2020年高考物理一轮复*第6章机械能及其守恒定律热点专题三第28讲应用力学两大观点解决两类模型问题课件

发布于:2021-10-27 16:17:29

热点专题(三) 第28讲 应用力学两大观点解决两类模型问题 热点一 传送带模型问题 1.模型分类:水*传送带问题和倾斜传送带问题。 (1)两类问题的求解关键、分析流程相同,功能关系相*,倾斜传送带 问题涉及到重力做功和重力势能的变化。 (2)倾斜传送带问题中须注意物体在倾斜传送带上所受摩擦力的性质、 大小、方向以及与物体所受重力沿传送带斜面分力的大小、方向关系。 2.传送带模型问题的设问角度 (1)动力学角度:首先要正确分析物体的运动过程,做好受力分析,然 后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移, 找出物体和传送带之间的位移关系。 (2)能量角度:求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动 而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等,常依据功能关系或 能量守恒定律求解。 模型1 [例1] 水*传送带问题 (多选)如图所示,水*绷紧的传送带AB长L=6 m,始终以恒定 kg,物块与传送 ) 速率v1=4 m/s运行。初速度大小为v2=6 m/s的小物块(可视为质点)从与传送 带等高的光滑水*地面上经A点滑上传送带。小物块m=1 带间动摩擦因数μ=0.4,g取10 m/s2。下列说法正确的是( A.小物块可以到达B点 B.小物块不能到达B点,但可返回A点,返回A点速度为4 m/s C.小物块向左运动速度减为0时相对传送带滑动的距离达到最大 D.小物块在传送带上运动时,因相互间摩擦力产生的热量为 50 J 解析 小物块在水*方向运动过程,由牛顿第二定律得μmg=ma,解 m/s2,若小物块从右端滑上传送带后速度可以减为零,设速度 得a=μg=4 2 2 v 6 2 2 减为零时的位移是x,则0-v2=-2ax,解得x= = m=4.5 m<6 m, 2a 2× 4 所以小物块不能到达B点,故A错误;小物块不能到达B点,速度减为零后反 向做匀加速运动,当速度等于传送带速度v1后匀速运动,返回A点速度为4 m/s,故B正确;小物块不能到达B点,速度减为零后反向做匀加速运动的过 程相对于传送带继续向左运动,所以小物块向左运动速度减为 0时相对传送 解析 带滑动的距离没有达到最大,故C错误;小物块向右匀加速的过程中的位移 2 v2 4 1 x′ = = m=2 m,当速度等于传送带速度v1时,经历的时间t= 2a 2× 4 -v1-v2 =2.5 s,该时间内传送带的位移s=v1t=4×2.5 m=10 m,所以小 -a 物块相对于传送带的位移Δx=s+(x-x′)=10 m+(4.5-2) m=12.5 m,小 物块在传送带上运动时,因相互间摩擦力产生的热量为 Q=μmg·Δx=50 J, 故D正确。 答案 BD 答案 解析 方法感悟 1.传送带模型问题的关键 求解的关键在于认真分析物体与传送带的相对运动情况,从而确定其是 否受到滑动摩擦力作用。如果受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方 向,然后根据物体的受力情况确定物体的运动情况。当物体速度与传送带速 度相等时,物体所受的摩擦力有可能发生突变。 2.传送带模型问题的分析流程 模型2 [例2] 倾斜传送带问题 如图所示,传送带与水*面之间的夹角为θ=30° ,其上A、B两 点间的距离为l=5 m,传送带在电动机的带动下以v=1 m/s的速度匀速运 动。现将一质量为m=10 kg的小物体(可视为质点)轻放在传送带上的A点, 3 已知小物体与传送带之间的动摩擦因数μ= ,在传送带将小物体从A点传 2 送到B点的过程中,求:(g取10 m/s2) (1)传送带对小物体做的功; (2)电动机做的功。 解析 (1)小物体刚开始运动时,根据牛顿第二定律有 μmgcosθ-mgsinθ=ma g 解得小物体上升的加速度为a= =2.5 m/s2 4 当小物体匀加速到v=1 m/s时,小物体的位移为 v2 x= =0.2 m<5 m 2a 之后小物体以v=1 m/s的速度匀速运动到B点 由功能关系得,传送带对小物体做的功等于小物体机械能的增加量,即 1 2 W=ΔEk+ΔEp= mv +mglsinθ=255 J。 2 解析 (2)电动机做的功等于小物体的机械能的增加量和小物体与传送带间因 摩擦产生的热量Q之和,由v=at得 v t= a =0.4 s v 相对位移x′=vt- t=0.2 m 2 摩擦产生的热量Q=μmgx′cosθ=15 J 故电动机做的功为W电=W+Q=270 J。 答案 (1)255 J (2)270 J 解析 答案 方法感悟 传送带模型问题的功能关系分析 (1)功能关系分析:W=ΔEk+ΔEp+Q。 (2)对W和Q的理解 ①传送带做的功:W=Ffx传; ②产生的内能Q=Ffx相对。 1.(2018· 安徽师大附中模拟)(多选)如图所示,质量m=1 kg 的物体从 高为h=0.2 m的光滑轨道上P点由静止开始下滑,滑到水*传送带上的A 点,物体和传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2,传送带AB之间的距离为L= 5 m,传送带一直以v=4 m/s的速度匀速运动,则(g取10 m/s )( 2 ) A.物体从A运动到B的时间是1.5 s B.物体从A运动到B的过程中,摩擦力对物体做功为2 J C.物体从A运动到B的过程中,产生的热量为2 J D.物体从A运动到B的过程中,带动传送带转动的电动机多做的功为 10 J 答案 AC 答案 解析 设物体下滑到A点的速度为v0,在从P滑到A的过程,由机械能守 1 2 恒定律有: mv0=mgh,代入数据得:v0= 2gh=2 m/s<v=4 m/s,则物体 2 滑上传送带后,在滑动摩擦力的作用下做匀加速运动,加速度大小为 a= v- v0 μmg 2 m =μg=2 m/s ;当物体的速度与传送带的速度相等时用时:t1= a = 4- 2 v0+v 2+ 4 s=1 s,匀加速运动的位移x

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