新版高考物理一輪復(fù)習(xí)微專(zhuān)題系列之熱點(diǎn)專(zhuān)題突破專(zhuān)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(dòng)摩擦力做功只有能量的轉(zhuǎn)移，沒(méi)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(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)和為零， 即要么一正一負(fù)，要么都不做功互為作用力和反作用力的一對(duì)滑動(dòng)摩擦 力所做功的代數(shù)和為負(fù)值，即要么一正一負(fù)， 要么都做負(fù)功；代數(shù)和為負(fù)值說(shuō)明機(jī)械能有損 失一一轉(zhuǎn)化為內(nèi)能2 .求解相對(duì)滑動(dòng)物體的能量問(wèn)題的方法(1)正確分析物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，做好受力分析。(2)利用運(yùn)動(dòng)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(dòng)力學(xué)分析：分別對(duì)滑

2、塊和木板進(jìn)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(shí)間相等，由t=可求出共同速度 v和所用時(shí)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(duì)滑塊和木板分別運(yùn)用動(dòng)能定理，或者對(duì)系統(tǒng)運(yùn)用能量守恒定律。如圖所示，要注意區(qū)分三個(gè)位移:求摩擦力對(duì)滑塊做功時(shí)用滑塊對(duì)地的位移x滑;求摩擦力對(duì)木板做功時(shí)用木板對(duì)地的位移x板;求摩擦生熱時(shí)用相對(duì)滑動(dòng)的位移x相。易錯(cuò)警示(1)無(wú)論是計(jì)算滑動(dòng)摩擦力做功，還是計(jì)算靜摩擦力做功，都應(yīng)代入物體相對(duì)于地面的位移。(2)摩擦生熱AQ= Ffl相對(duì)中，若物體在接觸面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則 l

3、相對(duì)為總的相對(duì)路程?！镜淅?】 如圖所示，質(zhì)量為 M= 8 kg的長(zhǎng)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(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到 vo= 1.5 m/s時(shí)，在其右端輕輕放上一個(gè)大小不計(jì)、質(zhì)量為m= 2 kg的鐵塊，鐵塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) (1=0.2,木板足夠長(zhǎng)，取 g= 10 m/s2。求：J1(1)當(dāng)二者達(dá)到相同速度時(shí)，木板對(duì)鐵塊以及鐵塊對(duì)木板所做的功；(2)當(dāng)二者達(dá)到相同速度時(shí)，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(dá)到共同

4、速度y所用時(shí)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(duì)鐵塊做的功歷=網(wǎng)蛆1=91鐵塊對(duì)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(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m= 1 kg的小物塊，從光滑平臺(tái)上的 A點(diǎn)以vo=2 m/s的初速度水平拋出，到達(dá) C點(diǎn)時(shí)，恰好沿 C點(diǎn)的切線方向進(jìn)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(diǎn)的質(zhì)量為 M= 3 kg的長(zhǎng)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(zhǎng)木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) = 0.3,圓弧軌道的半徑為 R= 0.4 m, C點(diǎn)(1)小物塊剛要到達(dá)圓弧軌道末端D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力;(2)要使小物塊不滑出長(zhǎng)木板，木板長(zhǎng)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(diǎn)時(shí)的速度大小VoVc=cos 60小物塊由C到D的過(guò)程中，由機(jī)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(diǎn)時(shí)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(guò)程中，小物塊與長(zhǎng)木板的加速(2)設(shè)小物塊剛好能滑到長(zhǎng)木板左端且達(dá)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(duì)小物塊和長(zhǎng)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(zhǎng)度為L(zhǎng)的小車(chē)靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在小車(chē)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(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。小物塊和小車(chē)之間的摩擦力為 Ff,小物塊滑到小車(chē)的最右端時(shí)，小車(chē)運(yùn)動(dòng)的距離為x。此過(guò)程中，下列結(jié)論正確的是()mMA.小物塊到達(dá)小車(chē)最

