人教版高考物理一轮总复习精品课件 第五章 机械能 研专项 素养升级.ppt

二、重要科学思维方法指导:能量观点在曲线运动中的应用整体概述对曲线运动中的一段过程进行研究时,经常用能量的观点进行研究,特别是研究曲线运动的两个状态的速度关系时,经常用动能定理、机械能守恒和能量守恒分析它们的关系。考向分析本模型主要考查点主要有两个方面,一是“平抛运动与能量观点的综合”,二是“圆周运动与能量观点的综合”。案例探究典例2.(2021北京卷)秋千由踏板和绳构成,人在秋千上的摆动过程可以简化为单摆的摆动,等效“摆球”的质量为m,人蹲在踏板上时摆长为l1,人站立时摆长为l2。不计空气阻力,重力加速度大小为g。(1)如果摆长为l1,“摆球”通过最低点时的速度为v,求此时“摆球”受到拉力FT的大小。(2)在没有别人帮助的情况下,人可以通过在低处站起、在高处蹲下的方式使“摆球”摆得越来越高。a.人蹲在踏板上从最大摆角θ1开始运动,到最低点时突然站起,此后保持站立姿势摆到另一边的最大摆角为θ2。假定人在最低点站起前后“摆球”摆动速度大小不变,通过计算证明θ2θ1。b.实际上人在最低点快速站起后“摆球”摆动速度的大小会增大。随着摆动越来越高,达到某个最大摆角θ后,如果再次经过最低点时,通过一次站起并保持站立姿势就能实现在竖直平面内做完整的圆周运动,求在最低点“摆球”增加的动能ΔEk应满足的条件。解题指导对人在最低点受力分析,由圆周运动的特点列式求拉力的大小;对人下摆过程和上摆过程列机械能守恒的表达式比较摆角的变化;人要做完整的圆周运动,在最高点的最小速度为,然后对人从最低点到最高点由能量守恒列式求增加的动能。总结提升处理曲线运动与能量观点的综合问题时,一是要根据曲线运动的处理方法进行分析,比如平抛运动、斜抛运动问题需要用运动的合成与分解的方法处理,圆周运动问题需要用圆周运动的条件,涉及运动过程中两个状态的速度关系时,可考虑用功能关系列式。创新训练3.如图所示,在同一竖直平面内,一轻质弹簧静止放于光滑斜面上,其一端固定,另一端恰好与水平线AB平齐;长为L的轻质细绳一端固定在O点,另一端系一质量为m的小球,将细绳拉至水平,此时小球在位置C。现由静止释放小球,小球到达最低点D时,细绳刚好被拉断,D点与AB相距h;之后小球在运动过程中恰好与弹簧接触并沿斜面方向压缩弹簧,弹簧的最大压缩量为x,不计空气阻力,试求:(1)细绳所能承受的最大拉力F;(2)斜面倾角θ的正切值;(3)弹簧所获得的最大弹性势能Ep。本课结束研专项素养升级第五章一、典型物理模型指导突破:应用机械能守恒定律分析非质点模型整体概述1.模型特点在应用机械能守恒定律处理实际问题时,经常遇到像“链条”“液柱”类的物体,其在运动过程中将发生形变,其重心位置相对物体也发生变化,因此这类物体不能再看成质点来处理。2.解题思路物体虽然不能看成质点来处理,但因只有重力做功,物体整体机械能守恒。一般情况下,可将物体分段处理,确定质量分布均匀的各部分的重心位置,根据初末状态物体重力势能的变化列式求解。考向分析本模型主要考查点有三个方面,一是“液柱”类问题,二是“链条”类问题,三是“过山车”类问题,这三类问题都不是常规问题,因此对学生的难度较大,常以选择题的形式考查。案例探究典例1.如图所示,露天娱乐场空中列车是由许多节完全相同的车厢组成,列车先沿光滑水平轨道匀速行驶,然后滑上一固定的半径为R的空中圆形光滑轨道,若列车全长为L(L2πR),R远大于一节车厢的长度和高度,那么列车在运行到圆形光滑轨道前的速度至少要多大,才能使整个列车安全通过固定的圆形轨道(车厢间的距离不计)。解题指导列车占满整个轨道时,列车的重力势能最大,列车的动能最小,列车的速度至少为,在轨道上部分列车的重心在圆心,对全过程由机械能守恒列式求出初速度的大小。总结提升(1)物体虽然不能看作质点,但因只有重力做功,物体整体机械能守恒。(2)在确定物体重力势能的变化量时,要根据情况,将物体分段处理,确定好各部分的重心及重心高度的变化量。(3)分析非质点类物体的动能时,要看物体各部分是否都在运动,运动的速度大小是否相同,若相同,则物体的动能才可表示为创新训练1.(2021福建泉州高三三模)如图,总长为l、质量为m的均匀软绳对称地挂在轻小滑轮上,用细线将质量也为m的物块与软绳连接。将物块由静止释放,直到软绳刚好全部离开滑轮,不计一切摩擦,重力加速度为g,则()答案D2.如图所示,粗细均匀,两端开口的U形管内装有同种液体、开始时两边液面高度差为h,管中液柱总长度为4h,后来让液体自由流动,当两液面高度相等时,右侧液面下降的速度为()答案A