高考物理一轮复习 小专题 应用动力学观点和能量观点突破力学压轴题教案（含解析）沪科版-沪科版高三全册物理教案VIP免费

第5课时(小专题)应用动力学观点和能量观点突破力学压轴题突破一应用动力学和能量观点分析直线、平抛和圆周运动组合问题这类模型一般不难，各阶段的运动过程具有独立性，只要对不同过程分别选用相应规律即可，两个相邻的过程连接点的速度是联系两过程的纽带。很多情况下平抛运动末速度的方向是解决问题的重要突破口。【典例1】如图1所示，将一质量m＝0.1kg的小球自水平平台顶端O点水平抛出，小球恰好无碰撞地落到平台右侧一倾角为α＝53°的光滑斜面顶端A并沿斜面下滑，斜面底端B与光滑水平轨道平滑连接，小球以不变的速率过B点后进入BC部分，再进入竖直圆轨道内侧运动。已知斜面顶端与平台的高度差h＝3.2m，斜面高H＝15m，竖直圆轨道半径R＝5m。取sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，g＝10m/s2，求：图1(1)小球水平抛出的初速度v0及斜面顶端与平台边缘的水平距离x；(2)小球从平台顶端O点抛出至落到斜面底端B点所用的时间；(3)若竖直圆轨道光滑，小球运动到圆轨道最高点D时对轨道的压力。解析(1)小球做平抛运动落至A点时，由平抛运动的速度分解图可得：v0＝由平抛运动规律得：v＝2ghh＝gt，x＝v0t1联立解得：v0＝6m/s，x＝4.8m(2)小球从平台顶端O点抛出至落到斜面顶端A点，需要时间t1＝＝0.8s小球在A点的速度沿斜面向下，速度大小vA＝＝10m/s从A点到B点由动能定理得mgH＝mv－mv解得vB＝20m/s小球沿斜面下滑的加速度a＝gsinα＝8m/s2由vB＝vA＋at2，解得t2＝1.25s小球从平台顶端O点抛出至落到斜面底端B点所用的时间t＝t1＋t2＝2.05s(3)水平轨道BC及竖直圆轨道均光滑，小球从B点到D点，由动能定理可得－2mgR＝mv－mv在D点由牛顿第二定律可得：N＋mg＝m联立解得：N＝3N由牛顿第三定律可得，小球在D点对轨道的压力N′＝3N，方向竖直向上答案(1)6m/s4.8m(2)2.05s(3)3N，方向竖直向上【变式训练】1．(2014·高考押题卷五)如图2所示，用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内，其弯曲部分是由两个半径均为R＝0.2m的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径)。轨道底端A与水平地面相切，顶端与一个长为l＝0.9m的水平轨道相切B点。一倾角为θ＝37°的倾斜轨道固定于右侧地面上，其顶点D与水平轨道的高度差为h＝0.45m，并与其它两个轨道处于同一竖直平面内。一质量为m＝0.1kg的小物体(可视为质点)在A点被弹射入“S”形轨道内，沿轨道ABC运动，并恰好从D点无碰撞地落到倾斜轨道上。小物体与BC段间的动摩擦因数μ＝0.5。(不计空气阻力。g取10m/s2。sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)图2(1)小物体从B点运动到D点所用的时间；(2)小物体运动到B点时对“S”形轨道的作用力大小和方向；(3)小物体在A点获得的动能。解析(1)小物体从C点到D点做平抛运动，有vy＝＝3m/stanθ＝解得vC＝4m/s小物体做平抛运动的时间为t1＝＝0.3s小物体从B到C做匀减速直线运动，由牛顿第二定律得μmg＝ma由运动学公式得v－v＝－2al代入数据解得vB＝5m/s小物体做匀减速直线运动的时间为t2＝－＝0.2s小物体从B点运动到D点所用的总时间为t＝t1＋t2＝0.5s(2)小物体运动到B点时，设其受到轨道的作用力方向向下，由牛顿第二定律得N＋mg＝m解得N＝11.5N由牛顿第三定律得对轨道的作用力大小N′＝N＝11.5N方向竖直向上(3)小物体从A运动到B点的过程，由机械能守恒定律得EkA＝4mgR＋mv解得EkA＝2.05J答案(1)0.5s(2)11.5N竖直向上(3)2.05J突破二应用动力学和能量观点分析传送带、滑块——滑板模型1．方法技巧若一个物体或多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；若某过程涉及做功和能量转化问题，则要考虑应用动能定理、机械能守恒定律或功能关系求解。2．解题模板【典例2】(2014·牡丹江一模)如图3所示，x轴与水平传送带重合，坐标原点O在传送带的左端，传送带长L＝8m，匀速运动的速度v0＝5m/s。一质量m＝1kg的小物块，轻轻放在传送带上xP＝2m的P点。小物块随传送带运动到Q点后冲上光滑斜面且刚好到达N点(小物块到达N点后被收集，不再滑下)。若小物块经过Q处无机械能损失，小物块与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g＝10m/s2。求：图3(1)N点的纵坐...