2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第六章 動(dòng)量守恒定律 力學(xué)三大觀點(diǎn) 專題4 力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用課件 新人教版.ppt

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專題4力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 解答動(dòng)力學(xué)綜合問(wèn)題的三大基本觀點(diǎn)1 解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的三個(gè)基本觀點(diǎn) 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 2 力的瞬時(shí)作用和力的空間積累作用 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 3 利用動(dòng)量和能量的觀點(diǎn)解題的技巧 1 若研究對(duì)象為一個(gè)系統(tǒng) 應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律 機(jī)械能守恒定律 2 若研究對(duì)象為單一物體 且涉及功和位移問(wèn)題時(shí) 應(yīng)優(yōu)先考慮動(dòng)能定理 3 因?yàn)閯?dòng)量守恒定律 能量守恒定律 機(jī)械能守恒定律 動(dòng)能定理都只考查一個(gè)物理過(guò)程的始末兩個(gè)狀態(tài)有關(guān)物理量間的關(guān)系 對(duì)過(guò)程的細(xì)節(jié)不予細(xì)究 這正是它們的方便之處 特別對(duì)于變力做功問(wèn)題 就更顯示出它們的優(yōu)越性 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 1 如圖所示 水平光滑軌道AB與豎直半圓形光滑軌道在B點(diǎn)平滑連接 AB段長(zhǎng)x 10m 半圓形軌道半徑R 2 5m 質(zhì)量m 0 10kg的小滑塊 可視為質(zhì)點(diǎn) 在水平恒力F作用下 從A點(diǎn)由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 經(jīng)B點(diǎn)時(shí)撤去力F 小滑塊進(jìn)入半圓形軌道 沿軌道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)C 從C點(diǎn)水平飛出 重力加速度g取10m s2 1 若小滑塊從C點(diǎn)水平飛出后又恰好落在A點(diǎn) 求 滑塊通過(guò)C點(diǎn)時(shí)的速度大小 滑塊剛進(jìn)入半圓形軌道時(shí) 在B點(diǎn)對(duì)軌道壓力的大小 2 如果要使小滑塊能夠通過(guò)C點(diǎn) 求水平恒力F應(yīng)滿足的條件 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 答案 1 10m s 9N 2 F 0 625N解析 1 設(shè)滑塊從C點(diǎn)飛出時(shí)的速度為vC 從C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)間為t 滑塊從C點(diǎn)飛出后 做平拋運(yùn)動(dòng) 水平方向 x vCt解得vC 10m s 設(shè)滑塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB 根據(jù)機(jī)械能守恒定律得 聯(lián)立解得FN 9N 根據(jù)牛頓第三定律 滑塊在B點(diǎn)對(duì)軌道的壓力FN FN 9N 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 解得水平恒力F應(yīng)滿足的條件為F 0 625N 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 2 如圖所示 一質(zhì)量為m2的小車(chē)支架上用細(xì)線懸掛著一質(zhì)量為m3的小球停在光滑水平面上 另一質(zhì)量為m1的小車(chē)以速度v0向m2撞來(lái) 并立即與它粘連在一起 求小球m3能向上擺起的最大高度 解析 m1 m2碰撞瞬間 m3保持靜止 設(shè)m1 m2碰后共同速度為v1 由動(dòng)量守恒得m1v0 m1 m2 v1 知識(shí)梳理 考點(diǎn)自診 然后m3上擺的過(guò)程系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒 系統(tǒng)機(jī)械能守恒 三者速度相同時(shí)小球m3向上擺起的高度最大 設(shè)三者最后共同的速度為v 有 m1 m2 v1 m1 m2 m3 v 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 碰撞類問(wèn)題的綜合分析在涉及碰撞 爆炸 打擊 繩繃緊等物理現(xiàn)象時(shí) 需注意到這些過(guò)程一般均隱含有系統(tǒng)機(jī)械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換 這種問(wèn)題由于作用時(shí)間都極短 因此一般都遵守動(dòng)量守恒定律 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例1 2016 全國(guó)卷 如圖 水平地面上有兩個(gè)靜止的小物塊a和b 其連線與墻垂直 a和b相距l(xiāng) b與墻之間也相距l(xiāng) a的質(zhì)量為m b的質(zhì)量為m 兩物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相同 現(xiàn)使a以初速度v0向右滑動(dòng) 