2012高考物理二轮复习精品资料Ⅰ 专题8 力学综合问题同步课件

专题八 力学综合问题
主干知识整合
一、求解力学问题的途径 1．运动与力的方法：牛顿运动定律与直线运动、曲线运 ．运动与力的方法：牛顿运动定律与直线运动、 动规律结合， 适用于匀变速直线运动、 圆周运动、 动规律结合 ， 适用于匀变速直线运动 、 圆周运动 、 抛体运动 (类抛体运动 ． 类抛体运动)． 类抛体运动 2．能量方法：根据动能定理、机械能守恒定律、能量守 ．能量方法：根据动能定理、机械能守恒定律、 恒定律和功能关系求解，适用于各种形式的运动． 恒定律和功能关系求解，适用于各种形式的运动． 3．动量方法：适合满足动量守恒定律条件的各种运动． ．动量方法：适合满足动量守恒定律条件的各种运动．
二、研究对象的选取 看研究 对象是单个 物体 首 先 看研究对 象是单个物体 ， 还是多个 物体组 成的系 有时还要把其中一个或几个物体从系统中分离出来， 统．有时还要把其中一个或几个物体从系统中分离出来，作为 研究对象．这是因为某一规律对整个系统不成立，但对其中一 研究对象．这是因为某一规律对整个系统不成立， 个或几个物体却成立． 个或几个物体却成立． 二是分析物理过程． 二是分析物理过程．一方面能把复杂的物理过程分解为几 个简单的物理过程，化难为易；另一方面又可挖掘隐含条件， 个简单的物理过程，化难为易；另一方面又可挖掘隐含条件， 找出联系不同阶段的“桥梁” 找出联系不同阶段的“桥梁”． 三是分析研究对象的受力与运动情况．针对不同的对象， 三是分析研究对象的受力与运动情况．针对不同的对象， 分析它们在各个过程的受力情况与运动情况， 分析它们在各个过程的受力情况与运动情况，同时分清内力和 外力，注意各力的特点，以便合理选取物理规律． 外力，注意各力的特点，以便合理选取物理规律．
4．等效思想：等效法是物理学研究问题的重要方法，它 ．等效思想：等效法是物理学研究问题的重要方法， 是根据物理量、物理现象或物理过程的等效性， 是根据物理量、物理现象或物理过程的等效性，把复杂问题变 换为简单问题的方法，利用等效法可以使问题化难为易、 换为简单问题的方法，利用等效法可以使问题化难为易、化繁 为简、化变为不变．如变力的功率恒定时用“Pt”等效代换变力 为简、化变为不变．如变力的功率恒定时用“Pt”等效代换变力 的功等． 的功等．
图 2－8－3 － －
例 1 变式题 2
1 (1)4tanθ
5R (2)2tanθ
1 ＋ (3)3＋2cosθmg
(3－2cosθ)mg －
【解析】 (1)为使小物体不会从 A 点冲出斜面，由动能定理得 解析】 为使小物体不会从 点冲出斜面， mg Rcosθ R －µmgcosθ tanθ≤0 4
如图 2－8－3 所示， － － 所示， 竖直固定放置的粗糙斜面 AB 的下 点相切， 端与光滑的圆弧 BCD 的 B 点相切， 圆弧轨道的半径为 R， ， 圆心 O 与 A、 、 D 在同一水平面上，∠COB＝θ.现有质量为 m 的小物体从距 D 点为 在同一水平面上， ＝ 现有质量为 Rcosθ 的高处无初速释放， 点进入圆轨道， 4 的高处无初速释放，已知物体恰能从 D 点进入圆轨道，求： (1)为使小物体不会从 A 点冲出斜面，小物体与斜面间的动摩擦因 为使小物体不会从 点冲出斜面， 数至少为多少？ 数至少为多少？
(3)当涉及细节并要求分析力时 ， 一般选用牛顿运动定律 ， 当涉及细节并要求分析力时，一般选用牛顿运动定律， 当涉及细节并要求分析力时 对某一时刻的问题只能应用牛顿第二定律求解； 对某一时刻的问题只能应用牛顿第二定律求解； (4)复杂问题的分析一般需要结合运动与力的观点 、 能量 复杂问题的分析一般需要结合运动与力的观点、 复杂问题的分析一般需要结合运动与力的观点 的观点、动量的观点综合解题． 的观点、动量的观点综合解题． 四、解决力学问题常涉及的思想方法 1．守恒的思想： 寻求过程中守恒量以及应用守恒规律解 ．守恒的思想： 决问题是一重要的物理思想，如机械能守恒定律、 决问题是一重要的物理思想，如机械能守恒定律、能的转化与 守恒定律、电荷守恒定律等．在解决问题时如果存在守恒量， 守恒定律、电荷守恒定律等．在解决问题时如果存在守恒量， 应优先应用守恒规律，这样可以简化解题过程． 应优先应用守恒规律，这样可以简化解题过程．
