《高考物理大二輪復習與增分策略 專題五 動力學、動量和能量觀點的綜合應用課件》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《高考物理大二輪復習與增分策略 專題五 動力學、動量和能量觀點的綜合應用課件(36頁珍藏版)》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、專題五動力學、動量和能量觀點的綜合應用知識回扣1.動量定理的公式Ftpp除表明兩邊大小、方向的關系外,還說明了兩邊的因果關系,即合外力的沖量是 的原因.動量定理說明的是合外力的沖量與 的關系,反映了力對時間的累積效果,與物體的初、末動量無必然聯(lián)系.動量變化的方向與 方向相同,而物體在某一時刻的動量方向跟合外力的沖量方向無必然聯(lián)系.動量定理公式中的F是研究對象所受的包括重力在內(nèi)的所有外力的 ,它可以是恒力,也可以是變力,當F為變力時,F(xiàn)應是合外力對作用時間的.合外力的沖量動量變化動量變化答案合力平均值答案2.動量守恒定律(1)內(nèi)容:一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為 ,這個系統(tǒng)的總動量保持不變.
2、(2)表達式:m1v1m2v2m1v1m2v2;或pp(系統(tǒng)相互作用前總動量p等于相互作用后總動量p);或p0(系統(tǒng)總動量的增量為零);或p1p2(相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng),兩物體動量的增量 ).(3)守恒條件系統(tǒng)不受外力或系統(tǒng)雖受外力但所受外力的 .零合力為零大小相等、方向相反答案系統(tǒng)合外力不為零,但在某一方向上系統(tǒng) ,則系統(tǒng)在該方向上動量守恒.系統(tǒng)雖受外力,但外力遠小于內(nèi)力且作用時間極短,如碰撞、爆炸過程.3.解決力學問題的三個基本觀點(1)力的觀點:主要是 定律和運動學公式相結(jié)合,常涉及物體的受力、加速度或勻變速運動的問題.(2)動量的觀點:主要應用 定理或動量守恒定律求解,常涉及物
3、體的受力和 問題,以及相互作用物體的問題.(3)能量的觀點:在涉及單個物體的受力和位移問題時,常用動能定理分析;在涉及系統(tǒng)內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化問題時,常用能量守恒定律.合力為零牛頓運動動量時間規(guī)律方法答案1.力學規(guī)律的選用原則(1)單個物體:宜選用動量定理、動能定理和牛頓運動定律.若其中涉及時間的問題,應選用 定理;若涉及位移的問題,應選用 定理;若涉及加速度的問題,只能選用 .(2)多個物體組成的系統(tǒng):優(yōu)先考慮兩個守恒定律,若涉及碰撞、爆炸、反沖等問題時,應選用動量守恒定律,然后再根據(jù)能量關系分析解決.牛頓第二定律動能動量2.系統(tǒng)化思維方法,就是根據(jù)眾多的已知要素、事實,按照一定的聯(lián)系方式,將其各部
4、分連接成整體的方法.(1)對多個物理過程進行整體思維,即把幾個過程合為一個過程來處理,如用動量守恒定律解決比較復雜的運動.(2)對多個研究對象進行整體思維,即把兩個或兩個以上的獨立物體合為一個整體進行考慮,如應用動量守恒定律時,就是把多個物體看成一個整體(或系統(tǒng)).高考題型1動能定理和動量守恒定律的應用高考題型3力學三大觀點的應用高考題型2動量和能量的觀點的綜合應用內(nèi)容索引高考題型1動能定理和動量守恒定律的應用解題方略解題方略1.彈性碰撞與非彈性碰撞碰撞過程遵從動量守恒定律.如果碰撞過程中機械能守恒,這樣的碰撞叫做彈性碰撞;如果碰撞過程中機械能不守恒,這樣的碰撞叫做非彈性碰撞.2.應用動量守恒
5、定律的解題步驟(1)明確研究對象(系統(tǒng)包括哪幾個物體及研究的過程);(2)進行受力分析,判斷系統(tǒng)動量是否守恒(或某一方向上動量是否守恒);(3)規(guī)定正方向,確定初、末狀態(tài)動量;(4)由動量守恒定律列式求解;(5)必要時對結(jié)果進行討論.例1如圖1所示,光滑水平面上有一質(zhì)量為m1 kg的小車,小車右端固定一水平輕質(zhì)彈簧,彈簧左端連接一質(zhì)量為m01 kg的物塊,物塊與上表面光滑的小車一起以v05 m/s的速度向右勻速運動,與靜止在光滑水平面上、質(zhì)量為M4 kg的小球發(fā)生彈性正碰,若碰撞時間極短,彈簧始終在彈性限度內(nèi).求:(1)碰撞結(jié)束時,小車與小球的速度;圖1解析答案解析解析設碰撞后瞬間小車的速度大
