高考物理二轮复习 第10讲　专题5B能量和动量知识在力学中的应用（问题突破）.ppt

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1、物理（广东）第1讲　能量和动量知识在力学中的应用专题五　能量与动量1．变力作用下的直线运动问题【例1】如图511所示，一辆质量为6t的汽车，额定功率为90kW，以a=2m/s2的加速度在平直公路从静止启动，车受的阻力为车重的0.05倍，g取10m/s2.问：图511(1)汽车做匀加速运动的时间有多长？(2)汽车能够达到的最大速度是多少？(3)若汽车从达到额定功率时起经86.4s而达到最大速度，则汽车在这段时间中前进了多远？(4)汽车的速度是20m/s时，它的加速度是多少？【解析】(1)匀加速运动时，F牵-0.05mg=ma得F牵=ma+0.05mg=(2+0.05×10

2、)×6000N=15000N由P额=F牵v1可求得匀加速运动的最大速度v1=6m/s由v1=at1得汽车做匀加速运动的时间为t1=3s；(2)当F牵=0.05mg时，a=0，汽车能够达到的最大速度vm==m/s=30m/s汽车启动过程分为三个阶段：第一阶段是匀加速运动过程，过程结束时，恰达到最大功率．第二个阶段是保持恒定的最大功率做加速度逐渐减少的变加速运动，最后当牵引力等于阻力时，汽车保持最大速度做匀速运动．对于变加速运动过程，牛顿定律和匀变速直线运动规律无法解答，而用动能定理便能轻而易举地解决，这就是应用动能定理的好处．电动机通过一绳子吊起质量为8kg的物体，绳的拉

3、力不能超过120N，电动机的功率不能超过1200W，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90m(已知此物体在被吊高接近90m时，已开始以最大速度匀速上升)所需时间为多少？【解析】此题可以用机车启动类问题的思路，即将物体吊高分为两个过程处理：第一过程是以绳所能承受的最大拉力拉物体，使物体以最大加速度匀加速上升，第一个过程结束时，电动机刚达到最大功率．第二个过程是电动机一直以最大功率拉物体，拉力逐渐减小，当拉力等于重力时，物体开始匀速上升．2．动能定理的综合应用动能定理揭示了物体动能变化的原因及动能变化量大小与合外力对物体所做的总功的关系．动能定理的研究对象是单个质点，或者是

4、可看做单个质点的系统．动能定理既适用于物体的直线运动，也适用于曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功；力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用．若物体的运动过程包含几个不同的过程，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以将全程作为一个整体考虑．【例1】如图512所示，物体在离斜面底端4m处由静止滑下，若动摩擦因数均为0.5，斜面倾角为37°，斜面与平面间由一小段圆弧连接，求物体能在水平面上滑行多远？【解析】物体在斜面上受重力mg、支持力FN1、摩擦力F1的作用，沿斜面加速下滑(因μ=0.5

5、至停止．解法一：对物体在斜面上和平面上进行受力分析，如图所示，知下滑阶段：对这种多过程问题，既可以分段利用动能定理列方程求解，也可以对全过程利用动能定理列方程求解，解题时可根据具体情况选择使用，一般情况下，对全过程列方程简单些．如图513所示，质量为m的小车在水平恒力F推动下，从山坡底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B，获得速度为v，AB的水平距离为s.下列说法不正确的是()A．小车克服重力所做的功是mghB．合力对小车做的功是mv2C．推力对小车做的功是Fs-mghD．阻力对小车做的功是mv2+mgh-Fs【解析】3．机械能守恒定律的综合应用【例3】(2010·安徽卷

6、)伽利略曾设计如图514所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点．如果在E或F处钉钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点．这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时，其末速度的大小()A．只与斜面的倾角有关B．只与斜面的长度有关C．只与下滑的高度有关D．只与物体的质量有关【解析】伽利略的理想斜面和摆球实验，斜面上的小球和摆线上的小球好像“记得”起自己的起始高度，实质是动能与势能的转化过程中，总能量不变．物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑

7、时，高度越大，初始的势能越大，转化后的末动能也就越大，速度越大．选项C正确．【例4】如图515所示，半径R=0.40m的光滑半圆环轨道处于竖直平面内，半圆环与粗糙的水平地面相切于圆环的端点A.一质量m=0.10kg的小球，以初速度v0=7.0m/s在水平地面上向左做加速度a=3.0m/s2的匀减速直线运动，运动4.0m后，冲上竖直半圆环，最后小球落在C点，求A、C间的距离．(取重力加速度g=10m/s2)机械能守恒定律方程往往只涉及过程的初、末状态，不必考虑中间过程的细节，这使问题解决变得简单快捷．列机械能守恒定律方程之前，须先确定零势能