用動力學(xué)和功能觀點解決多過程問題

1、第第1講用動力學(xué)和功能觀點解決講用動力學(xué)和功能觀點解決多過程問題多過程問題例：如圖所示，例：如圖所示，P和和Q是兩塊水平放置的導(dǎo)體板，在是兩塊水平放置的導(dǎo)體板，在其間加上電壓其間加上電壓U，下極板電勢高于上極板。電子（重，下極板電勢高于上極板。電子（重力不計）以水平速度力不計）以水平速度v0從兩板正中間射入，穿過兩板從兩板正中間射入，穿過兩板后又沿垂直于磁場方向射入有豎直邊界后又沿垂直于磁場方向射入有豎直邊界MN的勻強磁的勻強磁場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又從其豎直邊界場，經(jīng)磁場偏轉(zhuǎn)后又從其豎直邊界MN射出，若把電射出，若把電子進出磁場的兩點間距離記為子進出磁場的兩點間距離記為d，則有，則有 （ ）A、U

2、越大則越大則d越大越大B、U越大則越大則d越小越小 C、v0越大則越大則d越大越大D、v0越大則越大則d越小越小PQMNv0Lvv0v0vydvr類平拋類平拋 勻直勻直 勻圓勻圓類平拋類平拋 勻直勻直 勻圓勻圓qBmvr mdqua atvy220yvvvcos2rd 221aty sin,cos0vvvvytvL0 1cosLvLvv0v0vydvr 、類平拋運動出電場的速度勻直運動、類平拋運動出電場的速度勻直運動的速度勻圓運動進磁場時的初速度的速度勻圓運動進磁場時的初速度、角度關(guān)系：、角度關(guān)系： 類平拋、勻直、勻圓各分運動的聯(lián)系類平拋、勻直、勻圓各分運動的聯(lián)系多過程問題的解決思路多過程問題

3、的解決思路一、一、“合合”初步了解全過程，構(gòu)建大初步了解全過程，構(gòu)建大致運動圖景致運動圖景三、三、“合合”找到子過程的聯(lián)系，尋找找到子過程的聯(lián)系，尋找解題方法解題方法二、二、“分分”將全過程進行分解，分析將全過程進行分解，分析每個過程的規(guī)律每個過程的規(guī)律分析要點分析要點:1 題目中有多少個物理過程？題目中有多少個物理過程？2 每個過程物體做什么運動？每個過程物體做什么運動？3 每種運動滿足什么物理規(guī)律？每種運動滿足什么物理規(guī)律？4 運動過程中的一些關(guān)鍵位置運動過程中的一些關(guān)鍵位置(時刻時刻)是哪些是哪些?例例. 如圖所示，在豎直面內(nèi)有一光滑水平直軌道與半如圖所示，在豎直面內(nèi)有一光滑水平直軌道與

4、半徑為徑為R0.4m的光滑半圓形軌道在半圓的一個端點的光滑半圓形軌道在半圓的一個端點B相切，半圓軌道的另一端點為相切，半圓軌道的另一端點為C。在直軌道上距。在直軌道上距B為為1.0m的的A點，有一可看做質(zhì)點、質(zhì)量為點，有一可看做質(zhì)點、質(zhì)量為m0.1kg的的小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)用水平恒力小物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)用水平恒力F=1.25N將小將小物塊推到物塊推到B處后撤去，小物塊沿半圓軌道運動到處后撤去，小物塊沿半圓軌道運動到C處處后，落回到水平面上，取后，落回到水平面上，取g10m/s2。求：小物塊落地點到求：小物塊落地點到B點的水平距離。點的水平距離。FCBARO勻加直勻加直牛頓第二定律牛頓第二

5、定律+運動學(xué)運動學(xué)(或動能定理或動能定理)變速圓周運動變速圓周運動平拋運動平拋運動機械能守恒定律機械能守恒定律(或動能定理或動能定理)平拋運動規(guī)律平拋運動規(guī)律運動狀態(tài)運動狀態(tài)物理規(guī)律物理規(guī)律過程過程由由A到到B離開離開C以后以后由由B到到C關(guān)鍵位置：關(guān)鍵位置：B、C分析分析:解：解： （1）小物塊從）小物塊從A到到B做勻變速直線運動做勻變速直線運動，設(shè)小物塊在，設(shè)小物塊在B點的速度為點的速度為vB，由牛頓第二定由牛頓第二定律有律有 221BmvFs 解得解得:vB=5m /s或由動能定理或由動能定理F=ma由運動學(xué)由運動學(xué) vB2=2asFCBARO（3）小物塊離開）小物塊離開C是平拋運動。是

