活用“三大观点”解析力学综合问题
三大观点 对应规律 牛顿第二定律 公式表达 F合＝ma v＝v0＋at 动力学观点 匀变速直线运动规律 x＝v0t＋at2 v2－v20＝2ax等 12动能定理 能量观点 功能关系 机械能守恒定律 能量守恒定律 动量观点 动量定理 动量守恒定律 W合＝ΔEk WG＝－ΔEp等 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2 E1＝E2 F合t＝p′－p p1＋p2＝p′1＋p′2 科学思维篇1 活用“三大观点”解析力学综合问题
用动力学观点解决多过程问题
【高分快攻】
【典题例析】
(2019·烟台高三三模)如图甲所示，光
滑水平面上放置着物体ABC，AB与BC平滑连接，AB表面粗糙且水平(长度足够长)，倾斜部分
BC表面光滑，与水平面的夹角θ＝37°.在物体右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器，
规定力传感器受到物体的压力时，其示数为正值；力传感器受到物体的拉力时，其示数为负值．一个可视为质点的滑块从物体的C点由静止开始下滑，运动过程中，力传感器记录下的力F和时间t的关系如图乙所示．(sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s)求：
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(1)物体倾斜部分BC的长度； (2)滑块的质量；
(3)运动过程中滑块克服摩擦力做的功．
[解析] (1)对滑块在倾斜部分BC上的运动，由牛顿第二定律有mgsin θ＝ma1 解得a1＝6 m/s
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斜面BC长x1＝a1t1＝3 m.
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(2)物体对传感器的压力为F1＝mgcos θsin θ，由题图乙可知F1＝9.6 N 解得m＝2 kg.
(3)设1 s后物体ABC受到的摩擦力大小为f，对物体由平衡条件有f＝F2 ＝4 N 对滑块由牛顿第二定律有f＝ma2 解得a2＝2 m/s
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v2
滑块在AB表面上滑行的距离x2＝ 2a2
而滑块到达B点处的速度v＝a1t1＝6 m/s×1 s＝6 m/s 联立解得x2＝9 m
滑块克服摩擦力做的功为Wf＝fx2＝36 J. [答案] (1)3 m (2)2 kg (3)36 J
【题组突破】
1．(2017·高考全国卷Ⅱ)为提高冰球运动员的加速能力，教练员在冰面上与起跑线距离
2
s0和s1(s1 跑线上，教练员将冰球以初速度v0击出，使冰球在冰面上沿垂直于起跑线的方向滑向挡板；冰球被击出的同时，运动员垂直于起跑线从静止出发滑向小旗．训练要求当冰球到达挡板时，运动员至少到达小旗处．假定运动员在滑行过程中做匀加速运动，冰球到达挡板时的速度为 v1，重力加速度大小为g.求 (1)冰球与冰面之间的动摩擦因数； (2)满足训练要求的运动员的最小加速度． 解析：(1)设冰球的质量为m，冰球与冰面之间的动摩擦因数为μ，由动能定理得 1212 －μmgs0＝mv1－mv0 22 ① 2 v20－v1 解得μ＝. 2gs0 ② (2)冰球到达挡板时，满足训练要求的运动员中，刚好到达小旗处的运动员的加速度最小．设这种情况下，冰球和运动员的加速度大小分别为a1和a2，所用的时间为t.由运动学公式得 2 v20－v1＝2a1s0 ③ ④ ⑤ v0－v1＝a1t s1＝a2t2 联立③④⑤式得 1 2 s1（v1＋v0）2 a2＝. 2 2s0 答案：见解析 2．(2019·上海嘉定区二模)如图甲所示，一足够长的固定斜面的倾角θ＝37°，质量m＝1 kg的物体受到平行于斜面的力F作用，由静止开始运动．力F随时间t变化的规律如图乙所示(以平行于斜面向上为正)，物体与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，取g＝10 m/s，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8. 2 (1)求第1 s内物体运动的加速度大小a1； (2)求第2 s内物体运动的加速度大小a2； (3)求第1 s末物体的动能Ek1； (4)请描述物体在第4 s内的受力情况(或画出受力分析图)，并说明理由． 解析：(1)第1 s内物体受到竖直向下的重力G、垂直斜面向上的支持力N、平行斜面向上的摩擦力f和平行斜面向下的力F，合力沿斜面向下 由牛顿第二定律有
2020高考物理二轮复习专题五科学思维篇1活用“三大观点”解析力学综合问题讲义(含解析)
