2026届高考物理一轮复习课件 第六章 第7讲 小专题 动力学和能量观点的综合应用

这是一份2026届高考物理一轮复习课件 第六章 第7讲 小专题 动力学和能量观点的综合应用，共47页。PPT课件主要包含了考点一，考点二，“滑块木板”模型，考点三，1CD段长度x，方法总结，满分60分，课时作业，基础对点练，综合提升练等内容，欢迎下载使用。
传送带模型中的动力学和能量问题
1.传送带问题的分析方法(1)动力学角度:首先要正确分析物体的运动过程,作好受力分析,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。(3)注意:当物体与传送带速度相同时,摩擦力往往发生突变。
2.传送带问题涉及的功能关系(1)传送带克服摩擦力做的功:W=Ffx传。(2)系统产生的内能:Q=Ffx相对。(3)功能关系分析:W=ΔEk+ΔEp+Q。
[例1] 【水平传送带模型】 (2025·湖南岳阳开学考试)如图,一大型工厂内足够长的水平传送带左端有一个与传送带等高的光滑平台,二者平滑连接于A点,传送带始终以大小为v=3 m/s的速度逆时针匀速转动,在平台上一工件以水平向右、大小为v0=6 m/s的速度从A点冲上传送带。已知工件的质量为m=2 kg且可视为质点,工件与传送带间的动摩擦因数为μ=0.5,重力加速度大小g取10 m/s2。下列说法错误的是(　　)[A] 工件在传送带上向右运动的最大距离为3.6 m[B] 工件在传送带上运动的时间为2.7 s[C] 工件在传送带上留下的划痕长度为8.1 m[D] 工件在传送带上运动的整个过程中系统因摩擦产生的热量为72 J
[例2] 【倾斜传送带模型】 (2024·江苏南通期中)如图所示,足够长的传送带与水平面夹角为θ,以速度v0逆时针匀速转动,在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块,取最高点为零势能位置,则小木块的速度v、重力势能Ep、动能Ek、机械能E随时间t变化的图像可能正确的是(　　)
[A] [B] [C] [D]
1.“滑块—木板”模型问题的分析方法(1)动力学分析:分别对滑块和木板进行受力分析,根据牛顿第二定律求出各自的加速度;根据各自的运动情况利用运动学规律求解速度、位移、运动时间等。(2)功和能分析:对滑块和木板分别运用动能定理,或者对系统运用能量守恒定律。
2.三个位移的应用(如图所示)(1)求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑。(2)求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移x板。(3)求摩擦生热时用相对位移Δx。
[例3] 【滑块—木板模型动力学和能量分析】 如图甲所示,质量为m的长木板静止在光滑的水平面上,质量为m的小铅块以水平速度v0滑上木板的左端,恰能滑至木板右端与木板相对静止。如图乙所示,将木板分成质量分别为m1、m2的1、2两部分,铅块的初速度不变,铅块与木板间的动摩擦因数为μ。则(　　)[A] 当m1=m2时,铅块在木板1上滑行,两板间的作用力为μmg[B] 当m1=m2时,铅块能滑到木板2的最右端且刚好与木板相对静止[C] 当m1>m2时,铅块可能滑到木板2的最右端且刚好与木板相对静止[D] 铅块在木板上滑行的整个过程中,图甲情境中产生的内能一定比图乙的大