6、平拋運動。tvxC2212gtRy（2）小物塊從）小物塊從B到到C做變速圓周運動，設(shè)小物塊做變速圓周運動，設(shè)小物塊在在C點的速度為點的速度為vC，由機械能守恒定律有由機械能守恒定律有2221221CBmvRmgmv解得解得:x=1.2m或由動能定理或由動能定理2221212BCmvmvRmg解得解得:vC=3m/sFCBARO 全過程處理：抓住整個過程的初、末狀態(tài)，全過程處理：抓住整個過程的初、末狀態(tài)， 利用能量的觀點解決問題。利用能量的觀點解決問題。兩種方法兩種方法“分段分段”處處理理全過程處理全過程處理同時要有全過程的觀點同時要有全過程的觀點:FCBARO小球從小球從A到到C由動能定理有由

7、動能定理有2212CFmvmgRW 直線運動、圓周運動和平拋運動組合模型直線運動、圓周運動和平拋運動組合模型1.模型特點：物體在整個運動過程中，經(jīng)歷直線模型特點：物體在整個運動過程中，經(jīng)歷直線運動、圓周運動和平拋運動或三種運動兩兩組合運動、圓周運動和平拋運動或三種運動兩兩組合.2.表現(xiàn)形式：表現(xiàn)形式：( (1) )直線運動：水平面上的直線運動、直線運動：水平面上的直線運動、斜面上的直線運動、傳送帶上的直線運動斜面上的直線運動、傳送帶上的直線運動.( (2) )圓周圓周運動：繩模型圓周運動、桿模型圓周運動、拱形運動：繩模型圓周運動、桿模型圓周運動、拱形橋模型圓周運動橋模型圓周運動.( (3) )

8、平拋運動：與斜面相關(guān)的平拋平拋運動：與斜面相關(guān)的平拋運動、與圓軌道相關(guān)的平拋運動運動、與圓軌道相關(guān)的平拋運動.3.應(yīng)對模式：這類模型一般不難，各階段的運動應(yīng)對模式：這類模型一般不難，各階段的運動過程具有獨立性，只要對不同過程分別選用相應(yīng)過程具有獨立性，只要對不同過程分別選用相應(yīng)規(guī)律即可，兩個相鄰的過程連接點的速度是聯(lián)系規(guī)律即可，兩個相鄰的過程連接點的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶兩過程的紐帶.很多情況下平拋運動末速度的方向很多情況下平拋運動末速度的方向是解決問題的重要突破口是解決問題的重要突破口.熱點一用動力學(xué)觀點解決多過程問題熱點一用動力學(xué)觀點解決多過程問題命題規(guī)律：命題規(guī)律：力學(xué)中的多過程問題涉及

9、的運動形式主力學(xué)中的多過程問題涉及的運動形式主要有勻變速直線運動、平拋運動、圓周運動，分要有勻變速直線運動、平拋運動、圓周運動，分析運動過程的關(guān)鍵是分析物體受力，然后利用牛析運動過程的關(guān)鍵是分析物體受力，然后利用牛頓運動定律分析物體的運動，高考對此類題的考頓運動定律分析物體的運動，高考對此類題的考查主要是牛頓運動定律和運動學(xué)公式的應(yīng)用，題查主要是牛頓運動定律和運動學(xué)公式的應(yīng)用，題目難度不大，以中檔題為主目難度不大，以中檔題為主 (2013高考浙江卷高考浙江卷)山谷中有三塊石頭和一根不可伸長山谷中有三塊石頭和一根不可伸長的輕質(zhì)青藤，其示意圖如下圖中的輕質(zhì)青藤，其示意圖如下圖中A、B、C、D均為均

