新版高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題系列之熱點專題突破專題26摩擦力做功與能量的關(guān)系滑塊模型學(xué)案.doc

1、突破26摩擦力做功與能量的關(guān)系 滑塊模型1 .兩種摩擦力做功的比較靜摩擦力做功滑動摩擦力做功只有能量的轉(zhuǎn)移，沒有能量的轉(zhuǎn)化既有能量的轉(zhuǎn)移，又有能量的轉(zhuǎn)化互為作用力和反作用力的一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和為零， 即要么一正一負，要么都不做功互為作用力和反作用力的一對滑動摩擦 力所做功的代數(shù)和為負值，即要么一正一負， 要么都做負功；代數(shù)和為負值說明機械能有損 失一一轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2 .求解相對滑動物體的能量問題的方法(1)正確分析物體的運動過程，做好受力分析。(2)利用運動學(xué)公式，結(jié)合牛頓第二定律分析物體的速度關(guān)系及位移關(guān)系。(3)然后根據(jù)功的公式和功能關(guān)系解題。3 .解題技巧(1)動力學(xué)分析：分別對滑

2、塊和木板進行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求出各自的加速度；從放上滑 AV2 A vi , 、 塊到二者速度相等，所用時間相等，由t=可求出共同速度 v和所用時間t,然后由位移公式可&ai分別求出二者的位移。(2)功和能分析:對滑塊和木板分別運用動能定理，或者對系統(tǒng)運用能量守恒定律。如圖所示，要注意區(qū)分三個位移:求摩擦力對滑塊做功時用滑塊對地的位移x滑;求摩擦力對木板做功時用木板對地的位移x板;求摩擦生熱時用相對滑動的位移x相。易錯警示(1)無論是計算滑動摩擦力做功，還是計算靜摩擦力做功，都應(yīng)代入物體相對于地面的位移。(2)摩擦生熱AQ= Ffl相對中，若物體在接觸面上做往復(fù)運動時，則 l

3、相對為總的相對路程?！镜淅?】 如圖所示，質(zhì)量為 M= 8 kg的長木板放在光滑水平面上，在木板左端施加F= 12 N的水平推力，當(dāng)木板向右運動的速度達到 vo= 1.5 m/s時，在其右端輕輕放上一個大小不計、質(zhì)量為m= 2 kg的鐵塊，鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù) (1=0.2,木板足夠長，取 g= 10 m/s2。求：J1(1)當(dāng)二者達到相同速度時，木板對鐵塊以及鐵塊對木板所做的功；(2)當(dāng)二者達到相同速度時，木板和鐵塊之間因摩擦所產(chǎn)生的熱量?！敬鸢浮?1)9 J 13.5 J (2)4.5 J【解析】(1)放上鐵塊后，鐵塊加速度皿=咫=2血叫方向向右)木板加速度1地底方向向右)二者達到共同

4、速度y所用時間U裝弋解得串二3 m* 1L5s從放上鐵塊到二者速度相同,鐵塊位移的苦UZ25m iiM木板位移物二然為二3375 m木板對鐵塊做的功歷=網(wǎng)蛆1=91鐵塊對木板做的功 W= mgx= - 13.5 J 。(2)木板和鐵塊之間因摩擦所產(chǎn)生的熱量Q= mg X2 X1) =4.5 J ?！镜淅?】 如圖所示，一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m= 1 kg的小物塊，從光滑平臺上的 A點以vo=2 m/s的初速度水平拋出，到達 C點時，恰好沿 C點的切線方向進入固定在水平地面上的光滑圓弧軌道，最后小 物塊滑上緊靠軌道末端 D點的質(zhì)量為 M= 3 kg的長木板。已知木板上表面與圓弧軌道末端切線相平，

5、木板 下表面與水平地面之間光滑，小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù) = 0.3,圓弧軌道的半徑為 R= 0.4 m, C點(1)小物塊剛要到達圓弧軌道末端D點時對軌道的壓力;(2)要使小物塊不滑出長木板，木板長度的最小值。【答案】(1)60 N ,方向豎直向下 (2)2.5 m【解析】(1)小物塊在C點時的速度大小VoVc=cos 60小物塊由C到D的過程中，由機械能守恒定律得mgR1 -cos 60 ° ) = 1mv21mv2代入數(shù)據(jù)解得vd= 2 ；'5 m/s小物塊在D點時由牛頓第二定律得2VdFn mg= mR代入數(shù)據(jù)解得Fn=60 N由牛頓第三定律得 Fn' =

6、 Fn= 60 N ,方向豎直向下。v,滑行過程中，小物塊與長木板的加速(2)設(shè)小物塊剛好能滑到長木板左端且達到共同速度的大小為大4貨另性=臂=咫片翳速度分另性 k的-色力v=9f對小物塊和長木板組成的系統(tǒng),由能量守恒定律得網(wǎng)=/浮-2切十期第 & £解得【跟蹤短訓(xùn)】1 .(多選)如圖，質(zhì)量為 M長度為L的小車靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點)放在小車的最左端?，F(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使小物塊從靜止開始做勻加速直線運動。小物塊和小車之間的摩擦力為 Ff,小物塊滑到小車的最右端時，小車運動的距離為x。此過程中，下列結(jié)論正確的是()mMA.小物塊到達小車最