此后a與b發(fā)生彈性碰撞 但b沒(méi)有與墻發(fā)生碰撞 重力加速度大小為g 求物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)滿足的條件 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解析 設(shè)物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 若要物塊a b能夠發(fā)生碰撞 應(yīng)有 設(shè)在a b發(fā)生彈性碰撞前的瞬間 a的速度大小為v1 由能量守恒有 設(shè)在a b碰撞后的瞬間 a b的速度大小分別為v1 v2 由動(dòng)量守恒和能量守恒有 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 由題意 b沒(méi)有與墻發(fā)生碰撞 由功能關(guān)系可知 思維點(diǎn)撥由題意可得動(dòng)摩擦因數(shù)必須滿足兩個(gè)條件 a b能相碰 b不能與墻相碰 先根據(jù)能量關(guān)系求出a與b碰撞前的速度 再根據(jù)彈性碰撞過(guò)程遵守動(dòng)量守恒和能量守恒列式 得到碰后b的速度 根據(jù)b沒(méi)有與墻發(fā)生碰撞 碰后b向右滑行的距離s l 由功能關(guān)系列式 即可求解 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練1 2017 河北唐山路南區(qū)期中 如圖所示 用輕彈簧相連的質(zhì)量均為2kg的A B兩物塊都以v 6m s的速度在光滑水平地面上運(yùn)動(dòng) 彈簧處于原長(zhǎng) 質(zhì)量為4kg的物塊C靜止在前方 B與C碰撞后二者粘在一起運(yùn)動(dòng) 在以后的運(yùn)動(dòng)中 求 1 當(dāng)彈簧的彈性勢(shì)能最大時(shí) 物塊A的速度是多大 2 彈性勢(shì)能的最大值是多大 3 A的速度有可能向左嗎 為什么 答案 1 3m s 2 12J 3 不可能理由見(jiàn)解析 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解析 1 當(dāng)A B C三者的速度相等時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能最大 由A B C三者組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 mA mB v mA mB mC vA 由 式解得vA 3m s 2 B C碰撞時(shí)B C組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 設(shè)碰后瞬間B C兩者的速度為v 則mBv mB mC v 由 式解得v 2m s 設(shè)物塊A速度為vA 時(shí) 彈簧的彈性勢(shì)能最大為Ep 根據(jù)能量守恒有 由 式解得Ep 12J 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 3 系統(tǒng)動(dòng)量守恒mAv mBv mAvA mB mC vB 設(shè)A的速度向左 vA4m s則作用后A B C動(dòng)能之和 即 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 多運(yùn)動(dòng)過(guò)程問(wèn)題的綜合分析這類模型各階段的運(yùn)動(dòng)過(guò)程具有獨(dú)立性 只要對(duì)不同過(guò)程分別選用相應(yīng)規(guī)律即可 兩個(gè)相鄰的過(guò)程連接點(diǎn)的速度是聯(lián)系兩過(guò)程的紐帶 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例2 2017 浙江月考 如圖所示 將一質(zhì)量m 0 1kg的小球 可視為質(zhì)點(diǎn) 自水平平臺(tái)頂端O點(diǎn)水平拋出 小滑塊恰好與斜面無(wú)碰撞地落到平臺(tái)右側(cè)一傾角為 53 的光滑斜面頂端A并沿斜面下滑 小滑塊過(guò)斜面底端B后進(jìn)入粗糙水平軌道BC部分 再進(jìn)入光滑的豎直圓軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng) 忽略小滑塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的機(jī)械能損失 已知斜面頂端與平臺(tái)的高度差為h 3 2m 斜面頂端距水平軌道高度為H 15m 豎直圓軌道半徑為R 5m 小滑塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 5 sin53 0 8 cos53 0 6 求 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 1 小滑塊水平拋出的初速度v0 2 小滑塊由A到B的時(shí)間 3 為使小滑塊能進(jìn)入圓軌道運(yùn)動(dòng)且不脫離圓軌道 求水平軌道BC的長(zhǎng)度x應(yīng)滿足的條件 答案 1 6m s 2 1 25s 3 x 15m或30m x 40m 解析 1 小滑塊從O到A的過(guò)程做平拋運(yùn)動(dòng) 將小滑塊到達(dá)A點(diǎn)的速度分解 如圖 則得v0 vycot vycot53 又 2gh 則vy 8m s v0 6m s 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解得x0 40m所以x 40m 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解得x1 15m所以x 15m若不能完成完整的圓周運(yùn)動(dòng) 則小球的最高點(diǎn)與圓心等高 從B點(diǎn)到圓心等高處的過(guò)程 由動(dòng)能定理得 解得x2 30m所以x 30m綜上 x 