物理屆高三備考方略力學(xué)規(guī)律的選用.ppt

高三物理備考方略,力學(xué)規(guī)律的選用,力學(xué)規(guī)律的選用,本專(zhuān)題主要復(fù)習(xí)力學(xué)規(guī)律的選用。解決力學(xué)問(wèn)題有三個(gè)基本規(guī)律可供選用： 1、力的觀點(diǎn)，運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律F=ma解題。 2、動(dòng)量的觀點(diǎn)，運(yùn)用動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定 律解題。 3、能量的觀點(diǎn)，運(yùn)用動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律解題。,例題一,質(zhì)量為M的物體從高出地面H處?kù)o止落下，不計(jì)空氣阻力，落入砂坑陷入深度為L(zhǎng)。問(wèn)物體在砂坑中受到的平均阻力是多少？ 研究對(duì)象： 適用規(guī)律： 過(guò)程分析： 狀態(tài)選?。?建立方程：,質(zhì)量為M的物體,動(dòng)能定理,先自由落體后減速運(yùn)動(dòng),釋放時(shí)為初態(tài),停在砂坑中為終態(tài),WG+W阻=0-0 Mg(H+L)-fL=0 f= Mg(H+L)/L,例題二,如圖所示質(zhì)量為m的重錘從高為H處自由下落，打在質(zhì)量為M的木樁上，重錘與木樁一起下沉的距離為S。求木樁在下沉過(guò)程中受到的平均阻力。,思路點(diǎn)撥,研究對(duì)象：重錘 過(guò)程分析：自由落下(第一個(gè)過(guò)程) 選用規(guī)律：機(jī)械能守恒 選取狀態(tài)：靜止下落為初態(tài)，剛接觸木樁是終態(tài)。 建立方程： mv12/2=mgH v1=,過(guò)程分析： (第二個(gè)過(guò)程）碰撞,研究對(duì)象：重錘與木樁,選用規(guī)律：動(dòng)量守恒,選取狀態(tài)：碰撞前后,建立方程：mv1=（m+M）v2 v2= mv1/ （m+M）,分析第三個(gè)過(guò)程,研究對(duì)象：重錘與木樁 適用規(guī)律：動(dòng)能定理 過(guò)程分析：重力做正功，阻力做負(fù)功。 狀態(tài)選?。号鲎矂偨Y(jié)束是初態(tài)下沉S為終態(tài)。 建立方程： （m+M）gS-fS=0- （m+M）v22/2 f=(m+M)g+,問(wèn)題：上述三個(gè)過(guò)程能否合并為一個(gè)過(guò)程用動(dòng)能定理求解？為什么？,例題三,繩長(zhǎng)1m，能承受的最大拉力為14N，繩的上端固定，下端系著質(zhì)量為1kg的小球，要把繩拉斷，在最低點(diǎn)至少應(yīng)給小球以多大的沖量？,研究對(duì)象：小球 適用規(guī)律：牛頓運(yùn)動(dòng)定律。 狀態(tài)選?。鹤畹忘c(diǎn)。 建立方程：N-mg=mv2/L,14-10=v2/1 v=2m/s I=mv=2kgm/s,例題四,如圖所示，A、B兩物體質(zhì)量之比為mA:mB=3:2，原來(lái)靜止在平板車(chē)C上，A、B間有一根被壓縮了的彈簧，A、B與平板車(chē)上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，地面光滑，當(dāng)彈簧突然釋放后，則有： A. A、B系統(tǒng)動(dòng)量守恒 B. A、B、C系統(tǒng)動(dòng)量守恒 C. 小車(chē)向左運(yùn)動(dòng) D. 小車(chē)向右運(yùn)動(dòng),思路點(diǎn)撥,整體分析：A、B、C系統(tǒng)的動(dòng)量守恒。（總動(dòng)量等于零） 分析A與B：fa:fb=3:2， fa向右，fb向左，兩者的合力向右。外力對(duì)A與B系統(tǒng)的沖量向右， A與B系統(tǒng)的動(dòng)量向右，所以C的動(dòng)量向左。,例題五,氣球質(zhì)量為200kg，載有質(zhì)量為50kg的人，靜止在空中距地面20m高處，氣球下懸一根質(zhì)量可忽略不計(jì)的繩子，此人想從氣球上沿繩滑到地面，則此繩至少應(yīng)多長(zhǎng)？