7、右端時具有的動能為(F- Ff)( L+ x)B.小物塊到達小車最右端時，小車具有的動能為FfXC.小物塊克服摩擦力所做的功為Ff(L+x)D.小物塊和小車增加的機械能為Fx【答案】ABC【解析】由動能定理可得小物塊到達小車最右端時的動能曰物=亞合=(尸F(xiàn)f) (L+x), A正確；小車的動能E=FfX, B正確；小物塊克服摩擦力所做的功W= Ff（L+ x） , C正確；小物塊和小車增加的機械能為 F（L + x）FfL, D錯誤。2.（多選）將一長木板靜止放在光滑的水平面上，如圖 5甲所示，一個小鉛塊（可視為質(zhì)點）以水平初 速度V0由木板左端向右滑動，到達右端時恰能與木板保持相對靜止?，F(xiàn)將

8、木板分成A和B兩段，使B的長度和質(zhì)量均為 A的2倍，并緊挨著放在原水平面上，讓小鉛塊仍以初速度V0由木板A的左端開始向右滑動，如圖乙所示。若小鉛塊相對滑動過程中所受的摩擦力始終不變，則下列有關(guān)說法正確的是（）甲乙圖5A.小鉛塊將從木板 B的右端飛離木板B.小鉛塊滑到木板 B的右端前就與木板 B保持相對靜止C.甲、乙兩圖所示的過程中產(chǎn)生的熱量相等D.圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量【答案】 BD一【解析】 在第一次小鉛塊運動過程中，d第塊與木板之間的摩劣豺使整個木板一直加速，第二次小 錯塊先使整個木板加速,運動到總部分上后/部分停止加速？只有以部分加速,加速度大于第一次的對應(yīng)

9、 過程,故第二次小鉛塊與£木板將更早達到速度相等;所以小鉛塊還沒有運動到5的右端，兩者速度就已 經(jīng)相同，選項A錯誤j B正蠲寧中魏摩攜力乘相對路程等于產(chǎn)生的熱量j第一次的相對路程大小大于第二 次的相對路程大小，則圖甲所示的過程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過程產(chǎn)生的熱量j選項C錯誤，D正確*3.（多選）如圖所示，長為L、質(zhì)量為M的木板靜置在光滑的水平面上，在木板上放置一質(zhì)量為m的物塊，物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為。物塊以初速度 V0從木板的左端向右滑動時，若木板固定不動時,物塊恰好能從木板的右端滑下。若木板不固定時，下面敘述正確的是（）如AA.物塊不能從木板的右端滑下B.對系統(tǒng)來說產(chǎn)生的熱

10、量 Q=mgLC.經(jīng)過t =Mv(M+ m) wg物塊與木板便保持相對靜止D.摩擦力對木板所做的功等于物塊克服摩擦力所做的功【答案】 AC【解析】木板固定不動時，物塊減少的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。木板不固定時，物塊向右減速的同時，木板要向右加速，物塊減少的動能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能和木板的動能，所以產(chǎn)生的內(nèi)能必然減小，物塊相對于木板滑行的距離要減小，不能從木板的右端滑下，故A正確。對系統(tǒng)來說，產(chǎn)生的熱量Q= FfX相對=mgx相對mgL故B錯誤。設(shè)物塊與木板最終的共同速度為v,物塊和木板組成的系統(tǒng)動量守恒，取向右 為正方向，根據(jù)動量守恒定律，有：mv=(m+ M)v,對木板，由動量定理得：mgt=

11、Mv,聯(lián)立解得t =:一,(m+故c正確。由于物塊與木板相對于地的位移大小不等，物塊對地位移較大，而摩擦力大小相等，所以摩擦力對木板所做的功小于物塊克服摩擦力所做的功，故D錯誤。4.如圖所示，一質(zhì)量為 m= 1.5 kg的滑塊從傾角為e =37。的斜面上自靜止開始滑下，滑行距離 s=10 m后進入半徑為 R= 9 m的光滑圓弧 AB其圓心角為e,然后水平滑上與平臺等高的小車。已知小車質(zhì)量為M= 3.5 kg ,滑塊與斜面及小車表面的動摩擦因數(shù)=0.35,地面光滑且小車足夠長，取2g= 10 m/s 。=0.8)求:(1)滑塊在斜面上的滑行時間11;Si。(2)滑塊脫離圓弧末端 B點前，軌道對滑塊的支持力大小;(3)當(dāng)小車開始勻速運動時，滑塊在小車上滑行的距離(1)2.5 s (2)31.7 N (3)10 m【解析】：(1)設(shè)滑塊在斜面上滑行的加速度為a,由牛頓第二定律，有mgjsin0一(1 cos 0 ) = ma1. 2s=2t1解得n=2-5(2)滑塊在圓弧屋上運動過程,由機械能守恒定律1-2+網(wǎng)£支(1 -86孫=彳冊理：Vj 一山 1由牛頓第二定律有尸甘一儂=滯