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    2021高考物理教科版一轮复习学案作业:第五章机械能本章学科素养提升
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    2021高考物理教科版一轮复习学案作业:第五章机械能本章学科素养提升

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    1 如图1甲所示一物体以一定的初速度v0沿足够长斜面向上运动此物体在斜面上的最大位移与斜面倾角的关系如图乙所示设各种条件下物体运动过程中的动摩擦因数均不变g10 m/s2.

    1

    (1)物体与斜面之间的动摩擦因数及物体的初速度大小

    (2)θ为多大时x值最小并求出x的最小值

    解析 (1)θ时,由运动学知识可得:v2ghhx1 m

    θ0时,x0 m,此时物体运动中必受摩擦阻力设动摩擦因数为μ

    此时摩擦力大小为:fμmg

    加速度大小为a1μg

    由运动学公式可得:v2a1x0

    联立以上各式解得:μv05 m/s

    (2)对于任意角度,根据动能定理可得,物体对应的最大位移x满足关系式:

    mvmgxsin θμmgxcos θ

    联立解得x

    x的最小值为

    xminh1.08 m

    tan φφ

    对应的θφ.

    答案 (1) 5 m/s (2) 1.08 m

    绳索链条在考查过程中常发生形变其重心位置对物体来说并不是固定不变的能否正确确定重心的位置是解决绳索链条类问题的关键一般情况下常分段考虑各部分的重力势能并用各部分重力势能之和作为系统总的重力势能至于参考平面可任意选取但以系统初末状态重力势能便于表示为宜

    2 如图2所示有一条长为L的均匀金属链条一半长度在光滑斜面上斜面倾角为θ另一半长度沿竖直方向下垂在空中当链条从静止开始释放后滑动求链条刚好从右侧全部滑出斜面时的速度是多大(重力加速度为g)

    2

    思维导引 研究对象:链条

    隐含条件:释放后的链条,竖直方向的一半向下运动,放在斜面上的一半沿斜面向上运动,由于竖直部分越来越多,所以链条做的是变加速运动,不能用匀变速直线运动的公式去解

    思路分析:因为斜面光滑,所以机械能守恒,链条得到的动能应是由重力势能转化来的,重力势能的变化可以由重心的位置确定,要注意释放时的重力势能可分左右两段考虑,然后再求和

    解析 设斜面的最高点为零势能点,链条的总质量为m,开始时左半部分的重力势能为

    Ep1=-g·sin θ=-mgLsin θ

    右半部分的重力势能为Ep2=-g·=-mgL

    开始时的机械能E1Ep1Ep2=-(1sin θ)

    当链条刚好全部滑出斜面时,重力势能Ep=-mg,动能Ekmv2,机械能E2EpEk

    mv2

    由机械能守恒定律得E1E2

    所以-(1sin θ)=-mv2

    解得v.

    答案 

    规范表达不仅仅是要书写工整和美观的问题更侧重的是学科思维和学科潜能的问题物理学科对规范的要求主要包括以下几个方面

    (1)思维规范主要是指从审题到挖掘题目隐含条件从读题到信息提取和提炼再到建立物理模型的过程

    思维规范最能反映一个学生的学科素养和学科能力

    (2)表达规范实际上表达的内容正是思维流程的呈现语言表达要准确应用物理学科语言

    (3)书写规范一组美观的文字给人赏心悦目的感觉特别是在繁重的阅卷任务前给老师以惊喜

    3 (18)如图3所示质量m3 kg的小物块以初速度v04 m/s水平向右抛出,恰好从A点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道.圆弧轨道的半径为R3.75 mB点是圆弧轨道的最低点,圆弧轨道与水平轨道BD平滑连接,A与圆心O的连线与竖直方向成37°角.MN是一段粗糙的水平轨道,小物块与MN间的动摩擦因数μ0.1,轨道其他部分光滑.最右侧是一个半径为r0.4 m的半圆弧轨道,C点是半圆弧轨道的最高点,半圆弧轨道与水平轨道BDD点平滑连接.已知重力加速度g10 m/s2sin 37°0.6cos 37°0.8.

    3

    (1)求小物块经过B点时对轨道的压力大小

    (2)MN的长度为L6 m求小物块通过C点时对轨道的压力大小

    (3)若小物块恰好能通过CMN的长度L.

    思维规范 1.过程划分:追踪运动过程划分不同阶段,根据不同阶段满足的物理规律进行剖析和求解

    本题可分为四个不同的运动过程:平抛运动、圆周运动、水平面上的运动和竖直面内的圆周运动

    满足的物理规律分别为:运动分解、机械能守恒、动能定理和牛顿第二定律

    2条件挖掘:

    (1)A点沿着圆弧的切线方向可通过运动的分解求A点速度

    (2)恰好能通过C可知在C点的速度

    表达规范

    解析 (1)根据平抛运动的规律有v0vAcos 37°(2)

    解得小物块经过A点时的速度大小vA5 m/s

    小物块从A点运动到B点,根据机械能守恒定律有

    mvA2mg(RRcos 37°)mvB2 (3)

    小物块经过B点时,根据牛顿第二定律有Nmg(1)

    解得N62 N,根据牛顿第三定律,小物块通过B点时对轨道的压力大小是62 N.(1)

    (2)小物块由B点运动到C点,根据动能定理有

    μmgL2mgrmvC2mvB2(3)

    C点,根据牛顿第二定律有

    Nmg(1)

    解得N60 N,根据牛顿第三定律,小物块通过C点时对轨道的压力大小是60 N.(1)

    (3)小物块刚好能通过C点时,根据mg(2)

    解得vC2 m/s

    小物块从B点运动到C点的过程中,根据动能定理有

    μmgL2mgrmvC2mvB2(3)

    解得L10 m.(1)

    答案 (1)62 N (2)60 N (3)10 m

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