高考物理一轮总复习精品课件 第5章 机械能 专题提升课8 动能定理在多过程问题中的应用 (3).ppt

块沿任一轨道下滑,经过C点的速度大小相同,C正确;物块沿轨道Ⅱ由静止下滑,根据动能定理,依题意有mgh-μmgL=0,可知物块沿轨道Ⅱ由静止下滑,最后停在E点,D错误。2.(2022广东华南师大附中期末)如图所示,质量m=1kg的小物块从光滑斜面上的A点由静止下滑,进入圆心为O、半径为R=1m的光滑圆弧轨道BCD(B点和D点等高)。圆弧B点的切线与斜面重合,DE为光滑曲线轨道(该轨道与物体以某一速度从E点平抛后的运动轨迹重合),光滑曲线轨道DE在D点处的切线与OD垂直,曲线轨道的E端与带有挡板的光滑水平木板平滑连接,轻质弹簧左端固定在挡板上。已知A点距斜面底端B的距离l=2m,水平木板距离地面的高度h=0.45m,斜面的倾角θ=37°。g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。(1)求小物块运动到圆弧最低点C时受到的支持力FN的大小。(2)要使小物块从D点沿轨道运动到E点的过程中对轨道刚好没有压力,求小物块释放点距B点的距离d(计算结果保留两位有效数字)。(3)若斜面不光滑且动摩擦因数μ=0.1,小物块仍从A点下滑,求整个过程中小物块沿斜面滑行的总路程s。答案(1)38N(2)2.1m(3)15m(2)要使物体由D点运动到E点对轨道没有压力作用,看作物体由D到E做平抛运动逆运动,即物块运动到E点时的速度为平抛运动的初速度,在D点处,根据平抛运动规律(3)整个过程中根据动能定理有mglsinθ-μmgscosθ=0解得s=15m。考点二动能定理在往复运动问题中的应用(名师破题)在有些问题中物体的运动过程具有重复性、往返性,而在这一过程中,描述运动的物理量多数是变化的,而且重复的次数又往往是无限的或者难以确定的,求解这类问题时若运用牛顿运动定律及运动学公式将非常繁琐,甚至无法解出。由于动能定理只与物体的初、末状态有关而不计运动过程的细节,所以用动能定理分析这类问题可使解题过程简化。典例2.(2023湖南衡阳模拟)如图所示,装置由AB、BC、CD三段轨道组成,轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接,其中轨道AB段和CD段是光滑的,水平轨道BC的长度x=5m,轨道CD足够长且倾角θ=37°,A、D两点离轨道BC的高度分别为h1=4.30m,h2=1.35m。现让质量为m的小滑块(可视为质点)自A点由静止释放,已知小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.5,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,求:(1)小滑块第一次经过D点时的速度大小。(2)小滑块第一次与第二次经过C点的时间间隔。(3)小滑块最终停止的位置到B点的距离。审题指导关键词句获取信息轨道交接处均由很小的圆弧平滑连接连接处动能不损失,速度大小不变轨道AB段和CD段是光滑的,小滑块与轨道BC间的动摩擦因数μ=0.5在轨道AB段和CD段滑块做匀变速直线运动且机械能不损失,在轨道BC上动能转化为内能轨道CD足够长且倾角θ=37°可求CD段匀变速运动的加速度(不离开斜面)小滑块第一次经过D点时的速度大小D点不是CD段运动的最高点小滑块第一次与第二次经过C点的时间间隔即滑块第一次在CD段往返运动的时间间隔思维点拨(1)应用动能定理求各点速度;(2)应用牛顿第二定律和运动学公式求滑块第一次与第二次经过C点的时间间隔;(3)全过程应用动能定理求出BC轨道上的总路程,再根据BC长度确定滑块最终位置。答案(1)3m/s(2)2s(3)1.4m由对称性可知小滑块从最高点滑回C点的时间t1=t2=1s故小滑块第一次与第二次通过C点的时间间隔t=2s。(3)设小滑块在水平轨道上运动的总路程为x总,对小滑块运动全过程应用动能定理有mgh1-μmgx总=0代入数据解得x总=8.6m故小滑块最终停止的位置距B点的距离为2x-x总=1.4m。规律方法利用动能定理求解往复问题时,首先要正确分析研究对象的受力情况和各力的做功情况,确定物体的最终状态,最后根据动能定理列方程求解。由于运动的重复性、往返性,特别要注意恒力做功(如重力、电场力做功)只与在该力方向上的位移有关,而大小不变方向始终与速度方向相反的力做功(如空气阻力、摩擦阻力做功)等于力与路程的乘积。对点演练3.(2022广东博罗中学模拟)质量为m的物块以一定初速度滑上倾角为30°的足够长斜面,返回出发位置时速率变为原来的一半。已知重力加速度为g,则物块与斜面之间的滑动摩擦力大小为()答案C4.(2022河南洛阳模拟)如图所示,从高台边A点以某速度水平飞出的小物块(可看作质点),恰能从固定在某位置的光滑圆弧轨道CDM的左端C