,思路點(diǎn)撥,研究對(duì)象： 適用規(guī)律： 過(guò)程分析： 狀態(tài)選?。?建立方程：,人與氣球,動(dòng)量守恒，因合外力等于零,只考慮初終兩狀態(tài)，不必考慮過(guò)程。,靜止時(shí)為初態(tài)，著地時(shí)為終態(tài)。,M人V人=M球V球 兩邊乘t得:(t極?。?M人V人t =M球V球t 把所有方程相加得 M人S人=M球S球,例題六,在水平地面上平鋪n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h，如圖所示，現(xiàn)將這些磚一塊一塊全部疊放起來(lái)，問(wèn)至少要做多少功？,思路點(diǎn)撥,研究對(duì)象：全部磚塊。 適用規(guī)律：功能關(guān)系。 過(guò)程分析：外力做功使磚塊的勢(shì)能增加。 狀態(tài)選?。浩戒仌r(shí)是初態(tài)，疊放后是終態(tài)。 建立方程：W外=Ep2-Ep1=nmgnh/2-nmgh/2= nmgh(n-1)/2,思路拓展,把一個(gè)質(zhì)量為M邊長(zhǎng)為L(zhǎng)的正方體翻倒至少要做多少功？ 分析：把正方體翻倒時(shí)它的重心必升高。有兩種方式可把正方體翻倒，一種是繞底邊翻倒，另一種是繞底面的一個(gè)頂點(diǎn)翻倒。哪一種翻倒方式做的功少呢？,原重心高度為L(zhǎng)/2，翻倒過(guò)程重心最大高度為,如果繞一個(gè)頂點(diǎn)翻倒重心最大高度為,外力至少做功W=MgL,例題七,如圖所示的均勻鐵鏈全長(zhǎng)為L(zhǎng)，桌面邊緣下垂的部分長(zhǎng)為L(zhǎng)1，其余部分靜止在光滑的水平桌面上?，F(xiàn)釋放鐵鏈，問(wèn)：當(dāng)鐵鏈剛滑離桌面時(shí)它的速度是多大？,思路點(diǎn)撥,研究對(duì)象：整個(gè)鐵鏈。 適用規(guī)律：機(jī)械能守恒。 過(guò)程分析：只要選取初、終兩狀態(tài)，與中間過(guò)程無(wú)關(guān)。 狀態(tài)選?。洪_(kāi)始下滑時(shí)初態(tài)，滑離桌面時(shí)是終態(tài)。 建立方程：Ep1+0=Ep2+Ek2以何處為零勢(shì)能？,Ep1=-M1gL1/2, Ep2=-MgL/2 Ek2= MgL/2- M1gL1/2,MgV2/2= (ML-M1L1)g/2 M1L1=ML21/L,V=,例題八,游樂(lè)場(chǎng)中的過(guò)山車(chē)由許多節(jié)完全相同的車(chē)廂組成，列車(chē)先沿光滑水平軌道行駛，然后滑上固定在豎直平面內(nèi)的半徑為R的光滑的園形軌道，如下圖所示。若列車(chē)全長(zhǎng)為L(zhǎng)，（L2R），R遠(yuǎn)大于每節(jié)車(chē)箱的長(zhǎng)度和高度。則列車(chē)行駛到園形軌道時(shí)的速度至少多大才能使整個(gè)列車(chē)安全通過(guò)園軌道？,思路點(diǎn)撥,研究對(duì)象：先研究整體，后研究最高點(diǎn)的車(chē)廂。 適用規(guī)律：先機(jī)械能守恒，后用牛頓定律。 過(guò)程分析：最高點(diǎn)的車(chē)廂重力作為向心力。 狀態(tài)選?。很?chē)在水平面上是初態(tài)園軌道中充滿 車(chē)廂時(shí)是終態(tài)。,建立方程：最高點(diǎn)的車(chē)廂mg=mv2/R v= 應(yīng)注意到各車(chē)廂的速度均為,機(jī)械能守恒：MV02/2=Mv2/2+Ep2， Ep2怎么求？ M2=(M/L) 2R,重心高度h=R,Ep2= (M/L) 2R2g MV02/2=MgR/2+ (M/L) 2R2g V0=,例題九,如圖所示的長(zhǎng)木板放在光滑水平面上，木板長(zhǎng)為L(zhǎng)=3m，質(zhì)量M=3kg，在木板的右端放有一質(zhì)量m=2kg、大小可忽略的物塊。對(duì)木板施加一大小為12N的水平恒力F，使物塊和木板從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，已知物塊與板間的動(dòng)摩擦力為3N，求物塊運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)時(shí)間恰好滑到板的左端？