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文档简介
第31课时动能定理在多过程运动中的应用[重难突破课]CONTENTS03着眼“四翼”·探考点题型规律方法聚焦“素养”·提能力巧学妙解应用0202着眼“四翼”·探考点题型规律方法
题型一
动能定理在单向多过程运动中的应用思路1.分阶段应用动能定理(1)若题目需要求解某一中间物理量,应分阶段应用动能定理。(2)物体在多个运动过程中,受到的弹力、摩擦力等力若发生了
变化,力在各个过程中做功情况也不同,不宜全过程应用动
能定理,可以研究其中一个或几个分过程,结合动能定理,
各个击破。(2)物体在多个运动过程中,受到的弹力、摩擦力等力若发生了
变化,力在各个过程中做功情况也不同,不宜全过程应用动
能定理,可以研究其中一个或几个分过程,结合动能定理,
各个击破。思路2.全过程应用动能定理(1)当物体运动过程包含几个不同的物理过程,又不需要研究过程
的中间状态时,可以把几个运动过程看作一个整体,巧妙运用
动能定理来研究,从而避开每个运动过程的具体细节,大大简
化运算。(2)全过程列式时要注意①重力、弹簧弹力做功取决于物体的初、末位置,与路径无
关。②大小恒定的阻力或摩擦力做功的数值等于力的大小与路程的
乘积。思路2.全过程应用动能定理
(1)小物块到达D点的速度大小;(2)B和D两点间的高度差;(3)小物块在A点的初速度大小。规范答题模板
如图所示,物体1放在倾角为θ=37°的斜面紧靠挡板处,物体1和斜面间动摩擦因数为μ=0.5,一根不可伸长的柔质轻绳跨过光滑轻质的小定滑轮,绳一端固定在物体1上,另一端固定在物体2上,斜面上方
的轻绳与斜面平行,物体2下端固定一长度为h的轻绳,轻绳下端拴在小物体3上,物体1、2、3的质量之比为4∶1∶5,开始时用手托住小物体3,小物体3到地面的高度也为h,此时各段轻绳刚好拉紧,已知物体触地后立即停止运动、不再反弹,重力加速度为g=10m/s2,物体3从静止突然放手后,物体1沿斜面上滑的最大距离为(
)A.3hC.2h
题型二
动能定理在往复运动中的应用1.往复运动:即物体的运动过程具有重复性、往返性,而在这一过程
中,描述运动的有关物理量多数是变化的,而往复的次数有的可能
是有限的,而有的可能最终达到某一稳定情境下的无限往复运动。2.解题策略:此类问题多涉及滑动摩擦力或其他阻力做功,其做功的
特点是与路程有关,运用牛顿运动定律及运动学公式将非常烦琐,
甚至无法解出,由于动能定理只涉及物体的初、末状态,所以用动
能定理分析这类问题可使解题过程简化。【典例2】
如图甲所示,在水平面上固定一倾角θ=37°、底端带
有挡板的足够长的斜面,斜面体底端静止一质量m=1kg的物块
(可视为质点),从某时刻起,物块受到一个沿斜面向上的拉力F
作用,拉力F随物块从初始位置第一次沿斜面向上的位移x变化的关
系如图乙所示,随后不再施加外力作用,物块与固定挡板碰撞前后
速率不变,不计空气阻力,已知物块与斜面之间的动摩擦因数μ=
0.5,sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2,求:(1)物块在上滑过程中的最大速度的大小;(计算结果可保留
根式)
解析:物块上滑过程中受拉力、摩擦力、重力、支持力
的作用,先做加速运动后做减速运动,则有FN=mgcos37°,f
=μFNF-f-mgsin37°=ma当加速度为零时,速度最大,此时F=f+mgsin37°=10N
(2)物块沿斜面上滑的最大位移的大小和物块在斜面上运动的总
路程。答案:2m
5m
解得s=5m。
如图所示,质量m=0.1kg的可视为质点的小球从距地面高H=5m处由静止开始自由下落,到达地面恰能沿凹陷于地面的半圆形槽的右端切入,半圆形槽半径R=0.4m。小球到达槽最低点时速率为10m/s,并继续沿槽壁运动直到从槽左端边缘竖直向上飞出……,如此反复,
设小球在槽壁运动时受到的摩擦力大小恒定不变,不计空气阻力及小
球与槽壁口接触时的能量损失(取g=10m/s2)。求:(1)小球第一次飞离槽后上升的高度H1;答案:4.2m
解得H1=4.2m。(2)小球最多能飞出槽外的次数。答案:6次解析:设小球能飞出槽外n次,对整个过程,由动能定理得mgH
-n×2Wf=0解得n=6.25,n只能取整数,故小球最多能飞出槽外6次。03聚焦“素养”·提能力巧学妙解应用
题型一
动能定理在单向多过程运动中的应用1.如图所示,固定斜面倾角为θ,整个斜面分为AB、BC两段,且
1.5AB=BC。小物块P(可视为质点)与AB、BC两段斜面之间的动
摩擦因数分别为μ1、μ2。已知P由静止开始从A点释放,恰好能滑动
到C点停下,那么θ、μ1、μ2三者间应满足的关系是(
)C.tanθ=2μ1-μ2D.tanθ=2μ2-μ112345678
123456782.如图所示,质量为m的小球从离地面H高处由静止释放,落到地
面,陷入泥土中h深处后停止运动,不计空气阻力,重力加速度为
g,则下列说法正确的是(
