高考物理大二輪總復(fù)習(xí)與增分策略 題型研究5 加試計(jì)算題 23題 動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用課件.ppt

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動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用 題型研究5加試計(jì)算題23題 考點(diǎn)一動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的應(yīng)用 1 動(dòng)量定理物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化 即I p或Ft p或Ft p1 p2 它的表達(dá)式是一個(gè)矢量方程 即表示動(dòng)量的變化方向與沖量的方向相同 2 動(dòng)量守恒定律 1 內(nèi)容 一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受合外力為零 這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變 即 p1 p2或 p1 p2 2 條件 系統(tǒng)不受外力或者所受外力的和為零 系統(tǒng)所受外力遠(yuǎn)小于系統(tǒng)的內(nèi)力 可以忽略不計(jì) 系統(tǒng)在某一個(gè)方向上所受的合外力為零 則該方向上動(dòng)量守恒 3 動(dòng)能定理 合外力做的功等于物體動(dòng)能的變化 這里的合外力指物體受到的所有外力的合力 包括重力 彈力 摩擦力 電場(chǎng)力 磁場(chǎng)力等 表達(dá)式為W Ek或W總 Ek2 Ek1 4 機(jī)械能守恒定律 在只有重力 或彈簧彈力 做功時(shí) 沒有其他力做功或其他力做功的代數(shù)和為零 則系統(tǒng)機(jī)械能守恒 例1如圖1所示 豎直平面內(nèi)的光滑水平軌道的左邊與墻壁對(duì)接 右邊與一個(gè)足夠高的光滑圓弧軌道平滑相連 木塊A B靜置于光滑水平軌道上 A B的質(zhì)量分別為1 5kg和0 5kg 現(xiàn)讓A以6m s的速度水平向左運(yùn)動(dòng) 之后與墻壁碰撞 碰撞的時(shí)間為0 3s 碰后的速度大小變?yōu)?m s 當(dāng)A與B碰撞后會(huì)立即粘在一起運(yùn)動(dòng) g取10m s2 求 圖1 解析答案 1 在A與墻壁碰撞的過程中 墻壁對(duì)A的平均作用力的大小 解析設(shè)水平向右為正方向 當(dāng)A與墻壁碰撞時(shí)根據(jù)動(dòng)量定理有Ft mAv1 mA v1 解得F 50N答案50N 解析答案 2 A B滑上圓弧軌道的最大高度 解析設(shè)碰撞后A B的共同速度為v 根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mAv1 mA mB vA B在光滑圓形軌道上滑動(dòng)時(shí) 機(jī)械能守恒 由機(jī)械能守恒定律得 解得h 0 45m 答案0 45m 規(guī)律總結(jié) 動(dòng)量和能量綜合題的解題思路1 仔細(xì)審題 把握題意在讀題的過程中 必須仔細(xì) 認(rèn)真 要收集題中的有用信息 弄清物理過程 建立清晰的物理情景 充分挖掘題中的隱含條件 不放過任何一個(gè)細(xì)節(jié) 2 確定研究對(duì)象 進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析有的題目可能會(huì)有多個(gè)研究對(duì)象 研究對(duì)象確定后 必須對(duì)它進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析 明確其運(yùn)動(dòng)的可能性 3 思考解題途徑 正確選用規(guī)律根據(jù)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況 選擇與它相適應(yīng)的物理規(guī)律及題中給予的某種等量關(guān)系列方程求解 4 檢查解題過程 檢驗(yàn)解題結(jié)果檢查過程并檢驗(yàn)結(jié)果是否符合題意以及是否符合實(shí)際情況 1 2 變式題組 1 如圖2所示 光滑坡道頂端距水平面高度為h 質(zhì)量為m1的小物塊A從坡道頂端由靜止滑下進(jìn)入水平面 在坡道末端O點(diǎn)無機(jī)械能損失 現(xiàn)將輕彈簧的一端固定在M處的墻上 另一端與質(zhì)量為m2的物塊B相連 A從坡道上滑下來后與B碰撞的時(shí)間極短 