在此時(shí)間內(nèi)恒力F做多少功？,思路點(diǎn)撥,研究對(duì)象：隔離分析M和m。 適用規(guī)律：牛頓運(yùn)動(dòng)定律。 過(guò)程分析： M和m均作勻變速運(yùn)動(dòng)。 狀態(tài)選取：靜止時(shí)為初態(tài)m滑到M的左端時(shí)為終態(tài)。,建立方程：對(duì)m a1=1.5m/s2,s1=1.5t2/2 對(duì)M a2=3m/s2 S2=3t2/2,由圖知：s2=s1+L,t=2s.WF=Fs2=72j,例題十,某物體以初動(dòng)能從傾角為=37的斜面底端的A點(diǎn)沿斜面上滑，經(jīng)過(guò)B點(diǎn)到C點(diǎn)時(shí)動(dòng)能為零。從C點(diǎn)下滑到AB的中點(diǎn)D時(shí)，動(dòng)能與上滑經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)動(dòng)能相等，如圖示。已知AB=S，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.5，求BC的長(zhǎng)。,思路點(diǎn)撥,研究對(duì)象：物體。 適用規(guī)律：動(dòng)能定理。 過(guò)程分析：重力與摩擦力做功。,建立方程：從A到C -fs1-mgs1sin37=0-mv20/2, f=0.4mg, 2gs1=v02,從A到B，-fs-0.6mgs=mvb2/2-mv02/2 mvb2/2=mg(s1-s)=mgbc,從C到D，（0.6mg-f)(bc+s/2)=mvb2/2-0=mg(s1-s) 0.2mg(bc+s/2)=mgbc,bc=s/8,練習(xí)一,質(zhì)量m=1kg的物體，以V0=22m/s的初速度豎直向上拋出，上升的最大高度是20m,若運(yùn)動(dòng)過(guò)程中空氣阻力保持不變，請(qǐng)用動(dòng)能定理計(jì)算：（1）空氣阻力 （2）落回起拋點(diǎn)時(shí)的速度。(g=10m/s2),解答,上升過(guò)程， -（mg+f）S=0-mV02/2 f=2.1N 下落過(guò)程， （mg-f）=mV2/2-0 V=17.8m/s,練習(xí)二,右圖示的沖擊擺質(zhì)量是2.8kg，擺長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.4m，彈丸質(zhì)量=200g，彈丸水平打入擺中沒(méi)穿出，擺恰在豎直平面內(nèi)作園周運(yùn)動(dòng)。求：（1）彈丸打入擺時(shí)的速度 （2）系統(tǒng)損失的機(jī)械能。,解答,最高點(diǎn)重力作為向心力， V=2m/s 動(dòng)量守恒mV0=(M+m)V1 機(jī)械能守恒,練習(xí)三,下圖所示，質(zhì)量為m=0.4kg的木塊以2m/s的速度水平地滑上靜止在光滑水平地面上的小車(chē),車(chē)的質(zhì)量為M=1.6kg,木塊與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2,當(dāng)木塊與小車(chē)相對(duì)靜止時(shí),小車(chē)和木塊所組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能是多少?小車(chē)和木塊相互作用時(shí)間是多少?,解答,動(dòng)量守恒 MV0=(M=m)V1,V1=0.4m/s E損=mv02/2-(M+m)V12/2=0.64J f= mg=0.8N, a=0.5m/s2 V=at,t=0.8s,練習(xí)四,一水平光滑軌道連接一個(gè)半園形光滑軌道,軌道半徑R=0.50m,小球m以15m/s的速度與靜止在半園形軌道下端的球M作對(duì)心碰撞后以5m/s的速度反彈回來(lái). (1) 要使M碰撞后恰能沿半園軌道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn),求兩球 的質(zhì)量之比m:M=? （2）在上述條件下,球M落回到水平面上的位置到半園形軌道下端的距離是多少?,解答,動(dòng)量守恒，m15=m (-5)+MV1 MV1=20m 機(jī)械能守恒 MV12/2=Mg 2R+MV高2/2，V1=5m/s 5M=20m,m/M=1/4 M作平拋運(yùn)動(dòng)，X=V高t,練習(xí)五,圖示的木板A長(zhǎng)為L(zhǎng)，質(zhì)量為M，A靜止在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為m的小木塊B以水平面速度V0滑入木板A的左端。