例 1 变式题 1
A 【解析】 设木板 B 长为 l，当木板 B 固定时， 固定时， 解析】 ，
做负功， 摩擦力 f 对 A 做负功，大小为 W1＝fl，转化的热量为 Q1＝W1＝fl.当木 ， 当木 放在光滑水平地面上时， 被拉至木板右端的过程中， 板 B 放在光滑水平地面上时，A 被拉至木板右端的过程中，木板 B 将 向右移动，设移动的距离为 s，如图所示，摩擦力 f 对 A 做负功的大小 向右移动， ，如图所示， 正确． 为 W2＝f(l＋s)．此过程中转化的热量为 Q2＝fl，所以 A 正确． ＋ ． ，
三、解题方法的选择 解决力学问题可用运动与力的方法，也可用动能定理、 解决力学问题可用运动与力的方法，也可用动能定理、机 械能守恒定律、能量守恒定律和功能关系． 械能守恒定律、能量守恒定律和功能关系．当题目不涉及运动 过程的细节及加速度等问题或过程中受变力作用及物体做曲线 运动时，应首先考虑用能量观点解题；当题目涉及加速度或力 运动时，应首先考虑用能量观点解题； 的瞬时作用时，一般要用运动与力的观点解题： 的瞬时作用时，一般要用运动与力的观点解题： (1)当物体受到恒力作用发生运动状态的改变而且又涉及 当物体受到恒力作用发生运动状态的改变而且又涉及 时间时，一般选用于动力学方法解题； 时间时，一般选用于动力学方法解题； (2)当涉及功 、 能和位移时， 一般选用动能定理、 机械能 当涉及功、 能和位移时 ， 一般选用动能定理、 当涉及功 守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题， 守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题，题目中出现相对路 程时，应优先考虑能量守恒定律； 程时，应优先考虑能量守恒定律；
2．能量的思想： 物理过程由物体不同的运动形式组成， ．能量的思想：物理过程由物体不同的运动形式组成， 其中伴随着能量的传递与转化， 其中伴随着能量的传递与转化，若物理过程中出现多种形式能 量间的转化时，应用能的转化与守恒定律解题方便、快捷， 量间的转化时，应用能的转化与守恒定律解题方便、快捷，尤 其是对涉及未知领域的探究问题更具优越性． 其是对涉及未知领域的探究问题更具优越性． 3．整体与隔离的思想：一个复杂的物理问题中通常出现 整体与隔离的思想： 多个物体，选整体还是选择其中某一个物体为研究对象， 多个物体，选整体还是选择其中某一个物体为研究对象，涉及 研究对象的整体与隔离的思想； 研究对象的整体与隔离的思想；一个复杂的物理过程通常是由 多个过程组合而成的， 多个过程组合而成的，解题时是对全过程还是对其中的某一过 程列式，涉及过程的整体与隔离的思想． 程列式，涉及过程的整体与隔离的思想．通常的做法是能整体 考虑的优先选整体，然后再隔离． 考虑的优先选整体，然后再隔离．
(3)相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和 f＝－ 相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和W ＝－f·∆s(∆s 相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和 为两个物体之间的相对路程)， 为两个物体之间的相对路程 ， 在一对滑动摩擦力做功的过程 不仅有相互摩擦物体间机械能的转移， 中，不仅有相互摩擦物体间机械能的转移，还有机械能转化为 内能，转化为内能的量等于系统机械能的减少量． 