)A.小球落地时的动能等于mg(H+h)B.小球克服泥土阻力所做的功等于小球刚落到地面时的
动能C.泥土阻力对小球做的功为mg(H+h)12345678
123456783.有两条雪道平行建造,左侧相同而右侧有差异,一条雪道的右侧水
平,另一条的右侧是斜坡。某滑雪者保持一定姿势坐在雪橇上不
动,从h1高处的A点由静止开始沿倾角为θ的雪道下滑,最后停在与
A点水平距离为s的水平雪道上。接着改用另一条雪道,还从与A点
等高的位置由静止开始下滑,结果能冲上另一条倾角为α的雪道上
h2高处的E点停下。若动摩擦因数处处相同,且不考虑雪橇在路径
转折处的能量损失,则(
)
12345678
12345678题型二
动能定理在往复运动中的应用4.如图所示,ABCD是一个盆式容器,盆内侧壁与盆底BC的连接处都
是一段与BC相切的圆弧,BC是水平的,其宽度d=0.50m,盆边缘
的高度h=0.30m,在A点处放一个质量为m的小物块并让其从静止
开始下滑。已知盆内侧壁是光滑的,而盆底BC面与小物块间的动摩
擦因数μ=0.10。小物块在盆式容器内来回滑动,最后停下来,g取
10m/s2,则小物块最终的位置到B点的距离为(
)A.0.50mB.0.25mC.0.10mD.012345678解析:
设小物块在BC段通过的总路程为s,由于只有水平面上
存在摩擦力,则小物块从A点开始运动到最终静止的整个过程中,
摩擦力做功为-μmgs,而重力做功与路径无关,由动能定理得mgh
-μmgs=0,代入数据可解得s=3m,由于d=0.50m,所以,小物
块在BC段经过3次往复运动后,又回到B点,D正确。123456785.(多选)如图所示为某探究活动小组设计的节能运输系统。斜面轨
道倾角θ=37°,质量为M的集装箱与轨道间的动摩擦因数为0.5,集
装箱在轨道顶端时,自动装货装置将质量为m的货物装入箱中,之
后集装箱载着货物沿轨道无初速度滑下(货物与箱之间无相对滑
动),当轻弹簧被压缩至最短时,自动卸货装置立刻将货物卸下,
然后集装箱恰好被弹回到轨道顶端,再重复上述过程。下列说法正
确的是(
)12345678A.集装箱与弹簧没有接触时,上滑与下滑的加速度大小之比为5∶2B.集装箱与货物的质量之比为1∶4C.若集装箱与货物的质量之比为1∶1,则集装箱不能回到轨道顶端D.若集装箱与货物的质量之比为1∶6,则集装箱不能回到轨道顶端12345678
123456786.如图甲所示,质量为0.5kg的小物块从右侧滑上匀速转动的足够长
的水平传送带,其位移与时间的变化关系如图乙所示。图线的0~3
s时间内为抛物线,3~4.5s时间内为直线,t1=3s时x1=3m,t2=
4.5s时x2=0,下列说法正确的是(
)A.传送带沿逆时针方向转动B.传送带速度大小为1m/sC.物块刚滑上传送带时的速度大小为2m/sD.0~4.5s内摩擦力对物块所做的功为-3J12345678
12345678
7.如图所示,“蝴蝶”型轨道放置在水平面上,该轨道由同一竖直面内四个光滑半圆形轨道BCD、DEF、GHJ、JCK和粗糙的水平直轨道FG组成,轨道DEF、GHJ的半径均为r=1m,H、E两点与小圆弧圆心等高,轨道BCD、JCK半径均为2r,B、K两端与水平地面相切。现将质量m=1kg的小滑块从光滑水平地面上A点以不同初速度发射出去,小滑块沿轨道上滑。已知小滑块与轨道FG的动摩擦因数μ=0.5,其他阻力均不计,小滑块可视为质点,重力加速度取g=10m/s2。12345678(1)若小滑块恰能沿轨道从A点运动到K点,求小滑块在BCD半圆
轨道运动到D点时对轨道的弹力大小;答案:20N
解得F'=20N。12345678(2)若小滑块运动过程中恰好不脱离轨道,且最终能停在FG轨道
上,求小滑块从B点开始到停止运动所经过的路程(π取
3.14,结果保留两位有效数字)。答案:19m12345678
解得v2=10m/s则初速度为10m/s时,小滑块正好能过D点,且到达H点速度
为零,设从H点滑下再向右滑动x停止,有mgr-μmgx=0解得x=2r故总路程s=2πr+πr+4r+πr+x=19m。123456788.如图所示,质量m=1kg的小物块从光滑斜面上的A点由静止下滑,进入圆心为O、半径为R=1m的光滑圆弧轨道BCD(B点和D点等
高)。圆弧B点的切线与斜面重合,DE为光滑曲线轨道(该轨道与
物体以某一速度从E点平抛后的运动轨迹重合),光滑曲线轨道DE
在D点处的切线与OD垂直,曲线轨道的E端与带有挡板的光滑水平
木板平滑连接,轻质弹簧左端固定在挡板上。已知A点距斜面底端B
的距离l=2m,水平木板距离地面的高度h=0.45m,斜面的倾角θ
=37°。g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。12345678答案:38N
(1)求小物块运动到圆弧最低点C时受到的支持力FN的大小;
解得FN=38N。12345678(2)要
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