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高中物理运动多过程问题备课讲稿.doc
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1、高中物理多运动过程分析一、解题思路1、“合”初步了解全过程,构建大致运动图景2、“分”将全过程进行分解,分析每个过程的规律3、“合”找到子过程的联系,寻找解题方法二、解题注意事项1、题目中有多少个物理过程?2、每个过程物体做什么运动?3、每种运动满足什么物理规律?4、运动过程中的一些关键位置(时刻)是哪些?三、典型题目分析题型二、直线运动与圆周运动、平抛运动结合题目1、(14分)在半径R=5000km的某星球表面,宇航员做了如下实验,实验装置如图甲所示。竖直平面内的光滑轨道由轨道AB和圆弧轨道BC组成,将质量m=0.2kg的小球,从轨道AB上高H处的某点静止滑下,用力传感器测出小球经过C点时对
2、轨道的压力F,改变H的大小,可测出相应的F大小,F随H的变化关系如图乙所示。不考虑该星体自传的影响,求:(1) 圆轨道的半径及星球表面的重力加速度(2) 该星球的第一宇宙速度答案:(1)0.2m,5m/s2 (2)5*103m/s解析:(1)对小球在c点,牛二定律知,其中r为圆轨道BC的半径 (2分)对小球从高H处到C点,机械能守恒 (2分)由联立得 (1分)图乙所示,当H=0.5m 时,F=0;当 H=1.0m时, F=5N(1分)故r=0.2m ,g=5m/s2(4分,一个答案2分)(2)由(2分)可知(2分)2、24(l4分) 如图所示,竖直平面内的轨道ABCD由水平部分AB与光滑的四分
3、之一圆弧轨道CD组成,AB恰与圆弧CD在C点相切,其总质量M=4kg,其右侧紧靠在固定挡板上,静止在光滑水平面上。在轨道的左端有一质量为m=1kg的小滑块(可视为质点) 以v0=3m/s的速度向右运动,小滑块刚好能冲到D点。已知小滑块与长木板AB间的动摩擦因数=0.5,轨道水平部分AB 的长度=0.5m,g取10m/s2。求: (1)小滑块经过C点时对轨道的压力大小; (2)通过计算分析小滑块最终能否从木板上掉下。24、解:(1)对小滑块,从A到B过程中,由动能定理得:(2分) 解得: (1分)从C到D中,由动能定理得:(2分)解得:(1分)在C点有: (1分) 解得: (1分)(2)物块从D
4、重新回到C过程有: 即: (1分) 滑块再次滑上木板时, 若木板长度足够,则最终两者相对静止,此过程对滑块木板系统有: (2分) 且 (2分)由以上两式可求得: 因为,故物体未能从木板上滑下。 (1分)3、(14分)如图所示,一轻质弹簧的一端固定在小球A上,另一端与小球B接触但未连接,该整体静止放在离地面高为H=5m的光滑水平桌面上。现有一小球C从光滑曲面上离桌面h=1.8m高处由静止开始滑下,与小球A发生碰撞(碰撞时间极短)并粘在一起压缩弹簧推动小球B向前运动,经一段时间,小球B脱离弹簧,继续在水平桌面上匀速运动一段时间后从桌面边缘飞出。小球均可视为质点,忽略空气阻力, 已知mA=2kg,
5、mB=3kg, mC=1kg, g=10 m/s2。求:(1)小球 C 与小球 A 碰撞结束瞬间的速度大小(2)小球 B 落地点与桌面边缘的水平距离。 3、(14分)解:(1)小球 C 从光滑曲面上h 高处由静止开始滑下的过程,机械能守恒,设其滑到底端的速度为,由机械能守恒定律有:解之得: ( 2 分)小球 C 与 A 碰撞的过程, C、 A 系统动量守恒,碰撞结束瞬间具有共同速度,设为,由动量守恒定律有:解之得: ( 2 分)(2)被压缩弹簧再次恢复自然长度时,小球 B 脱离弹簧,设小球 C、 A 的速度为,小球 B 的速度为,分别由动量守恒定律和机械能守恒定律有:( 2 分)( 2 分)来
6、源:学科网解之得:(2分)小球 B 从桌面边缘飞出后做平抛运动: (2 分)来源:学科网ZXXK解之得: (2分)16如图所示,在某竖直平面内,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接内壁光滑、半径r=0.2m的四分之一细圆管CD,管口D端正下方直立一根劲度系数为k=100N/m的轻弹簧,弹簧一端固定,另一端恰好与管口D端平齐一个质量为1kg的小球放在曲面AB上,现从距BC的高度为h=0.6m处静止释放小球,它与BC间的动摩擦因数=0.5,小球进入管口C端时,它对上管壁有FN=2.5mg的相互作用力,通过CD后,在压缩弹簧过程中滑块速度最大时弹簧的弹性势能为Ep=0.5J取重力加速
7、度g=10m/s2求:(1)小球在C处受到的向心力大小;(2)在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm; (3)小球最终停止的位置【解答】解:(1)小球进入管口C端时它与圆管上管壁有大小为F=2.5mg的相互作用力,故小球受到的向心力为:F向=2.5mg+mg=3.5mg=3.5110=35N (2)在压缩弹簧过程中速度最大时,合力为零设此时滑块离D端的距离为x0,则有 kx0=mg解得x0=0.1m 由机械能守恒定律有 mg(r+x0)+mv=Ekm+Ep得Ekm=mg(r+x0)+mvEp=3+3.50.5=6(J) (3)在C点,由F向=代入数据得:m/s 滑块从A点运动到C点过程,由动能定