6、小為v1,小球的速度大小為v,由動量守恒及機械能守恒有:mv0Mvmv1答案答案小車:3 m/s,方向向左小球:2 m/s,方向向右解析答案解析解析當彈簧被壓縮到最短時,物塊與小車有共同進度,設小車的速度大小為v2,根據(jù)動量守恒定律有:m0v0mv1(m0m)v2,解得v21 m/s.設碰撞后瞬間到彈簧最短的過程,彈簧彈力對小車的沖量大小為I,根據(jù)動量定理有Imv2mv1,解得I4 Ns.(2)從碰后瞬間到彈簧被壓至最短的過程,彈簧彈力對小車的沖量大小.答案答案4 Ns預測1(2016全國乙卷35(2)某游樂園入口旁有一噴泉,噴出的水柱將一質(zhì)量為M的卡通玩具穩(wěn)定地懸停在空中.為計算方便起見,假
7、設水柱從橫截面積為S的噴口持續(xù)以速度v0豎直向上噴出;玩具底部為平板(面積略大于S);水柱沖擊到玩具底板后,在豎直方向水的速度變?yōu)榱?,在水平方向朝四周均勻散開.忽略空氣阻力.已知水的密度為,重力加速度大小為g.求:(1)噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量;解析答案解析解析在剛噴出一段很短的t時間內(nèi),可認為噴出的水柱保持速度v0不變.該時間內(nèi),噴出水柱高度lv0t噴出水柱質(zhì)量mV其中V為水柱體積,滿足VlS由可得:噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量為答案答案v0S解析答案(2)玩具在空中懸停時,其底面相對于噴口的高度.返回解析解析設玩具底面相對于噴口的高度為h由玩具受力平衡得F沖Mg其中,F(xiàn)沖為水柱對玩具底
8、面的作用力由牛頓第三定律:F壓F沖其中,F(xiàn)壓為玩具底面對水柱的作用力,v為水柱到達玩具底面時的速度由運動學公式:v2v022gh在很短t時間內(nèi),沖擊玩具水柱的質(zhì)量為mmv0St解析答案由題意可知,在豎直方向上,對該部分水柱應用動量定理(F壓mg)tmv由于t很小,mg也很小,可以忽略,式變?yōu)镕壓tmv返回高考題型2動量和能量的觀點的綜合應用解題方略解題方略1.弄清有幾個物體參與運動,并劃分清楚物體的運動過程.2.進行正確的受力分析,明確各過程的運動特點.3.光滑的平面或曲面,還有不計阻力的拋體運動,機械能一定守恒;碰撞過程、子彈打擊木塊、不受其他外力作用的兩物體相互作用問題,一般考慮用動量守恒
9、定律分析.4.如含摩擦生熱問題,則考慮用能量守恒定律分析.例2如圖2所示,光滑水平面上有一質(zhì)量M4.0 kg的平板車,車的上表面是一段長L1.5 m的粗糙水平軌道,水平軌道左側(cè)連一半徑R0.25 m的四分之一光滑圓弧軌道,圓弧軌道與水平軌道在點O處相切.現(xiàn)將一質(zhì)量m1.0 kg的小物塊(可視為質(zhì)點)從平板車的右端以水平向左的初速度v0滑上平板車,小物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)0.5,小物塊恰能到達圓弧軌道的最高點A.取g10 m/s2,求:(1)小物塊滑上平板車的初速度v0的大??;圖2解析答案解析解析平板車和小物塊組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒,設小物塊到達圓弧軌道最高點A時,二者的共同速度為
10、v1由動量守恒得:mv0(Mm)v1 由能量守恒得:答案答案 5 m/s 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:v05 m/s 解析答案(2)小物塊與車最終相對靜止時,它距點O的距離.解析解析設小物塊最終與車相對靜止時,二者的共同速度為v2,從小物塊滑上平板車,到二者相對靜止的過程中,由動量守恒得:mv0(Mm)v2 設小物塊與車最終相對靜止時,它距O點的距離為x,由能量守恒得:聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得:x0.5 m.答案答案0.5 m預測2如圖3所示,小球A質(zhì)量為m,系在細線的一端,線的另一端固定在O點,O點到光滑水平面的距離為h.物塊B和C的質(zhì)量分別是5m和3m,B與C用輕彈簧拴接,置于光滑的水平面上,且B物塊位