[例4] 【有外力作用的滑块—木板模型】 (2024·江西九江阶段检测)(多选)如图所示,质量为M、长度为L的木板静止在光滑的水平面上,质量为m的物体(可视为质点)放在木板上最左端,现用水平恒力F作用在物体上,使物体从静止开始做匀加速直线运动。已知物体和木板之间的摩擦力为Ff。当物体滑到木板的最右端时,木板运动的距离为x,则在此过程中(　 　)[A] 力F对物体做功大小为F(L+x)[B] 摩擦力对物体做功为-FfL[C] 摩擦力对木板做功为Ffx[D] 系统产生的热量为Ffx
【解析】 根据功的计算式,力F对物体做功W1=F(L+x),故A正确;物体受到的摩擦力向左,摩擦力对物体做功W2=-Ff(L+x),故B错误;木板受到的摩擦力向右,摩擦力对木板做功W3=Ffx,故C正确;系统产生的热量Q=Ffx相对=FfL,故D错误。
应用动力学和能量观点解决多运动组合问题
两大观点的选用原则(1)当物体受到恒力作用做匀变速直线运动(曲线运动某一方向可分解为匀变速直线运动),涉及时间与运动细节,或者物体做匀速圆周运动及圆周运动特殊点的运动信息,一般选用动力学方法解题。(2)当涉及功、能和位移时,一般选用动能定理、机械能守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题,题目中出现相对位移(摩擦生热)时,应优先选用能量守恒定律。
[例5] 【应用动力学和能量观点解决多运动组合问题】 (2024·江苏卷,15)如图所示,粗糙斜面的动摩擦因数为μ,倾角为θ,斜面长为L。一个质量为m的物块在电动机作用下,从A点由静止加速至B点时达到最大速度v,之后做匀速运动至C点,关闭电动机,从C点又恰好到达最高点D。求:
(2)BC段电动机的输出功率P;
【答案】(2)mgv(sin θ+μcs θ)
【解析】(2)物块在BC段做匀速运动,得电动机的牵引力为F=mgsin θ+μmgcs θ,由P=Fv得P=mgv(sin θ+μcs θ)。
(3)全过程储存的机械能E1和电动机消耗的总电能E2的比值。
解决多运动组合问题方法技巧(1)“合”——整体上把握全过程,构建大致的运动情境。(2)“分”——将全过程进行分解,分析每个子过程对应的基本规律。(3)“合”——找出各子过程之间的联系,以衔接点为突破口,寻求解题最优方案。
对点1.传送带模型中的动力学和能量问题
2.(4分)(2024·广东广州三模)玉米收割后进行脱粒用如图甲所示的传送带装置,可近似为如图乙所示物理过程,将收割晒干的玉米投入脱粒机后,玉米粒从静止开始被传送到底端与脱粒机相连的顺时针匀速转动的传送带上,一段时间后和传送带保持相对静止,直至从传送带的顶端飞出最后落在水平地面上,不计空气阻力。已知玉米粒在此运动过程中的速率为v,加速度大小为a,动能为Ek,机械能为E,玉米粒距离地面的高度为h,下列图像能近似反映上述物理过程的是(　　)
[A] [B] [C] [D]
【解析】 根据题意可知,玉米粒在传送带上先做匀加速直线运动,后做匀速直线运动,玉米粒从传送带抛出后到最高点过程,速率应不断减小,到最高点后速率再逐渐增大,故A错误;根据题意可知,玉米粒在传送带上先做匀加速直线运动,后做匀速直线运动,则加速度先恒定不变,再变为0,玉米粒从传送带抛出后,加速度为重力加速度,保持不变,故B错误;根据题意可知,玉米粒在传送带上运动时,先加速后匀速,动能先增大后不变,玉米粒从传送带抛出后到最高点过程,动能应不断减小,到最高点后动能再增大,故C错误;玉米粒在传送带上运动时,先受到滑动摩擦力后受到静摩擦力二者均做正功,根据功能关系知,玉米粒的机械能一直增大,且E-h图像的斜率先表示滑动摩擦力后表示静摩擦力,则加速阶段的斜率大于匀速阶段的斜率,玉米粒从传送带抛出后到落回地面过程,只受重力作用,机械能不变,故D正确。