8、理得 mghmgs=mv解得BC间距离s=0.5m 小球与弹簧作用后返回C处动能不变,小滑块的动能最终消耗在与BC水平面相互作用的过程中设物块在BC上的运动路程为s,由动能定理有 0mvmgs解得s=0.7m 故最终小滑块距离B为0.70.5m=0.2m处停下题型一、直线运动的多过程4、152017年8月我国自主设计的载人深潜器“深海勇士号”在南海进行下潜试验。下图是它从水面开始下潜到返回水面的全过程的速度时间图像,则下列说法中正确的是A本次实验过程中加速度最大值是0.025m/s2 B在01 min和810min的时间段内“深海勇士号”处于超重状态 C“深海勇士号”本次下潜的最大深度为360
9、mD“深海勇士”在13min的时间内处于静止状态 参考答案:C5、2、如图所示,绝缘轻弹簧上端固定,下端拴着一带正电小球Q,Q在A处时弹簧处于原长状态,Q可在C处静止。若将另一带正电小球q固定在C点正下方某处时,Q可在B处静止。现将Q从A处由静止释放,则Q从A运动到C处的过程中( )A小球Q加速度先减小后增大B小球Q运动到C处时速率最大C小球Q的机械能不断减小D小球Q与弹簧组成的系统机械能守恒来源:Z参考答案:AC20、为减少二氧化碳排放,我市已推出新型节能环保电动车。在检测某款电动车性能的实验中,质量为8102kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为15 m/s,利用传感器测得
10、此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v,并描绘出如图所示的 F - v-1图像(图中AB、BO均为直线),假设电动车行驶中所受阻力恒为车重的0.05倍,重力加速度取10ms2。则( )A. 该车起动后,先做匀加速运动,然后做匀速运动B. 该车起动后,先做匀加速运动,然后做加速度减小的加速运动,接着做匀速运动C. 该车做匀加速运动的时间是1. 2 sD. 该车加速度为0.25m/s2时,动能是4l04 JBD6、22(16分)某游乐园的大型 “跳楼机”游戏,以惊险刺激深受年轻人的欢迎。某次游戏中,质量m=50kg的小明同学坐在载人平台上,并系好安全带、锁好安全杆。游戏的过程简化为巨型升降
11、机将平台拉升100m高度,然后由静止开始下落,在忽略空气和台架对平台阻力的情况下,该运动可近似看作自由落体运动。下落h1=80 m时,制动系统启动,使平台均匀减速,再下落h2=20m时图11刚好停止运动。取g=10m/s2,求:(1)下落的过程中小明运动速度的最大值vm;(2)当平台落到离地面15m高的位置时,小明对跳楼机作用力F的大小;(3)在全部下落过程中,跳楼机对小明做的功W。15如图所示,用轻弹簧将质量均为m=1kg的物块A和B连接起来,将它们固定在空中,弹簧处于原长状态,A距地面的高度h1=0.15m同时释放两物块,设A与地面碰撞后速度立即变为零,由于B压缩弹簧后被反弹,使A刚好能离
12、开地面(但不继续上升)已知弹簧的劲度系数k=100N/m,取g=10m/s2求:(1)物块A刚到达地面的速度;(2)物块B反弹到最高点时,弹簧的弹性势能;(3)若将B物块换为质量为2m的物块C(图中未画出),仍将它与A固定在空中且弹簧处于原长,从A距地面的高度为h2处同时释放,C压缩弹簧被反弹后,A也刚好能离开地面,此时h2的大小【解答】解:(1)释放后,AB两物块一起做自由落体运动,设A物块落地时速度为v1,此时B的速度也为v1,由速度位移公式得:v12=2gh1,解得:;(2)设A刚好离地时,弹簧的形变量为x,此时B物块到达最高点,A物块刚好离开地面时只受重力与弹簧弹力作用,此时:mg=k
13、x,A落地后到A刚好离开地面的过程中,对于A、B及弹簧组成的系统机械能守恒,由机械能守恒定律得:mv12=mgx+EP ,解得:EP=0.5J;(3)换成C后,设A落地时,C的速度为v2,v22=2gh2,则,A落地后到A刚好离开地面的过程中,A、C及弹簧组成的系统机械能守恒,由机械能守恒定律得:2mv22=2mgx+EP,解得:h2=0.125m;题型三:传送带模型21、如图所示,在匀速转动的电动机带动下,足够长的水平传送带以恒定速率匀速向右运动。一质量为m的滑块从传送带右端以水平向左的速率()滑上传送带,最终滑块又返回至传送带的右端,不考虑轴承摩擦,就上述过程,下列判断正确的有()A. 滑
14、块返回传送带右端时的速率为 B. 此过程中传送带对滑块做功为C. 此过程中电动机由于传送物体额外输出的功为D. 此过程中滑块与传送带间因摩擦产生的热量为参考答案:CD6如图所示,足够长的传送带以恒定速率顺时针运行,将一个物体轻轻放在传送带底端,第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度,第二阶段与传送带相对静止,匀速运动到达传送带顶端下列说法正确的是()A第一阶段摩擦力对物体做正功,第二阶段摩擦力对物体不做功B第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加C第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加D物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热故
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