内能，转化为内能的量等于系统机械能的减少量． (4)大小不变而方向改变的滑动摩擦力做功问题可转换为恒 大小不变而方向改变的滑动摩擦力做功问题可转换为恒 力做功求解， 如物体在大小为f不变的滑动摩擦力作用下做曲 力做功求解 ， 如物体在大小为 不变的滑动摩擦力作用下做曲 线运动，摩擦力对其做的功为W ＝－fs， 为相对位移 为相对位移． 线运动，摩擦力对其做的功为 f＝－ ，s为相对位移． 2．摩擦生热 ： 摩擦生热指物体之间相对滑动时 ， 物体消 ． 摩擦生热：摩擦生热指物体之间相对滑动时， 耗机械能产生内能的现象， 耗机械能产生内能的现象，其大小等于滑动摩擦力与相对路程 的乘积， 静摩擦力作用过程不会产生内能． 的乘积，即Q＝f·∆s.静摩擦力作用过程不会产生内能． ＝ 静摩擦力作用过程不会产生内能
如图2－ － 所示 木块A放在木板 所示， 放在木板B的上表面 如图 － 8－ 2所示 ， 木块 放在木板 的上表面 左端，现用水平恒力F将 拉至 的右端，已知A、 间的摩擦 拉至B的右端 左端，现用水平恒力 将A拉至 的右端，已知 、B间的摩擦 力大小为f，第一次将木板B固定在地面上 对 做功的数值 固定在地面上， 力大小为 ， 第一次将木板 固定在地面上 ， f对A做功的数值 在此过程中产生的热量为Q 第二次木板B可以在光 为 W1 ， 在此过程中产生的热量为 1 ； 第二次木板 可以在光 滑水平地面上自由滑动，这一次f对 做功的数值为 做功的数值为W 滑水平地面上自由滑动 ，这一次 对 A做功的数值为 2， 此过 程中产生的热量为Q ) 程中产生的热量为 2，则( A．W1<W2，Q1＝Q2 ． B．W1＝W2，Q1＝Q2 ． C．W1<W2，Q1<Q2 ． D．W1＝W2，Q1<Q2 ．
点评】 本题是涉及的是单一物体的多过程运动问题， 【 点评 】 本题是涉及的是单一物体的多过程运动问题 ， 运动中摩擦力方向改变而大小不变，摩擦力做功由下式决定： 运动中摩擦力方向改变而大小不变 ， 摩擦力做功由下式决定 ： Wf＝－ ，f代表摩擦力大小，而s代表总路程． ＝－fs， 代表摩擦力大小 代表摩擦力大小， 代表总路程 代表总路程．
例 1 如图 2－8－1 所示，倾角为 θ 的斜面上有一质量为 m 的滑块 － － 所示， 沿斜面上滑， 在距挡板 P 为 s0 处以初速度 v0 沿斜面上滑，滑块与斜面间动摩擦因数 为 µ，µ＜tanθ，若滑块每次与挡板碰撞时没有机械能损失，求滑块在 ， ＜ ，若滑块每次与挡板碰撞时没有机械能损失， 整个运动过程中通过的总路程． 整个运动过程中通过的总路程．
要点热点探究 ► 探究点一 摩擦生热问题 1．摩擦力做功的特点 ． (1)单个摩擦力 包括静摩擦力和滑动摩擦力 可以做正功， 单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力 可以做正功， 单个摩擦力 包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功 也可以做负功，还可以不做功；静摩擦力做功的过程， 也可以做负功，还可以不做功；静摩擦力做功的过程，只有机 械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用 静摩擦力起着传递机械能的作用)， 械能的相互转移 静摩擦力起着传递机械能的作用 ，而没有内 能产生． 能产生． (2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和为零，在静摩擦 相互作用的一对静摩擦力做功的代数和为零， 相互作用的一对静摩擦力做功的代数和为零 力做功的过程中， 只有机械能的转移(静摩擦力起着传递机械 力做功的过程中 ， 只有机械能的转移 静摩擦力起着传递机械 能的作用)， 没有机械能转化为其他形式的能， 即不产生内能； 能的作用 ， 没有机械能转化为其他形式的能 ， 即不产生内能 ；