对点2.“滑块—木板”模型3.(4分)(2024·安徽二模)一块质量为M、长为l的长木板A静止放在光滑的水平面上,质量为m的物体B(视为质点)以初速度v0从左端滑上长木板A的上表面并从右端滑下。该过程中,物体B的动能减少量大小为ΔEkB,长木板A的动能增加量为ΔEkA,A、B间摩擦产生的热量为Q,关于ΔEkB、ΔEkA、Q的值,下列情况可能的是(　　)[A] ΔEkB=7 J,ΔEkA=4 J,Q=4 J[B] ΔEkB=7 J,ΔEkA=3 J,Q=4 J[C] ΔEkB=8 J,ΔEkA=3 J,Q=2 J[D] ΔEkB=8 J,ΔEkA=5 J,Q=3 J
4.(12分)(2024·海南模拟)如图,质量M=8 kg的小车停放在光滑水平面上,在小车右端施加一水平恒力F=8 N,当小车向右运动速度达到v0=3 m/s时,在小车的右端轻放一质量m=2 kg 的小物块,物块与小车间的动摩擦因数μ=0.2,假定小车足够长,g取10 m/s2,求:
(1)小物块刚放到车上时小物块和车的加速度大小;
(2)小物块与小车达到共同速度所需的时间、共同速度大小;
(3)在达到共同速度过程中小物块与小车摩擦产生的热量。
对点3.应用动力学和能量观点解决多运动组合问题
5.(14分)(2024·湖南长沙阶段检测)如图所示,竖直平面内有一段固定的光滑圆弧轨道PQ,圆心为O点,圆弧所对圆心角θ=37°,半径为R=6 m,末端Q点与粗糙水平地面相切。圆弧轨道左侧有一长度为s=6 m的水平传送带,传送带沿顺时针方向转动,传送带上表面与P点高度差为H=0.45 m。现在传送带左侧由静止放置一个质量为m=6 kg的可视为质点的滑块A,滑块由P点沿圆弧切线方向进入轨道,滑行一段距离后静止在地面上。已知滑块A与传送带、地面间的动摩擦因数均为μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2,取sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,求:
(1)滑块A离开传送带时速度v0的大小;
(2)滑块A经过Q点时受到弹力FN的大小;
(3)滑块和传送带组成的系统因摩擦而产生的内能Q。
6.(6分)(2025·广东模拟)(多选)如图所示,生产车间有两个相互垂直且等高的水平传送带M和N,传送带M、N做匀速直线运动的速度大小分别为0.6 m/s、0.8 m/s,方向均已在图中标出,一小煤块(视为质点)离开传送带M前已经与传送带M的速度相同,并平稳地传送到传送带N上。小煤块的质量为1 kg,与传送带N的动摩擦因数为0.2,重力加速度大小g取10 m/s2,传送带N的宽度足够大。下列说法正确的是(　 　)[A] 小煤块传送到传送带N前的瞬间,相对传送带N的速度大小为1.4 m/s[B] 小煤块传送到传送带N上后,经0.5 s与传送带N保持相对静止[C] 小煤块在传送带N上滑动的划痕是直线,其长度为0.25 m[D] 小煤块在传送带N上滑动的过程中,因摩擦产生的热量为1 J
7.(14分)如图是由弧形轨道、圆轨道、水平直轨道平滑连接而成的力学探究装置。水平轨道AC末端装有一体积不计的理想弹射器,圆轨道与水平直轨道相交于B点,且B点位置可改变。现将质量 m=2 kg的滑块(可视为质点)从弧形轨道高H=0.6 m 处由静止释放,且将B点置于AC中点处。已知圆轨道半径R=0.1 m,水平轨道长LAC=1.0 m,滑块与AC间动摩擦因数μ=0.2,弧形轨道和圆轨道均视为光滑,不计其他阻力与能量损耗。
(1)求滑块第一次滑至圆轨道最高点时对轨道的压力大小;
【答案】 (1)100 N　
(2)求弹射器获得的最大弹性势能;
【答案】 (2)8 J
(3)若H=6 m,改变B点位置,使滑块在整个滑动过程中不脱离轨道,求BC间距离LBC应满足的条件。
【答案】 (3)0.5 m≤LBC≤1 m