11、于O點正下方.現(xiàn)拉動小球使細線水平伸直,小球由靜止釋放,運動到最低點時與物塊B發(fā)生正碰(碰撞時間極短),反彈后上升到最高點時到水平面的距離為 .小球與物塊均視為質(zhì)點,不計空氣阻力,重力加速度為g,求碰撞過程中B物塊受到的沖量大小及碰后輕彈簧獲得的最大彈性勢能.圖4解析答案返回解析解析設小球運動到最低點與物塊B碰撞前的速度大小為v1,取小球運動到最低點時的重力勢能為零,根據(jù)機械能守恒定律有:設碰撞后小球反彈的速度大小為v1,同理有:解析答案設碰撞后物塊B的速度大小為v2,取水平向右為正方向,由動量守恒定律有:mv1mv15mv2碰撞后當B物塊與C物塊速度相等時輕彈簧的彈性勢能最大,據(jù)動量守恒定律
12、有5mv28mv3解析答案返回高考題型3力學三大觀點的應用解題方略解題方略力學規(guī)律選用的一般原則力學中首先考慮使用兩個守恒定律,從兩個守恒定律的表達式看出多項都是狀態(tài)量(速度、位置),所以守恒定律能解決狀態(tài)問題,不能解決過程(位移x,時間t)問題,不能解決力(F)的問題.(1)若是多個物體組成的系統(tǒng),優(yōu)先考慮使用兩個守恒定律.(2)若物體(或系統(tǒng))涉及到速度和時間,應考慮使用動量定理.(3)若物體(或系統(tǒng))涉及到位移和時間,且受到恒力作用,應考慮使用牛頓運動定律.(4)若物體(或系統(tǒng))涉及到位移和速度,應考慮使用動能定理,系統(tǒng)中摩擦力做功時應用摩擦力乘以相對路程,運用動能定理解決曲線運動和變加
13、速運動問題特別方便.例3(2015廣東理綜36)如圖4所示,一條帶有圓軌道的長軌道水平固定,圓軌道豎直,底端分別與兩側(cè)的直軌道相切,半徑R0.5 m,物塊A以v06 m/s的速度滑入圓軌道,滑過最高點Q,再沿圓軌道滑出后,與直軌上P處靜止的物塊B碰撞,碰后粘在一起運動,P點左側(cè)軌道光滑,右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段長度都為L0.1 m,物塊與各粗糙段間的動摩擦因數(shù)都為0.1,A、B的質(zhì)量均為m1 kg(重力加速度g取10 m/s2;A、B視為質(zhì)點,碰撞時間極短).圖4解析答案(1)求A滑過Q點時的速度大小v和受到的彈力大小F;解析解析從AQ由動能定理得答答案案 4 m/s22 N在Q
14、點,由牛頓第二定律得解得FN22 N.解析答案(2)若碰后AB最終停止在第k個粗糙段上,求k的數(shù)值;解析解析A撞B,由動量守恒得mv02mv答答案案 45設摩擦距離為x,則解析答案(3)求碰后AB滑至第n個(nk)光滑段上的速度vn與n的關系式.解析解析AB滑至第n個光滑段上,由動能定理得預測3如圖5所示,內(nèi)壁粗糙、半徑R0.4 m的四分之一圓弧軌道AB在最低點B與光滑水平軌道BC相切.質(zhì)量m20.2 kg的小球b左端連接一輕質(zhì)彈簧,靜止在光滑水平軌道上,另一質(zhì)量m10.2 kg的小球a自圓弧軌道頂端由靜止釋放,運動到圓弧軌道最低點B時對軌道的壓力為小球a重力的2倍.忽略空氣阻力,重力加速度g
15、10 m/s2.求:圖5解析答案(1)小球a由A點運動到B點的過程中,摩擦力做的功Wf;解析解析小球由靜止釋放到最低點B的過程中,根據(jù)動能定理得:聯(lián)立可得:Wf0.4 J.答案答案 0.4 J解析答案(2)小球a通過彈簧與小球b相互作用的過程中,彈簧的最大彈性勢能Ep;解析解析小球a與小球b通過彈簧相互作用,達到共同速度v2時彈簧具有最大彈性勢能,此過程中,由動量守恒定律:m1v1(m1m2)v2,答答案案0.2 J聯(lián)立可得:Ep0.2 J.解析答案(3)小球a通過彈簧與小球b相互作用的整個過程中,彈簧對小球b的沖量I的大小.解析解析小球a與小球b通過彈簧相互作用的整個過程中,a球最終速度為v3,b球最終速度為v4,由動量守恒定律:m1v1m1v3m2v4,答答案案0.4 Ns根據(jù)動量定理有:Im2v4,聯(lián)立可得:I0.4 Ns.返回