碰后A B結(jié)合在一起共同壓縮彈簧 各處摩擦不計(jì) 重力加速度為g 求 圖2 1 2 1 A在與B碰撞前瞬時(shí)速度v的大小 解析答案 1 2 2 A與B碰后瞬間的速度v 的大小 解析答案 解析A B在碰撞過程中 由動(dòng)量守恒定律得m1v m1 m2 v 1 2 3 彈簧被壓縮到最短時(shí)的彈性勢(shì)能Ep 解析答案 解析A B速度v 減為零時(shí) 彈簧被壓縮到最短 由機(jī)械能守恒定律得 1 2 2 如圖3所示 光滑水平面上有一具有光滑曲面的靜止滑塊B 可視為質(zhì)點(diǎn)的小球A從B的曲面上離地面高為h處由靜止釋放 且A可以平穩(wěn)地由B的曲面滑至水平地面 已知A的質(zhì)量為m B的質(zhì)量為3m 重力加速度為g 試求 圖3 1 2 解析答案 1 A剛從B上滑至地面時(shí)的速度大小 解析設(shè)A剛滑至地面時(shí)速度大小為v1 B速度大小為v2 規(guī)定向右為正方向 由水平方向動(dòng)量守恒得3mv2 mv1 0 1 2 解析答案 2 若A到地面后與地面上的固定擋板P碰撞 之后以原速率反彈 則A返回B的曲面上能到達(dá)的最大高度為多少 解析從A與擋板碰后開始 到A追上B到達(dá)最大高度h 并具有共同速度v 此過程根據(jù)系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒得mv1 3mv2 4mv根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒得 聯(lián)立解得 解決力學(xué)問題的三種解題思路1 以牛頓運(yùn)動(dòng)定律為核心 結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解題 適用于力與加速度的瞬時(shí)關(guān)系 圓周運(yùn)動(dòng)的力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 勻變速運(yùn)動(dòng)的問題 這類問題關(guān)鍵要抓住力與運(yùn)動(dòng)之間的橋梁 加速度 2 從動(dòng)能定理 機(jī)械能守恒定律 能量守恒定律的角度解題 適用于單個(gè)物體 多個(gè)物體組成的系統(tǒng)的受力和位移問題 3 從動(dòng)量定理 動(dòng)量守恒定律的角度解題 適用于單個(gè)物體 多個(gè)物體組成的系統(tǒng)的受力與時(shí)間問題 不涉及加速度 及相互作用物體系統(tǒng)的碰撞 打擊 爆炸 反沖等問題 例2如圖4所示 質(zhì)量為m的b球用長(zhǎng)h的細(xì)繩懸掛于水平軌道BC的出口C處 質(zhì)量也為m的小球a 從距BC高h(yuǎn)的A處由靜止釋放 沿光滑軌道ABC下滑 在C處與b球正碰并與b黏在一起 已知BC軌道距地面的高度為0 5h 懸掛b球的細(xì)繩能承受的最大拉力為2 8mg 試問 圖4 解析答案 1 a球與b球碰前瞬間的速度多大 解析設(shè)a球經(jīng)C點(diǎn)時(shí)速度為vC 則由機(jī)械能守恒得 2 a b兩球碰后 細(xì)繩是否會(huì)斷裂 若細(xì)繩斷裂 小球在DE水平面上的落點(diǎn)距C的水平距離是多少 若細(xì)繩不斷裂 小球最高將擺多高 解析答案 解析設(shè)碰后b球的速度為v 由動(dòng)量守恒得mvC m m vm 小球被細(xì)繩懸掛繞O擺動(dòng)時(shí) 若細(xì)繩拉力為FT 則 FT 2 8mg 細(xì)繩會(huì)斷裂 小球做平拋運(yùn)動(dòng) 解析答案 故落點(diǎn)距C的水平距離為 規(guī)律總結(jié) 力學(xué)規(guī)律的優(yōu)選策略1 牛頓第二定律揭示了力的瞬時(shí)效應(yīng) 在研究某一物體所受力的瞬時(shí)作用與物體運(yùn)動(dòng)的關(guān)系時(shí) 或者物體受恒力作用 且又直接涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度問題時(shí) 應(yīng)采用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律 2 動(dòng)量定理反映了力對(duì)事件的積累效應(yīng) 適用于不涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度而涉及運(yùn)動(dòng)時(shí)間的問題 3 動(dòng)能定理反映了力對(duì)空間的積累效應(yīng) 對(duì)于不涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間 