15m或30m x 40m 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥 1 小滑塊從O到A的過(guò)程做平拋運(yùn)動(dòng) 小滑塊恰好與斜面無(wú)碰撞地落到光滑斜面上頂端A 速度沿斜面向下 根據(jù)下落的高度h求出小滑塊到達(dá)A點(diǎn)時(shí)豎直分速度 根據(jù)分速度的關(guān)系求小滑塊水平拋出的初速度v0 2 小滑塊由A到B的過(guò)程 由動(dòng)能定理求出小滑塊到達(dá)B點(diǎn)的速度 再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求時(shí)間 3 為使小滑塊能進(jìn)入圓軌道運(yùn)動(dòng)且不脫離圓軌道 有兩種情況 一種能做完整的圓周運(yùn)動(dòng) 另一種不能做完整的圓周運(yùn)動(dòng) 根據(jù)臨界條件和機(jī)械能守恒求解水平軌道BC的長(zhǎng)度x應(yīng)滿足的條件 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例3 2017 河南平頂山模擬 如圖所示 一小車(chē)置于光滑水平面上 輕質(zhì)彈簧右端固定 左端拴接物塊b 小車(chē)質(zhì)量m0 3kg AO部分粗糙且長(zhǎng)l 2m 動(dòng)摩擦因數(shù) 0 3 OB部分光滑 另一小物塊a放在小車(chē)的最左端 和小車(chē)一起以v0 4m s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng) 小車(chē)撞到固定擋板后瞬間速度變?yōu)榱?但不與擋板粘連 已知車(chē)OB部分的長(zhǎng)度大于彈簧的自然長(zhǎng)度 彈簧始終處于彈性限度內(nèi) a b兩物塊可視為質(zhì)點(diǎn) 質(zhì)量均為m 1kg 碰撞時(shí)間極短且不粘連 碰后一起向右運(yùn)動(dòng) g取10m s2 求 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 1 物塊a與b碰后的速度大小 2 當(dāng)物塊a相對(duì)小車(chē)靜止時(shí)小車(chē)右端B到擋板的距離 3 當(dāng)物塊a相對(duì)小車(chē)靜止時(shí)在小車(chē)上的位置到O點(diǎn)的距離 解析 1 對(duì)物塊a 由動(dòng)能定理得 代入數(shù)據(jù)解得a與b碰前速度v1 2m s a b碰撞過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒 以a的初速度方向?yàn)檎较?由動(dòng)量守恒定律得mv1 2mv2 代入數(shù)據(jù)解得v2 1m s 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 2 當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長(zhǎng)時(shí)兩物塊分離 a以v2 1m s的速度 在小車(chē)上向左滑動(dòng) 當(dāng)與車(chē)同速時(shí) 以向左為正方向 由動(dòng)量守恒定律得mv2 m0 m v3 代入數(shù)據(jù)解得v3 0 25m s 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥 1 由動(dòng)能定理可以求出物塊的速度 由動(dòng)量守恒定律求得碰后的速度 2 由動(dòng)量守恒定律與能量守恒定律可以求出距離 3 系統(tǒng)機(jī)械能的減小量 等于摩擦力與相對(duì)位移的乘積 故由能量守恒可以求出物塊a相對(duì)小車(chē)靜止時(shí)在小車(chē)上的位置到O點(diǎn)的距離 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練2 如圖所示 一條帶有圓軌道的長(zhǎng)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R 0 5m 物塊A以v0 6m s的速度滑入圓軌道 滑過(guò)最高點(diǎn)Q 再沿圓軌道滑出后 與直軌道上P點(diǎn)靜止的物塊B碰撞 碰后粘在一起運(yùn)動(dòng) P點(diǎn)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(zhǎng)度都為l 0 1m 物塊與各粗糙段間的動(dòng)摩擦因數(shù)都為 0 1 A B的質(zhì)量均為m 1kg 重力加速度g取10m s2 A B可視為質(zhì)點(diǎn) 碰撞時(shí)間極短 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 1 求A滑過(guò)Q點(diǎn)時(shí)的速度大小v和受到的彈力大小F 2 若碰后AB最終停止在第k個(gè)粗糙段上 求k的數(shù)值 3 求碰后AB滑至第n個(gè) n k 光滑段上的速度vn與n的關(guān)系式 解析 1 物塊A從滑入圓軌道到最高點(diǎn)Q 根據(jù)機(jī)械能守恒定律得 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 2 A與B碰撞遵守動(dòng)量守恒定律 設(shè)碰撞后的速度為v 則 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 滑塊 木板模型問(wèn)題滑塊 木板模型作為力學(xué)的基本模型經(jīng)常出現(xiàn) 也是一個(gè)高頻的考查模型 是對(duì)直線運(yùn)動(dòng)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律和動(dòng)量守恒定律有關(guān)知識(shí)的綜合應(yīng)用 能力要求很高 往往以壓軸題形式出現(xiàn) 這類問(wèn)題可分為兩類 1 沒(méi)有外力參與 