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

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動量和能量觀點的綜合應(yīng)用 題型研究5加試計算題23題 考點一動量和能量觀點的應(yīng)用 1 動量定理物體所受合外力的沖量等于物體的動量變化 即I p或Ft p或Ft p1 p2 它的表達式是一個矢量方程 即表示動量的變化方向與沖量的方向相同 2 動量守恒定律 1 內(nèi)容 一個系統(tǒng)不受外力或者所受合外力為零 這個系統(tǒng)的總動量保持不變 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)所受外力遠小于系統(tǒng)的內(nèi)力 可以忽略不計 系統(tǒng)在某一個方向上所受的合外力為零 則該方向上動量守恒 3 動能定理 合外力做的功等于物體動能的變化 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 電場力 磁場力等 表達式為W Ek或W總 Ek2 Ek1 4 機械能守恒定律 在只有重力 或彈簧彈力 做功時 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接 右邊與一個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的速度水平向左運動 之后與墻壁碰撞 碰撞的時間為0 3s 碰后的速度大小變?yōu)?m s 當(dāng)A與B碰撞后會立即粘在一起運動 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與墻壁碰撞時根據(jù)動量定理有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)動量守恒定律有mAv1 mA mB vA B在光滑圓形軌道上滑動時 機械能守恒 由機械能守恒定律得 解得h 0 45m 答案0 45m 規(guī)律總結(jié) 動量和能量綜合題的解題思路1 仔細審題 把握題意在讀題的過程中 必須仔細 認真 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 不放過任何一個細節(jié) 2 確定研究對象 進行受力分析和運動分析有的題目可能會有多個研究對象 研究對象確定后 必須對它進行受力分析和運動分析 明確其運動的可能性 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動情況 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 檢驗解題結(jié)果檢查過程并檢驗結(jié)果是否符合題意以及是否符合實際情況 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入水平面 在坡道末端O點無機械能損失 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 重力加速度為g 求 圖2 1 2 1 A在與B碰撞前瞬時速度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 由動量守恒定律得m1v m1 m2 v 1 2 3 彈簧被壓縮到最短時的彈性勢能Ep 解析答案 解析A B速度v 減為零時 彈簧被壓縮到最短 由機械能守恒定律得 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上滑至地面時的速度大小 解析設(shè)A剛滑至地面時速度大小為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)水平方向動量守恒得mv1 3mv2 4mv根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒得 聯(lián)立解得 解決力學(xué)問題的三種解題思路1 以牛頓運動定律為核心 結(jié)合運動學(xué)公式解題 適用于力與加速度的瞬時關(guān)系 圓周運動的力與運動的關(guān)系 勻變速運動的問題 這類問題關(guān)鍵要抓住力與運動之間的橋梁 加速度 2 從動能定理 機械能守恒定律 能量守恒定律的角度解題 適用于單個物體 多個物體組成的系統(tǒng)的受力和位移問題 3 從動量定理 動量守恒定律的角度解題 適用于單個物體 多個物體組成的系統(tǒng)的受力與時間問題 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h的細繩懸掛于水平軌道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點時速度為vC 則由機械能守恒得 2 a b兩球碰后 細繩是否會斷裂 若細繩斷裂 小球在DE水平面上的落點距C的水平距離是多少 若細繩不斷裂 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 由動量守恒得mvC m m vm 小球被細繩懸掛繞O擺動時 若細繩拉力為FT 則 FT 2 8mg 細繩會斷裂 小球做平拋運動 解析答案 故落點距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效應(yīng) 在研究某一物體所受力的瞬時作用與物體運動的關(guān)系時 或者物體受恒力作用 且又直接涉及物體運動過程中的加速度問題時 應(yīng)采用運動學(xué)公式和牛頓第二定律 2 動量定理反映了力對事件的積累效應(yīng) 適用于不涉及物體運動過程中的加速度而涉及運動時間的問題 3 動能定理反映了力對空間的積累效應(yīng) 對于不涉及物體運動過程中的加速度和時間 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動過程中的加速度和時間 此類問題則首先考慮用機械能守恒定律求解 5 在涉及相對位移問題時則優(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)機械能的減少量 系統(tǒng)的機械能轉(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 必須注意到一般過程中均含有系統(tǒng)機械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)化 這類問題由于作用時間都很短 動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 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 由軌道上端點從靜止開始釋放 運動到軌道最低處時 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 落到地面時的水平位移x 0 80m 不計空氣阻力 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 對A球由牛頓第二定律有 得vA 4 00m s在A下落過程中 由動能定理有 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)損失的機械能 解析答案 3 4 解析碰后B球做平拋運動 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A B碰撞過程 由動量守恒定律有mAvA mAvA mBvB 碰后A球的速度vA 0 80m s 負號表示碰后A球運動方向向左由能量守恒得 碰撞過程中系統(tǒng)損失的機械能 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 可視為質(zhì)點的物塊B置于A的最右端 B的質(zhì)量mB 2kg 現(xiàn)對A施加一個水平向右的恒力F 10N A運動一段時間后 小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞 碰撞時間極短 碰后A B粘合在一起 共同在F的作用下繼續(xù)運動 碰撞后經(jīng)時間t 0 6s 二者的速度達到v1 2m s 求 圖6 3 4 解析答案 1 A開始運動時加速度a的大小 解析以A為研究對象 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A B碰撞后共同運動t 0 6s的過程 由動量定理得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的上表面長度l 解析設(shè)A B發(fā)生碰撞前 A的速度為vA 對A B發(fā)生碰撞的過程 由動量守恒定律有mAvA mA mB v A從開始運動到與B發(fā)生碰撞前 由動能定理有 由 式 代入數(shù)據(jù)解得l 0 45m 答案0 45m