2013届高考物理一轮复习课件：专题：应用动力学和能量观点处理多过程问题(人教版)

专题应用动力学和能量观点处理多过程问题AhBCRω53°37°力学多过程问题Lvv0αv0vydβvrEB电磁学多过程问题类平抛匀速直线匀圆带电粒子在电磁场中作周期性运动1．在高考理综中，力学综合题均为“多过程”现象或多物体系统．解决手段有二：一是力与运动的关系，主要是牛顿运动定律和运动学公式的应用；二是功能关系与能量守恒，主要是动能定理和机械能守恒定律等规律的应用。2．解答的关键是正确拆分物理过程，洞察各个子过程的内在联系，各个击破。3．力学综合题物理方程多，运算较为复杂，有时会出现临界值、极值，可能涉及三角函数、不等式等数学知识，数学技能要求较高。高考要求多过程构成部件1、匀速直线运动、匀变速直线运动模型00v0v仅受重力2、平抛运动、类平抛运动模型3、圆周运动模型多过程问题的解决思路一、“合”——初步了解全过程，构建大致运动图景三、“合”——找到子过程的联系，寻找解题方法二、“分”——将全过程进行分解，分析每个过程的规律分析要点:1题目中有多少个物理过程？2每个过程物体做什么运动？3每种运动满足什么物理规律？4运动过程中的一些关键位置(时刻)是哪些?突破考点一：用动能定理和动力学方法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．【考点解读】例1.如图所示，在竖直面内有一光滑水平直轨道与半径为R＝0.4m的光滑半圆形轨道在半圆的一个端点B相切，半圆轨道的另一端点为C。在直轨道上距B为1.0m的A点，有一可看做质点、质量为m＝0.1kg的小物块处于静止状态。现用水平恒力F=1.25N将小物块推到B处后撤去，小物块沿半圆轨道运动到C处后，落回到水平面上，取g＝10m/s2。求：小物块落地点到B点的水平距离。FCBARO匀加直牛顿第二定律+运动学(或动能定理)变速圆周运动平抛运动机械能守恒定律(或动能定理)平抛运动规律运动状态物理规律过程由A到B离开C以后由B到C关键位置：B、C分析:FCBARO解：（1）小物块从A到B做匀变速直线运动，设小物块在B点的速度为vB，由牛顿第二定律有221BmvFs解得:vB=5m/s或由动能定理F=ma由运动学vB2=2asFCBARO（3）小物块离开C是平抛运动。tvxC2212gtRy（2）小物块从B到C做变速圆周运动，设小物块在C点的速度为vC，由机械能守恒定律有2221221CBmvRmgmv解得:x=1.2m或由动能定理2221212BCmvmvRmg解得:vC=3m/sFCBARO全过程处理：抓住整个过程的初、末状态，利用能量的观点解决问题。两种方法“分段”处理全过程处理同时要有全过程的观点:FCBARO小球从A到C由动能定理有2212CFmvmgRW变形应用例2(2010·浙江理综·22)如图1所示，在一次国际城市运动会中，要求运动员从高为H的平台上A点由静止出发，沿着动摩擦因数为μ的滑道向下运动到B点后水平滑出，最后落在水池中．设滑道的水平距离为L，B点的高度h可由运动员自由调节(取g＝10m/s2)．求：(1)运动员到达B点的速度与高度h的关系．(2)运动员要达到最大水平运动距离，B点的高度h应调为多大？对应的最大水平距离smax为多少？(3)若图中H＝4m，L＝5m，动摩擦因数μ＝0.2，则水平运动距离要达到7m，h值应为多少？①指明初状态②物体离开B点后做平抛运动，可运用平抛规律求解③求解最值的两种方法：利用二次函数求最值和利用基本不等式求最值图1(1)vB＝2g(H－h－μL)(2)h＝H－μL2smax＝H－μL＋L(3)2.62m或0.38m突破考点二：应用机械能守恒定律和动力学方法解决多过程问题【考点解读】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．例3如图2所示，水平传送带AB的右端与在竖直面内用内径光滑的钢管弯成的“9”形固定轨道相接，钢管内径很小．传送带的运行速度v0＝4.0m/s，将质量m＝0.1kg的可看做质点的滑块无初速度地放在传送带的A端．已知传送带长度L＝4.0m，“9”字全高H＝0.6m，“9”字上半部分圆弧半径R＝0.1m，滑块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度g＝10m/s2，求：(1)滑块从传送带A端运动到B端所需要的时间；(2)滑块滑到轨道最高点C时对轨道作用力的大小和方向．图2(1)2s(2)3N，方向竖直向上考点三综合应用动能定理和机械能守恒定律解题例3如图4所示，是某公园设计的一个游乐设施，所有轨道均光滑，AB面与水平面成一定夹角．一无动力小滑车质量为m＝10kg，沿斜面轨道由静止滑下，然后滑入第一个圆形轨道内侧，其轨道半径R＝2.5m，不计通过B点时的能量损失，根据设计要求，在圆轨道最低点与最高点各放一个压力传感器，测试小滑车对轨道的压力，并通过计算机显示出来．小滑车到达第一个圆形轨道最高点C处时刚好对轨道无压力，又经过水平轨道滑入第二个圆形轨道内侧，其轨道半径r＝1.5m，然后从水平轨道飞入水池内，水面离水平轨道的距离为h＝5m，g取10m/s2，小滑车在运动全过程中可视为质点．求：(1)小滑车在第一个圆形轨道最高点C处的速度vC的大小；(2)在第二个圆形轨道的最高点D处小滑车对轨道压力FN的大小；(3)若在水池内距离水平轨道边缘正下方的E点s＝12m处放一气垫(气垫厚度不计)，要使小滑车既能安全通过圆形轨道又能落到气垫上，则小滑车至少应从离水平轨道多高的地方开始下滑？图4(1)5m/s(2)333.3N(3)7.2m专题5课堂探究·突破考点2010如图，四分之一圆轨道OA与水平轨道AB相切，它们与另一水平轨道CD在同一竖直面内，圆轨道OA的半径R＝0.45m，水平轨道AB长s1＝3m，OA与AB均光滑．一滑块从O点由静止释放，当滑块经过A点时，静止在CD上的小车在F＝1.6N的水平恒力作用下启动，运动一段时间后撤去力F，当小车在CD上运动了s2＝3.28m时速度为v＝2.4m/s，此时滑块恰好落入小车中．已知小车质量M＝0.2kg，小车与CD间的动摩擦因数μ＝0.4(g取10m/s2)求：(1)恒力F的作用时间t；(2)AB与CD的高度差h．vavaFV1S2XaVS1V=2.4解析(1)设小车在F作用时，运动位移为s，运动的末速度为v′，由牛顿第二定律得：F－μMg＝Ma1由运动学规律得s＝12a1t2，v′＝a1t撤去F后，小车的运动时间为t2，由牛顿第二定律得－μMg＝Ma2由运动学规律得v2－v′2＝2a2(s2－s)v′－v＝a2t2解得t＝1s，t2＝0.4s．(2)滑块在OA轨道上运动的过程中，机械能守恒，有mgR＝12mvA2在AB上的运动时间为t1，由运动规律得：s1＝vA·t1平抛运动时，有h＝12gt32由题意得t3＋t1＝t＋t2解得h＝0．8m．