高考物理突破100分:運用動能定理巧解往復運動問題!

2020-12-04 高考數學速解張老師

在某些物體的運動中,其運動過程具有重複性、往返性,而在這一過程中,描述物體的物理量多數是變化的,而重複的次數又往往是無法確定的或者是無限的,求解這類問題時若運用牛頓運動定律及運動學公式將非常繁瑣,甚至無法解出.由於動能定理只關注物體的初末狀態而不涉及運動過程的細節,所以用動能定理分析這類問題可使解題過程簡化,順利實現高考理科綜合物理科百分突破!

經典例題:

如圖所示, ABCD是一個盆式容器,盆內側壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧,BC是水平的,其距離d=0.50 m.盆邊緣的高度為h=0.30 m.在A處放一個質量為m的小物塊並讓其從靜止開始下滑.已知盆內側壁是光滑的,而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數為μ=0.10.小物塊在盆內來回滑動,最後停下來,則停止的地點到B的距離為

A.0.50 m

B.0.25 m

C.0.10 m

D.0

解析:設小物塊在BC段通過的總路程為s,由於只有水平面上存在摩擦力,則小物塊從A點開始運動到最終靜止的整個過程中,摩擦力做功為-μmgs,而重力做功與路徑無關,由動能定理得mgh-μmgs=0-0,代入數據可解得s=3 m.由於d=0.50 m,所以小物塊在BC段經過3次往復運動後,又回到B點.

答案:D

經典例題:

如圖所示,AB、CD為兩個對稱斜面,其上部足夠長,下部B、C分別與一個光滑的圓弧面的兩端相切,圓弧的圓心角為120°,半徑R=2.0 m,一個物體在離弧底E高度為h=3.0 m處,以初速度v=4.0 m/s沿斜面運動,若物體與兩斜面間的動摩擦因數均為0.02,則物體在兩斜面上(不包括圓弧部分)一共運動的路程是多少?(g取10 m/s2)

總結 :

(1)應用動能定理求解往復運動問題時,要確定物體的初狀態和末狀態.

(2)重力做功與物體的運動路徑無關,可用WG=mgh直接求解.

(3)滑動摩擦力做功與物體運動路徑有關,其功的大小可用Wf=Ff·s求解,其中s為物體相對滑行的路程.

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