《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(guān)系 滑塊模型學案.doc》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《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(guān)系 滑塊模型學案.doc（5頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

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——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： ①求摩擦力對滑塊做功時用滑塊對地的位移x滑； ②求摩擦力對木板做功時用木板對地的位移x板； ③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ΔQ＝Ffl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。 【典例1】　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，當木板向右運動的速度達到v0＝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)μ＝0.2，木板足夠長，取g＝10 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。 【答案】　(1)9 J　－13.5 J　(2)4.5 J 鐵塊對木板做的功W2＝－μmgx2＝－13.5 J。 (2)木板和鐵塊之間因摩擦所產(chǎn)生的熱量Q＝μmg(x2－x1)＝4.5 J。 【典例2】　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v0＝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，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)μ＝0.3，圓弧軌道的半徑為R＝0.4 m，C點和圓弧的圓心連線與豎直方向的夾角θ＝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。 【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 vC＝ 小物塊由C到D的過程中，由機械能守恒定律得 mgR(1－cos 60)＝mvD2－mvC2 代入數(shù)據(jù)解得vD＝2 m/s 小物塊在D點時由牛頓第二定律得 FN－mg＝m 代入數(shù)據(jù)解得FN＝60 N 由牛頓第三定律得FN′＝FN＝60 N，方向豎直向下。 (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(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。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(jié)論正確的是(　　) A．小物塊到達小車最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Ffx C．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Ek物＝W合＝(F－Ff)(L＋x)，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Wf＝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。現(xiàn)將木板分成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(　　) 圖5 A.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 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μ。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Q＝μmgL C．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(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＝μmgx相對<μmgL，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：mv0＝(m＋M)v，對木板，由動量定理得：μmgt＝Mv，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(zhì)量為m＝1.5 kg的滑塊從傾角為θ＝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θ，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)μ＝0.35，地面光滑且小車足夠長，取g＝10 m/s2。(sin 37＝0.6，cos 37＝0.8)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?。? (3)當小車開始勻速運動時，滑塊在小車上滑行的距離s1。 【答案】：(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 mg(sin θ－μcos θ)＝ma， s＝at12 小車的加速度：a2＝μg＝1.5 m/s2 小車與滑塊達到共同速度時小車開始勻速運動，滿足 vB－a1t2＝a2t2 解得：t2＝2 s 故滑塊剛滑上小車的速度vB＝10 m/s，最終同速時的速度v＝3 m/s 由功能關(guān)系可得：μmgs1＝mvB2－(m＋M)v2 解得：s1＝10 m。