7、右端時(shí)具有的動(dòng)能為(F- Ff)( L+ x)B.小物塊到達(dá)小車(chē)最右端時(shí)，小車(chē)具有的動(dòng)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(chē)增加的機(jī)械能為Fx【答案】ABC【解析】由動(dòng)能定理可得小物塊到達(dá)小車(chē)最右端時(shí)的動(dòng)能曰物=亞合=(尸F(xiàn)f) (L+x), A正確；小車(chē)的動(dòng)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(chē)增加的機(jī)械能為 F（L + x）FfL, D錯(cuò)誤。2.（多選）將一長(zhǎng)木板靜止放在光滑的水平面上，如圖 5甲所示，一個(gè)小鉛塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以水平初 速度V0由木板左端向右滑動(dòng)，到達(dá)右端時(shí)恰能與木板保持相對(duì)靜止?，F(xiàn)將

8、木板分成A和B兩段，使B的長(zhǎng)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(kāi)始向右滑動(dòng)，如圖乙所示。若小鉛塊相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中所受的摩擦力始終不變，則下列有關(guān)說(shuō)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(duì)靜止C.甲、乙兩圖所示的過(guò)程中產(chǎn)生的熱量相等D.圖甲所示的過(guò)程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過(guò)程產(chǎn)生的熱量【答案】 BD一【解析】 在第一次小鉛塊運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，d第塊與木板之間的摩劣豺使整個(gè)木板一直加速，第二次小 錯(cuò)塊先使整個(gè)木板加速,運(yùn)動(dòng)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(duì)應(yīng)

9、 過(guò)程,故第二次小鉛塊與£木板將更早達(dá)到速度相等;所以小鉛塊還沒(méi)有運(yùn)動(dòng)到5的右端，兩者速度就已 經(jīng)相同，選項(xiàng)A錯(cuò)誤j B正蠲寧中魏摩攜力乘相對(duì)路程等于產(chǎn)生的熱量j第一次的相對(duì)路程大小大于第二 次的相對(duì)路程大小，則圖甲所示的過(guò)程產(chǎn)生的熱量大于圖乙所示的過(guò)程產(chǎn)生的熱量j選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確*3.（多選）如圖所示，長(zhǎng)為L(zhǎng)、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(dòng)摩擦因數(shù)為。物塊以初速度 V0從木板的左端向右滑動(dòng)時(shí)，若木板固定不動(dòng)時(shí),物塊恰好能從木板的右端滑下。若木板不固定時(shí)，下面敘述正確的是（）如AA.物塊不能從木板的右端滑下B.對(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)產(chǎn)生的熱

10、量 Q=mgLC.經(jīng)過(guò)t =Mv(M+ m) wg物塊與木板便保持相對(duì)靜止D.摩擦力對(duì)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(dòng)時(shí)，物塊減少的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。木板不固定時(shí)，物塊向右減速的同時(shí)，木板要向右加速，物塊減少的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能和木板的動(dòng)能，所以產(chǎn)生的內(nèi)能必然減小，物塊相對(duì)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(duì)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，產(chǎn)生的熱量Q= FfX相對(duì)=mgx相對(duì)mgL故B錯(cuò)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(dòng)量守恒，取向右 為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有：mv=(m+ M)v,對(duì)木板，由動(dòng)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(duì)于地的位移大小不等，物塊對(duì)地位移較大，而摩擦力大小相等，所以摩擦力對(duì)木板所做的功小于物塊克服摩擦力所做的功，故D錯(cuò)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(kāi)始滑下，滑行距離 s=10 m后進(jìn)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(tái)等高的小車(chē)。已知小車(chē)質(zhì)量為M= 3.5 kg ,滑塊與斜面及小車(chē)表面的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.35,地面光滑且小車(chē)足夠長(zhǎng)，取2g= 10 m/s 。=0.8)求:(1)滑塊在斜面上的滑行時(shí)間11;Si。(2)滑塊脫離圓弧末端 B點(diǎn)前，軌道對(duì)滑塊的支持力大小;(3)當(dāng)小車(chē)開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊在小車(chē)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(yùn)動(dòng)過(guò)程,由機(jī)械能守恒定律1-2+網(wǎng)£支(1 -86孫=彳冊(cè)理：Vj 一山 1由牛頓第二定律有尸甘一儂=滯