滑塊與木板組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 系統(tǒng)除遵從動(dòng)量守恒定律外 還遵從能量守恒定律 摩擦力與相對(duì)路程的乘積等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失 即Ff s滑 Ek 此類問(wèn)題雖然受恒力作用時(shí)可以應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解 但是求解過(guò)程相當(dāng)麻煩 受變力作用時(shí)更是無(wú)能為力 因此選用能量守恒和動(dòng)量守恒求解是最好選擇 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 2 系統(tǒng)受到外力 這時(shí)對(duì)滑塊和木板一般隔離分析 畫(huà)出它們運(yùn)動(dòng)的示意圖 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解 此類問(wèn)題請(qǐng)參見(jiàn)第三章 滑塊 木板模型 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 例4如圖所示 光滑的水平面上有兩個(gè)完全一樣的長(zhǎng)木板A和B 在A板的右側(cè)邊緣放有小滑塊C 開(kāi)始A C以相同的速度v0向右勻速運(yùn)動(dòng) 與靜止在水平面上的木板B發(fā)生正碰 碰后兩木板粘在一起并繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng) 最終滑塊C剛好沒(méi)有從木板上掉下 已知木板A B和滑塊C的質(zhì)量均為m C與A B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 求 1 最終滑塊C的速度 2 木板B的長(zhǎng)度L 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解析 1 AB碰撞一直到最終ABC一起向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 ABC組成系統(tǒng)動(dòng)量守恒 以v0方向?yàn)檎较?根據(jù)動(dòng)量守恒定律得2mv0 3mv 2 AB碰撞過(guò)程中 AB組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 以v0方向?yàn)檎较?根據(jù)動(dòng)量守恒定律得mv0 2mv1 最終滑塊C剛好沒(méi)有從木板上掉下 則C與B的相對(duì)位移為L(zhǎng) 根據(jù)能量守恒定律得 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 思維點(diǎn)撥 1 AB碰撞一直到最終ABC一起向右運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中 ABC組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 以v0方向?yàn)檎较?根據(jù)動(dòng)量守恒定律列式求解最終的共同速度 2 AB碰撞過(guò)程中 AB組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒 根據(jù)動(dòng)量守恒定律求出碰撞后AB的速度 此后A在C上滑行過(guò)程中 根據(jù)能量守恒列式求解L 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 即學(xué)即練3 2016 天津卷 如圖所示 方盒A靜止在光滑的水平面上 盒內(nèi)有一小滑塊B 盒的質(zhì)量是滑塊的2倍 滑塊與盒內(nèi)水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 若滑塊以速度v開(kāi)始向左運(yùn)動(dòng) 與盒的左 右壁發(fā)生無(wú)機(jī)械能損失的碰撞 滑塊在盒中來(lái)回運(yùn)動(dòng)多次 最終相對(duì)于盒靜止 則此時(shí)盒的速度大小為 滑塊相對(duì)于盒運(yùn)動(dòng)的路程為 解析 設(shè)滑塊B質(zhì)量為m 則方盒A的質(zhì)量為2m 由動(dòng)量守恒定律知 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 4 2017 湖北宜昌一模 如圖所示 質(zhì)量m1 0 3kg的小車(chē)靜止在光滑的水平面上 車(chē)長(zhǎng)L 15m 現(xiàn)有質(zhì)量m2 0 2kg可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊 以水平向右的速度v0 2m s從左端滑上小車(chē) 最后在車(chē)面上某處與小車(chē)保持相對(duì)靜止 物塊與車(chē)面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 5 g取10m s2 1 求物塊在車(chē)面上滑行的時(shí)間t 2 要使物塊不從小車(chē)右端滑出 物塊滑上小車(chē)左端的速度v0 不超過(guò)多少 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 解析 1 設(shè)物塊與小車(chē)的共同速度為v 以水平向右為正方向 根據(jù)動(dòng)量守恒定律有m2v0 m1 m2 v設(shè)物塊與車(chē)面間的滑動(dòng)摩擦力為Ff 對(duì)物塊應(yīng)用動(dòng)量定理有 Fft m2v m2v0 其中Ff m2g 命題點(diǎn)一 命題點(diǎn)二 命題點(diǎn)三 2 要使物塊恰好不從小車(chē)右端滑出 物塊滑到車(chē)面右端時(shí)與小車(chē)有共同的速度v 則有m2v0 m1 m2 v