2019年高考物理考前冲刺30天课件与学案：第四讲 必考计算题4 动力学方法和能量观点的综合应用:55张PPT

第四讲 必考计算题4 动力学方法和能量观点的综合应用 命题点一　多过程组合问题 例1　如图1，固定在水平面上的组合轨道，由光滑的斜面、光滑的竖直半圆(半径R＝2.5 m)与粗糙的水平轨道组成；水平轨道动摩擦因数μ＝0.25，与半圆的最低点相切，轨道固定在水平面上．一个质量为m＝0.1 kg的小球从斜面上A处由静止开始滑下，并恰好能到达半圆轨道最高点D，且水平抛出，落在水平轨道的最左端B点处．不计空气阻力，小球在经过斜面与水平轨道连接处时不计能量损失，g取10 m/s2.求： 图1 (1)小球从D点抛出的速度vD； (2)水平轨道BC的长度x； (3)小球开始下落的高度h. 解析　(1)小球恰好能到达半圆轨道最高点D，此时只有重力作为向心力，即mg＝m 所以小球从D点抛出的速度 vD＝＝ m/s＝5 m/s. (2)根据竖直方向上的自由落体运动可得， 2R＝gt2， 所以运动的时间为t＝＝ s＝1 s， 水平轨道BC的长度即为平抛运动的水平位移的大小，所以x＝vDt＝5×1 m＝5 m. (3)对从A到D的过程，利用动能定理可得， mgh－μmgx－mg·2R＝mv 解得h＝7.5 m. 答案　(1)5 m/s　(2)5 m　(3)7.5 m 多过程问题的解题技巧 1．抓住物理情景中出现的运动状态和运动过程，将物理过程分解成几个简单的子过程． 2．两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带，也是解题的关键．很多情况下平抛运动的末速度的方向是解题的重要突破口． 题组阶梯突破 1．运动员驾驶摩托车做腾跃特技表演是一种刺激性很强的运动项目．如图2所示，AB是水平路面，BC是半径为20 m的圆弧，CDE是一段曲面．运动员驾驶功率始终为P＝1.8 kW的摩托车在AB段加速，通过B点时速度已达到最大vm＝20 m/s，再经t＝13 s的时间通过坡面到达E点，此刻关闭发动机水平飞出．已知人和车的总质量m＝180 kg，坡顶高度h＝5 m，落地点与E点的水平距离s＝16 m，重力加速度g＝10 m/s2.如果在AB段摩托车所受的摩擦阻力恒定，且不计空气阻力，求： 图2 (1)AB段摩托车所受摩擦阻力的大小； (2)摩托车过圆弧B点时受到地面支持力的大小； (3)摩托车在沿BCDE冲上坡顶的过程中克服摩擦阻力做的功． 答案　(1)90 N　(2)5 400 N　(3)27 360 J 解析　(1)摩托车在水平面上已经达到了最大速度，牵引力与阻力相等．则 P＝Fvm＝Ffvm. Ff＝＝90 N. (2)摩托车在B点，由牛顿第二定律得： FN－mg＝m， FN＝m＋mg＝5 400 N. (3)对摩托车的平抛运动过程，有 t1＝＝1 s， 平抛的初速度v0＝＝16 m/s，摩托车在斜坡上运动时，由动能定理得 Pt－Wf－mgh＝mv－mv， 解得Wf＝27 360 J. 2．如图3所示，半径R＝0.4 m的光滑圆弧轨道BC固定在竖直平面内，轨道的上端点B和圆心O的连线与水平方向的夹角θ＝30°，下端点C为轨道的最低点且与粗糙水平面相切，一根轻质弹簧的右端固定在竖直挡板上．质量m＝0.1 kg的小物块(可视为质点)从空中A点以v0＝2 m/s的速度被水平抛出，恰好从B点沿轨道切线方向进入轨道，经过C点后沿水平面向右运动至D点时，弹簧被压缩至最短，C、D两点间的水平 图3 距离L＝1.2 m，小物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2.求： (1)小物块经过圆弧轨道上B点时速度vB的大小． (2)小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力大小． (3)弹簧的弹性势能的最大值Epm. 答案　(1)4 m/s　(2)8 N　(3)0.8 J 解析　(1)小物块恰好从B点沿切线方向进入轨道，由几何关系有vB＝＝4 m/s. (2)小物块由B点运动到C点，由动能定理有 mgR(1＋sin θ)＝mv－mv 在C点处，由牛顿第二定律有FN－mg＝m 解得FN＝8 N 根据牛顿第三定律，小物块经过圆弧轨道上C点时对轨道的压力FN′大小为8 N. (3)小物块从B点运动到D点，由能量守恒定律有Epm＝mv＋mgR(1＋sin θ)－μmgL＝0.8 J. 命题点二　传送带模型问题 例2　如图4所示，传送带与地面的夹角θ＝37°，A、B ... ...