2019高考物理一輪復習 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系 滑塊模型學案.doc
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突破26 摩擦力做功與能量的關系 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移,沒有能量的轉化既有能量的轉移,又有能量的轉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轉化為內能 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)利用運動學公式,結合牛頓第二定律分析物體的速度關系及位移關系。(3)然后根據(jù)功的公式和功能關系解題。3. 解題技巧(1)動力學分析:分別對滑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,都應代入物體相對于地面的位移。(2)摩擦生熱QFfl相對中,若物體在接觸面上做往復運動時,則l相對為總的相對路程?!镜淅?】如圖所示,質量為M8 kg的長木板放在光滑水平面上,在木板左端施加F12 N的水平推力,當木板向右運動的速度達到v01.5 m/s時,在其右端輕輕放上一個大小不計、質量為m2 kg的鐵塊,鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)0.2,木板足夠長,取g10 m/s2。求: (1)當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 J13.5 J(2)4.5 J鐵塊對木板做的功W2mgx213.5 J。(2)木板和鐵塊之間因摩擦所產(chǎn)生的熱量Qmg(x2x1)4.5 J?!镜淅?】如圖所示,一個可視為質點的質量為m1 kg的小物塊,從光滑平臺上的A點以v02 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點的質量為M3 kg的長木板。已知木板上表面與圓弧軌道末端切線相平,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R0.4 m,C點和圓弧的圓心連線與豎直方向的夾角60,不計空氣阻力,g取10 m/s2。求:(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?!敬鸢浮?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vC小物塊由C到D的過程中,由機械能守恒定律得mgR(1cos 60)mvD2mvC2代入數(shù)據(jù)解得vD2 m/s小物塊在D點時由牛頓第二定律得FNmgm代入數(shù)據(jù)解得FN60 N由牛頓第三定律得FNFN60 N,方向豎直向下。(2)設小物塊剛好能滑到長木板左端且達到共同速度的大小為v,滑行過程中,小物塊與長木板的加速度【跟蹤短訓】1. (多選)如圖,質量為M、長度為L的小車靜止在光滑水平面上,質量為m的小物塊(可視為質點)放在小車的最左端。現(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,下列結論正確的是()A小物塊到達小車最右端時具有的動能為(FFf)(Lx)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(Lx)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Ek物W合(FFf)(Lx),A正確;小車的動能Ek車Ffx,B正確;小物塊克服摩擦力所做的功WfFf(Lx),C正確;小物塊和小車增加的機械能為F(Lx)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)將木板分成A和B兩段,使B的長度和質量均為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,則下列有關說法正確的是()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】BD3. (多選) 如圖所示,長為L、質量為M的木板靜置在光滑的水平面上,在木板上放置一質量為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()A物塊不能從木板的右端滑下B對系統(tǒng)來說產(chǎn)生的熱量QmgLC經(jīng)過t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化為內能。木板不固定時,物塊向右減速的同時,木板要向右加速,物塊減少的動能轉化為系統(tǒng)產(chǎn)生的內能和木板的動能,所以產(chǎn)生的內能必然減小,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QFfx相對mgx相對mgL,故B錯誤。設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:mv0(mM)v,對木板,由動量定理得:mgtMv,聯(lián)立解得t,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,一質量為m1.5 kg的滑塊從傾角為37的斜面上自靜止開始滑下,滑行距離s10 m后進入半徑為R9 m 的光滑圓弧AB,其圓心角為,然后水平滑上與平臺等高的小車。已知小車質量為M3.5 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g10 m/s2。(sin 370.6,cos 370.8)求:(1)滑塊在斜面上的滑行時間t1;(2)滑塊脫離圓弧末端B點前,軌道對滑塊的支持力大小;(3)當小車開始勻速運動時,滑塊在小車上滑行的距離s1?!敬鸢浮浚?1)2.5 s(2)31.7 N(3)10 m【解析】:(1)設滑塊在斜面上滑行的加速度為a,由牛頓第二定律,有mg(sin cos )ma,sat12小車的加速度:a2g1.5 m/s2小車與滑塊達到共同速度時小車開始勻速運動,滿足vBa1t2a2t2解得:t22 s故滑塊剛滑上小車的速度vB10 m/s,最終同速時的速度v3 m/s由功能關系可得:mgs1mvB2(mM)v2解得:s110 m。- 配套講稿:
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