10、為石頭的邊緣點，石頭的邊緣點，O為青藤的固定點，為青藤的固定點，h11.8 m，h24.0 m，x14.8 m，x28.0 m開始時，質(zhì)量分開始時，質(zhì)量分別為別為M10 kg和和m2 kg的大、小兩只滇金絲猴分的大、小兩只滇金絲猴分別位于左邊和中間的石頭上，當(dāng)大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到別位于左邊和中間的石頭上，當(dāng)大猴發(fā)現(xiàn)小猴將受到傷害時，迅速從左邊石頭的傷害時，迅速從左邊石頭的A點水平跳至中間石點水平跳至中間石頭大猴抱起小猴跑到頭大猴抱起小猴跑到C點，抓住青藤下端，蕩到右點，抓住青藤下端，蕩到右邊石頭上的邊石頭上的D點點,此時速度恰好為零運動過程中猴子此時速度恰好為零運動過程中猴子均可看成質(zhì)點，空氣阻

11、力不計，重力加速度均可看成質(zhì)點，空氣阻力不計，重力加速度g10 m/s2.求：求：(1)大猴從大猴從A點水平跳離時速度的最小值；點水平跳離時速度的最小值；(2)猴子抓住青藤蕩起時的速度大小；猴子抓住青藤蕩起時的速度大小；(3)猴子蕩起時，青藤對猴子的拉力大小猴子蕩起時，青藤對猴子的拉力大小【答案答案】(1)8 m/s(2)約約9 m/s(3)216 N多個運動的組合實際上是多種物理規(guī)律和方法的綜多個運動的組合實際上是多種物理規(guī)律和方法的綜合應(yīng)用，因此，分析各個運動的特點，選準(zhǔn)規(guī)律是合應(yīng)用，因此，分析各個運動的特點，選準(zhǔn)規(guī)律是解題的關(guān)鍵解題的關(guān)鍵拓展訓(xùn)練拓展訓(xùn)練1(2013湖北武漢模擬湖北武漢模

12、擬)如圖甲所示，質(zhì)量如圖甲所示，質(zhì)量M1 kg的薄木板靜止在水平面上，質(zhì)量的薄木板靜止在水平面上，質(zhì)量m1 kg的鐵塊的鐵塊(可視為質(zhì)點可視為質(zhì)點)靜止在木板的右端設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，已知靜止在木板的右端設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，已知木板與水平面間的動摩擦因數(shù)木板與水平面間的動摩擦因數(shù)10.05，鐵塊與木板之間的，鐵塊與木板之間的動摩擦因數(shù)動摩擦因數(shù)20.2，重力加速度，重力加速度g10 m/s2.現(xiàn)給鐵塊施加現(xiàn)給鐵塊施加一個水平向左的力一個水平向左的力F.(1)若力若力F恒為恒為4 N，經(jīng)過時間，經(jīng)過時間1 s，鐵塊運動到木板的左端，鐵塊運動到木板的左端，求木板的長度求木板的長

13、度L；(2)若力若力F從零開始逐漸增加，且鐵塊始終在木板上沒有掉下從零開始逐漸增加，且鐵塊始終在木板上沒有掉下來試通過分析與計算，在圖乙中作出鐵塊受到的摩擦力來試通過分析與計算，在圖乙中作出鐵塊受到的摩擦力Ff隨力隨力F大小變化的圖象大小變化的圖象當(dāng)當(dāng)F3 N時，時，M、m相對滑動，此時鐵塊受到的摩擦力為相對滑動，此時鐵塊受到的摩擦力為Ff2mg2 NFfF圖象如圖所示圖象如圖所示答案：答案：(1)0.5 m(2)見解析圖見解析圖熱點二用功能觀點解決多過程問題熱點二用功能觀點解決多過程問題命題規(guī)律：命題規(guī)律：對于物體在變力作用下的多過程運動問題，不能對于物體在變力作用下的多過程運動問題，不能利

