专题五应用动力学观点和能量观点解决力学压轴题及创新途径.ppt

专题五　应用动力学观点和 能量观点解决力学压轴题 高考试题中常常以能量守恒为核心考查重力、摩擦力、电场力、磁场力的做功特点，以及动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律的应用．分析时应抓住能量核心和各种力做功的不同特点，运用动能定理和能量守恒定律进行分析． 常考点一　应用动力学方法和动能定理解决多过程问题 若一个物体参与了多个运动过程，有的运动过程只涉及分析力或求解力而不涉及能量问题，则常常用牛顿运动定律求解；若该过程涉及能量转化问题，并且具有功能关系的特点，则往往用动能定理求解． 审题指导　(1)运动过程分析 自由落体运动 圆周运动 斜面上匀减速运动 (2)找出小物体最终的运动状态 从B点开始做往复运动此过程中机械能守恒 图2 (1)若要使小球经E处水平进入圆形轨道且能沿轨道运动，H至少要有多高？如小球恰能沿轨道运动，那么小球在水平面DF上能滑行多远？ (2)若小球静止释放处离B点的高度h小于(1)中H的最小值，小球可击中与圆心等高的G点，求h的值． 答案　(1)H≥0.28 m　5 m　(2)0.18 m 常考点二　用动力学和机械能守恒定律解决多过程问题 若一个物体参与了多个运动过程，有的过程只涉及运动和力的问题或只要求分析物体的动力学特点，则要用动力学方法求解；若某过程涉及到做功和能量转化问题，则要考虑应用动能定理或机械能守恒定律求解． 【典例2】 如图3甲所示，弯曲部分AB和CD是两个半径相等的四分之一圆弧，中间的BC段是竖直的薄壁细圆管(细圆管内径略大于小球的直径)，细圆管分别与上、下圆弧轨道相切连接，BC段的长度L可伸缩调节．下圆弧轨道与水平面相切，D、A分别是上、下圆弧轨道的最高点与最低点，整个轨道固定在同一竖直平面内．一小球多次以某一速度从A点水平进入轨道，从D点水平飞出．在A、D两点各放一个压力传感器，测试小球对轨道A、D两点的压力，计算出压力差ΔF.改变BC间距离L，重复上述实验，最后绘得ΔF -L的图线如图乙所示．(不计一切摩擦阻力，g取10 m/s2) 图3 (1)某一次调节后D点离地高度为0.8 m．小球从D点飞出，落地点与D点的水平距离为2.4 m，求小球过D点时速度大小． (2)求小球的质量和圆弧轨道的半径大小． 审题指导　(1)小球做平抛运动竖直高度求时间t水平方向的初速度v0. (2)小球从A点到D点，满足机械能守恒定律． (3)分别对A点和D点，应用向心力公式，求FA和FD压力差ΔF随L的函数式由图象的截距和斜率，求小球的质量m和圆弧轨道半径r. 答案　(1)6 m/s　(2)0.2 kg　0.4 m 即学即练2　如图4所示，一个斜面与竖直方向的夹角为30°，斜面的下端与第一个光滑圆形管道相切，第二个光滑圆形管道与第一个圆形管道也相切．两个光滑圆形管道粗细不计，其半径均为R，小物块可以看作质点．小物块与斜面的动摩擦因数为μ，物块由静止从某一高度沿斜面下滑，至圆形管道的最低点A时，对轨道的压力是重力的7倍．求： 图4 (1)物块到达A点时的速度； (2)物块到达最高点B时，对管道压力的大小与方向； (3)物块在斜面上滑动的时间． 常考点三　应用动力学观点和功能关系解决力学综合问题 求解相对滑动物体的能量问题的方法 (1)正确分析物体的运动过程，做好受力情况分析． (2)利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系． (3)公式Q＝Ff l相对中l相对为两接触物体间的相对位移，若物体在传送带上往复运动时，则l相对为总的相对路程． 【典例3】 如图5所示，质量为m＝1 kg的可视为质点的小物块轻轻放在水平匀速运动的传送带上的P点，随传送带运动到A点后水平抛出，小物块恰好无碰撞的沿圆弧切线从B点进入竖直光滑圆弧轨道下滑，圆弧轨道与质量为M＝2 kg的足够长的小车左端在最低点O点相切，并在O点滑上小车，水平地面光滑，当物块运动到障碍物Q处时与Q发生无机械能损失的碰撞，碰撞前物块和小车已经相对静止，而小车可继续向右运动(物块始终在小车上)，小车运动过程中和圆弧无相互作用．已知圆弧半径R＝1.0 m，圆弧对应的圆心角θ为53°，A点距水平面的高度h＝0.8 m，物块与小车间的动摩擦因数为μ＝0.1，重力加速度g＝10 m/s2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.试求： 图5 (1)小物块离开A点的水平初速度v1； (2)小物块经过O点时对轨道的压力； (3)第一次碰撞后直至静止，物块相对小车的位移和小车做匀减速运动的总时间． 图6 (1)滑块到达B端时，对轨道的压力大小； (2)小车运动2 s时，小车右端距轨道B端的距离； (3)滑块与车面间由于摩擦而产生的内能． 答案　(1)15