而涉及力 位移 速度的問題 無論是恒力還是變力 一般都利用動(dòng)能定理求解 4 如果物體只有重力或彈簧彈力做功而不涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間 此類問題則首先考慮用機(jī)械能守恒定律求解 5 在涉及相對(duì)位移問題時(shí)則優(yōu)先考慮能量守恒定律 及系統(tǒng)克服摩擦力所做的功等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量 系統(tǒng)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)內(nèi)能 6 在涉及碰撞 爆炸 打擊 繩繃緊等物理現(xiàn)象時(shí) 必須注意到一般過程中均含有系統(tǒng)機(jī)械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)化 這類問題由于作用時(shí)間都很短 動(dòng)量守恒定律一般大有作為 3 4 變式題組 3 如圖5所示 一個(gè)半徑R 1 00m的粗糙圓弧軌道 固定在豎直平面內(nèi) 其下端切線是水平的 距地面高度h 1 25m 在軌道末端放有質(zhì)量mB 0 30kg的小球B 視為質(zhì)點(diǎn) B左側(cè)裝有微型傳感器 另一質(zhì)量mA 0 10kg的小球A 也視為質(zhì)點(diǎn) 由軌道上端點(diǎn)從靜止開始釋放 運(yùn)動(dòng)到軌道最低處時(shí) 傳感器顯示示數(shù)為2 6N A與B發(fā)生正碰 碰后B小球水平飛出 落到地面時(shí)的水平位移x 0 80m 不計(jì)空氣阻力 重力加速度取g 10m s2 求 圖5 3 4 1 小球A在碰前克服摩擦力所做的功 解析在最低點(diǎn) 對(duì)A球由牛頓第二定律有 得vA 4 00m s在A下落過程中 由動(dòng)能定理有 A球在碰前克服摩擦力所做的功Wf 0 20J 答案0 20J 解析答案 3 4 2 A與B碰撞過程中 系統(tǒng)損失的機(jī)械能 解析答案 3 4 解析碰后B球做平拋運(yùn)動(dòng) 在水平方向有x vB t 聯(lián)立以上兩式可得碰后B的速度vB 1 6m s對(duì)A B碰撞過程 由動(dòng)量守恒定律有mAvA mAvA mBvB 碰后A球的速度vA 0 80m s 負(fù)號(hào)表示碰后A球運(yùn)動(dòng)方向向左由能量守恒得 碰撞過程中系統(tǒng)損失的機(jī)械能 解析答案 3 4 故 E損 0 384J在A與B碰撞的過程中 系統(tǒng)損失的機(jī)械能為0 384J 答案0 384J 3 4 4 2016 麗水調(diào)研 如圖6所示 水平地面上靜止放置一輛小車A 質(zhì)量mA 4kg 上表面光滑 小車與地面間的摩擦力極小 可以忽略不計(jì) 可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊B置于A的最右端 B的質(zhì)量mB 2kg 現(xiàn)對(duì)A施加一個(gè)水平向右的恒力F 10N A運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后 小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞 碰撞時(shí)間極短 碰后A B粘合在一起 共同在F的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng) 碰撞后經(jīng)時(shí)間t 0 6s 二者的速度達(dá)到v1 2m s 求 圖6 3 4 解析答案 1 A開始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大小 解析以A為研究對(duì)象 由牛頓第二定律有F mAa 代入數(shù)據(jù)解得a 2 5m s2 答案2 5m s2 3 4 解析答案 2 A B碰撞后瞬間的共同速度v的大小 解析對(duì)A B碰撞后共同運(yùn)動(dòng)t 0 6s的過程 由動(dòng)量定理得Ft mA mB v1 mA mB v 代入數(shù)據(jù)解得v 1m s 答案1m s 3 4 解析答案 3 A的上表面長(zhǎng)度l 解析設(shè)A B發(fā)生碰撞前 A的速度為vA 對(duì)A B發(fā)生碰撞的過程 由動(dòng)量守恒定律有mAvA mA mB v A從開始運(yùn)動(dòng)到與B發(fā)生碰撞前 由動(dòng)能定理有 由 式 代入數(shù)據(jù)解得l 0 45m 答案0 45m