14、用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解，可利用動能定理進行利用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解，可利用動能定理進行求解高考對此問題的考查主要涉及的運動形式有：變力作求解高考對此問題的考查主要涉及的運動形式有：變力作用下的直線運動、曲線運動，題目難度中等用下的直線運動、曲線運動，題目難度中等 (2013溫州五校聯(lián)考溫州五校聯(lián)考)如圖所示，在豎直平面內(nèi)，粗糙如圖所示，在豎直平面內(nèi)，粗糙的斜面軌道的斜面軌道AB的下端與光滑的圓弧軌道的下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于相切于B，C是是最低點，圓心角最低點，圓心角BOC37，D與圓心與圓心O等高，圓弧軌道半等高，圓弧軌道半徑徑R1.0 m，現(xiàn)有一個質(zhì)量為，現(xiàn)有一個質(zhì)

15、量為m0.2 kg可視為質(zhì)點的小物體，可視為質(zhì)點的小物體，從從D點的正上方點的正上方E點處自由下落，點處自由下落，DE距離距離h1.6 m,小物體與小物體與斜面斜面AB之間的動摩擦因數(shù)之間的動摩擦因數(shù)0.5.取取sin 370.6,cos 370.8,g10 m/s2，求：，求：(1)小物體第一次通過小物體第一次通過C點時軌道對小物體的支持力點時軌道對小物體的支持力FN的大小的大小;(2)要使小物體不從斜面頂端飛出要使小物體不從斜面頂端飛出,斜面的長度斜面的長度LAB至少要多長至少要多長;(3)若斜面已經(jīng)滿足若斜面已經(jīng)滿足(2)要求，小物體從要求，小物體從E點開始下落，直至最點開始下落，直至最

16、后在光滑圓弧軌道做周期性運動，在此過程中系統(tǒng)因摩擦所后在光滑圓弧軌道做周期性運動，在此過程中系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量Q的大小的大小(3)因為因為mgsin 37mgcos 37(或或tan 37)，所以，小物體不會停在斜面上，小物體最后以所以，小物體不會停在斜面上，小物體最后以C為中心，為中心，B為一側(cè)最高點沿圓弧軌道做往返運動，為一側(cè)最高點沿圓弧軌道做往返運動，從從E點開始直至運動穩(wěn)定，系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量，點開始直至運動穩(wěn)定，系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量，QEp，Epmg(hRcos 37)，聯(lián)立聯(lián)立解得解得Q4.8 J.【答案答案】(1)12.4 N(2)2.4 m(3)4.8 J(

17、1)磁場的磁感應(yīng)強度的大??；磁場的磁感應(yīng)強度的大??；(2)導(dǎo)體棒開始下落時距離磁場上邊界的高度；導(dǎo)體棒開始下落時距離磁場上邊界的高度；(3)電阻電阻R產(chǎn)生的熱量產(chǎn)生的熱量答案：答案：(1)0.5 T(2)1.8 m(3)4.8 J用動力學(xué)和功能觀點解決綜合問題用動力學(xué)和功能觀點解決綜合問題應(yīng)用兩大觀點解決綜合問題是歷年高考計算題命題的熱點，也應(yīng)用兩大觀點解決綜合問題是歷年高考計算題命題的熱點，也是高考側(cè)重能力考查的體現(xiàn)，是高考側(cè)重能力考查的體現(xiàn)，考慮考慮2015年高考從下面兩個角度年高考從下面兩個角度命題：命題：(1)力學(xué)多過程計算題力學(xué)多過程計算題 (2)力電綜合問題力電綜合問題【特別提醒特

18、別提醒】1.小球從接觸彈簧到回到小球從接觸彈簧到回到Q點的過程，小球和彈點的過程，小球和彈簧所組成的系統(tǒng)機械能并不守恒，但總的能量是守恒的簧所組成的系統(tǒng)機械能并不守恒，但總的能量是守恒的2對于非勻變速直線運動，不能利用牛頓定律和運動學(xué)公式對于非勻變速直線運動，不能利用牛頓定律和運動學(xué)公式求解，但能用動能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系進行求解求解，但能用動能定理、能量守恒定律或功能關(guān)系進行求解1(2013南通二模南通二模)如圖所示，長如圖所示，長L1.2 m、質(zhì)量質(zhì)量M3 kg的木板靜止放在傾角為的木板靜止放在傾角為37的光滑的光滑斜面上斜面上,質(zhì)量質(zhì)量m1 kg、帶電荷量、帶電荷量q2.5104 C的物塊放在木板的上端，木板和物塊間的動摩的物塊放在木板的上端，木板和物塊間