A與B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，B可視為質(zhì)點(diǎn)，問(wèn)：（1）A和B的加速度各是多少？（2）如果最后B恰好到達(dá)A的右端不落下，則V0大小是多少？,解答,aB= g mg=MaA,aA= mg/M mV0=(M+m)V E損=mV02/2-(M+m)V2/2=MmV02/2(M+m) E損= mgL相對(duì)，L相對(duì)=L,練習(xí)六,如圖所示，質(zhì)量是2.0kg的小車(chē)放在光滑的水平面上，在小車(chē)右端放一質(zhì)量為1.0kg的小物塊，物塊與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，物塊與小車(chē)同時(shí)分別受到水平向左F1=6.0N拉力和水平向右的拉力F2=9.0N，經(jīng)0.4s同時(shí)撤去兩力，為使物塊不從小車(chē)上滑下，求小車(chē)最少有多長(zhǎng)？,解答,a1=1m/s2,S1=a1t2/2=0.08m,V1=0.4m/s. a2=2m/s2,S2=a2t2/2=0.16m,V2=0.8m/s. 撤去外力后動(dòng)量守恒 MV2-mV1=(M+m)V,V=0.4m/s(向右),E損=mv12/2+MV22/2-(M+m)V2/2 =0.48J,E損= mgS相對(duì),S相對(duì)=0.096m,L=S1+S2+ S相對(duì)=0.336m,練習(xí)七,如圖所示，質(zhì)量為M長(zhǎng)為L(zhǎng)的木板放在傾角為的光滑斜面上，（1）為使木板靜止在斜面上，質(zhì)量為m的人應(yīng)在木板上以多大的加速度跑動(dòng)？方向如何？（設(shè)腳與木板間不打滑）（2）為使人與斜面保持相對(duì)靜止，人在木板上跑動(dòng)時(shí)木板的加速度是多大？,解答,（1）先研究木板 Mgsin =f人對(duì)板 再研究人 mgsin +f板對(duì)人=ma, a=(M+m)gsin /m （2）先研究人mgsin =f板對(duì)人 再研究板Mgsin +f人對(duì)板=Ma2 a2=(M+m)gsin /M,方向沿斜面向下,練習(xí)八,如圖所示，甲乙兩小孩各乘一輛冰車(chē)在山坡前的水平冰道上游戲。甲和他的冰車(chē)總質(zhì)量m1=40kg，從山坡上自由下滑到水平面冰道上時(shí)速度v1=3m/s，乙和他的冰車(chē)總質(zhì)量m2=60kg。乙以大小為v2=0.5m/s的速度迎著甲滑來(lái)，與甲相碰，不計(jì)一切摩擦，小車(chē)也不直接接觸。問(wèn)：相碰時(shí)甲對(duì)乙施加的推力做的功在什么范圍內(nèi)，才能使兩小車(chē)分開(kāi)并且以后在原直線上運(yùn)動(dòng)時(shí)甲、乙兩人不再相碰。（山坡與水平冰道連接處為園弧,且乙不推車(chē)）,解答,動(dòng)量守恒（向右為正） 403-600.5=40V甲+60V乙=90 若V甲向右則V甲V乙時(shí)兩車(chē)不會(huì)再相遇 取V甲=V乙=Vs，Vs=0.9m/s W1= m2Vs2/2 - m2V22/2 =16.8J 若V甲向左則V甲的絕對(duì)值小于V乙時(shí)兩車(chē)不會(huì)再相遇，60V-40V=90,V=4.5m/s W2=600J.取,習(xí)題九,如圖所示，質(zhì)量為M1.99kg的木質(zhì)小車(chē)靜止在光滑水平面上，其左端板上固定一輕彈簧，彈簧右端靠放著m2kg的小物塊（彈簧與小物塊不連結(jié)）小物塊左側(cè)