理过程，进行 、 分析，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、末状态时的机械能.根据机械能守恒定律列方程，进行求解.物体间碰撞做功受力难点突破高考题型1力学中的几个重要功能关系的应用典例精析【例1】 (多选)(2016全国甲卷21)如图所示，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于o点，另一端与小球相连.现将小球从m点由静止释放，它在下降的过程中经过了n点.已知在m、n两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且onmo

5、mn .在小球从m点运动到n点的过程中()a.弹力对小球先做正功后做负功b.有两个时刻小球的加速度等于重力加速度c.弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零d.小球到达n点时的动能等于其在m、n两点的重力势能差难点突破【解析】 因m和n两点处弹簧对小球的弹力大小相等，且onmomn ，知m处的弹簧处于压缩状态，n处的弹簧处于伸长状态，则弹簧的弹力对小球先做负功后做正功再做负功，选项a错误；当弹簧水平时，竖直方向的力只有重力，加速度为g；当弹簧处于原长位置时，小球只受重力，加速度为g，则有两个时刻的加速度大小等于g，选项b正确；弹簧长度最短时，即弹簧水平，弹力与速度垂直，弹力对小球做功的功率为零

6、，选项c正确；由动能定理得，wfwgek，因m和n两点处弹簧对小球的弹力大小相等，弹性势能相等，则由弹力做功特点知wf0，即wgek，选项d正确.【答案】bcd难点突破1、(2016四川理综1)韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员.他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离，重力对他做功1 900 j，他克服阻力做功100 j.韩晓鹏在此过程中()a.动能增加了1 900 j b.动能增加了2 000 jc.重力势能减小了1 900 j d.重力势能减小了2 000 j高考预测难点突破【解析】由题可得，重力做功wg1 900 j，则重力势能减少1 900 j

7、 ，故c正确，d错误；由动能定理得，wgwfek，克服阻力做功wf100 j，则动能增加1 800 j，故a、b错误.【答案】c难点突破高考题型2动力学方法和动能定理的综合应用(1)求小球在b、a两点的动能之比； 【例2】 (2016 全国丙卷 24) 如图所示，在竖直平面内有由 圆弧ab 和 圆弧bc 组成的光滑固定轨道，两者在最低点b 平滑连接.ab 弧的半径为r，bc 弧的半径为 .一小球在a 点正上方与a 相距 处由静止开始自由下落，经a 点沿圆弧轨道运动.41典例精析212r4r难点突破【解析】设小球的质量为m，小球在a点的动能为eka，由机械能守恒得【答案】 51设小球在b点的动能

8、为ekb，同理有由式得ekbeka51 难点突破(2)通过计算判断小球能否沿轨道运动到c点.【解析】若小球能沿轨道运动到c点，小球在c点所受轨道的正压力fn应满足 fn0 难点突破【答案 】 能，理由见解析难点突破2、如图所示，水平面o点左侧光滑，右侧粗糙，有3个质量均为m完全相同的滑块(可视为质点)，用轻细杆相连，相邻滑块间的距离为l，滑块1恰好位于o点左侧，滑块2、3依次沿直线水平向左排开.现将水平恒力f1.8mg作用于滑块1，为粗糙地带与滑块间的动摩擦因数，g为重力加速度.(1)求滑块运动的最大速度；高考预测难点突破【解析】滑块2刚进入粗糙地带，滑块开始减速，此时速度最大，对所有滑块运用

9、动能定理： flmgl 得v1 【答案】难点突破(2)判断滑块3能否进入粗糙地带？若能，计算滑块3在粗糙地带的运动时间.【解析】若滑块3能进入粗糙地带，设刚进入的速度为v2，有f2lmg(12)l 3mv22得v2 故滑块3能进入粗糙地带此时3mgf3ma故滑块3在粗糙地带的减速时间t得t 【答案】滑块3能进入粗糙地带难点突破高考题型3综合应用动力学和能量观点分析多过程问题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.难点突破典例精析【例3】(2016 全国

10、乙卷 25)如图所示，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，ac7r，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，af4r.已知p与直轨道间的动摩擦因数 ，重力加速度大小为g. (取sin 37 ，cos 37 )(1)求p 第一次运动到b 点时速度的大小；难点突破【解析】由题意可知：lbc7r2r5r 设p 到达b 点时的速度为vb，由动能定理得mglbcsin mglb

11、ccos 式中37，联立式并由题给条件得vb2 【答案】 2gr 难点突破(2)求p 运动到e 点时弹簧的弹性势能；【解析】设bex，p 到达e 点时速度为零，此时弹簧的弹性势能为ep，由be 过程，根据动能定理得e、f之间的距离l1为l14r2rx p 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epmgl1sin mgl1cos 0 联立式得难点突破(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.难点突破【解析】设改变后p

12、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37.设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：难点突破设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，有难点突破难点突破3、如图所示，质量m3 kg的滑板a置于粗糙的水平地面上，a与地面的动摩擦因数10.3，其上表面右侧光滑段长度l12 m，左侧粗糙段长度为l2，质量m2 kg、可视为质点的滑块b静止在滑板上的右端，滑块与粗糙段的动摩擦因数20.15，取g10 m/s2，现用f18 n的水平恒力拉动a向右运动，当a、b分离时，b对地的速度vb1 m/s，求l

13、2的值.高考预测难点突破【解析】在f 的作用下，a 做匀加速运动，b 静止不动，当a运动位移为l1时b进入粗糙段，设此时a 的速度为va，则：b进入粗糙段后，设a加速度为aa，b加速度为ab，对a：由牛顿第二定律： f1(mm)g2mgmaa 对b：由牛顿第二定律：2mgmab 由得va2 m/s 由得aa0 难点突破即a以va2 m/s的速度做匀速直线运动直至a、b分离，分离时b的速度为vb，设b在粗糙段滑行的时间为t，则：对a：xavat对b：vbabtxb abt 2又：xaxbl2 联立解得：l21 m 【答案】 1 m拓展练习1、如图所示，质量m0.1 kg的小球(可视为质点)，用长度l0.2 m的轻质细线悬于天花板的o点.足够长的木板ab倾斜放置，顶端a位于o点正下方，与o点的高度差h0.4 m.木板与水平面间的夹角37，整个装置在同一竖直面内.现将小球移到与o点等高的p点(细线拉直)，由静止释放，小球运动到最低点q时细线恰好被拉断(取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8).求：(1)细线所能承受的最大拉力f；拓展练习【解析】设细线拉断时小球的速度大小为v0，由机械能守恒定律得：在q点，由牛顿第二定律得 fmgm解得 f3mg3 n【答案】3 n拓展练习(2)小球在木板上的落点到木板顶端a的距离s；