高考物理二輪專(zhuān)題突破專(zhuān)題五動(dòng)力學(xué)動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用課件

1、2017屆高考二輪專(zhuān)題五 動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)1、掌握動(dòng)能定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用2、掌握動(dòng)量和能量的觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用3、會(huì)熟練運(yùn)用力學(xué)三大觀點(diǎn)解決問(wèn)題知識(shí)梳理1.動(dòng)量定理的公式ftpp除表明兩邊大小、方向的關(guān)系外，還說(shuō)明了兩邊的因果關(guān)系，即合外力的沖量是 的原因.動(dòng)量定理說(shuō)明的是合外力的沖量與 的關(guān)系，反映了力對(duì)時(shí)間的累積效果，與物體的初、末動(dòng)量無(wú)必然聯(lián)系.動(dòng)量變化的方向與 方向相同，而物體在某一時(shí)刻的動(dòng)量方向跟合外力的沖量方向無(wú)必然聯(lián)系.動(dòng)量定理公式中的f是研究對(duì)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(dāng)f為變力時(shí)，f應(yīng)是合外力對(duì)作用時(shí)間的 .合外

2、力的沖量動(dòng)量變化動(dòng)量變化合力平均值知識(shí)梳理2.動(dòng)量守恒定律(1)內(nèi)容：一個(gè)系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為 ，這個(gè)系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變.(2)表達(dá)式：m1v1m2v2m1v1m2v2；或pp(系統(tǒng)相互作用前總動(dòng)量p等于相互作用后總動(dòng)量p)；或p0(系統(tǒng)總動(dòng)量的增量為零)；或p1p2(相互作用的兩個(gè)物體組成的系統(tǒng)，兩物體動(dòng)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、方向相反知識(shí)梳理系統(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(dòng)量守恒.系統(tǒng)雖受外力，但外力遠(yuǎn)小于內(nèi)力且作用時(shí)間極短，如碰撞、爆炸過(guò)程.3.解決力學(xué)問(wèn)題的三個(gè)基本觀點(diǎn)(1)力的觀點(diǎn)

3、：主要是 定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式相結(jié)合，常涉及物體的受力、加速度或勻變速運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題.(2)動(dòng)量的觀點(diǎn)：主要應(yīng)用 定理或動(dòng)量守恒定律求解，常涉及物體的受力和 問(wèn)題，以及相互作用物體的問(wèn)題.(3)能量的觀點(diǎn)：在涉及單個(gè)物體的受力和位移問(wèn)題時(shí)，常用動(dòng)能定理分析；在涉及系統(tǒng)內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化問(wèn)題時(shí)，常用能量守恒定律.合力為零牛頓運(yùn)動(dòng)動(dòng)量時(shí)間知識(shí)梳理規(guī)律方法1.力學(xué)規(guī)律的選用原則(1)單個(gè)物體：宜選用動(dòng)量定理、動(dòng)能定理和牛頓運(yùn)動(dòng)定律.若其中涉及時(shí)間的問(wèn)題，應(yīng)選用 定理；若涉及位移的問(wèn)題，應(yīng)選用 定理；若涉及加速度的問(wèn)題，只能選用 .(2)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)：優(yōu)先考慮兩個(gè)守恒定律，若涉及碰撞、爆炸、反沖等問(wèn)題時(shí)，應(yīng)選

4、用動(dòng)量守恒定律，然后再根據(jù)能量關(guān)系分析解決.牛頓第二定律動(dòng)能動(dòng)量知識(shí)梳理2.系統(tǒng)化思維方法，就是根據(jù)眾多的已知要素、事實(shí)，按照一定的聯(lián)系方式，將其各部分連接成整體的方法.(1)對(duì)多個(gè)物理過(guò)程進(jìn)行整體思維，即把幾個(gè)過(guò)程合為一個(gè)過(guò)程來(lái)處理，如用動(dòng)量守恒定律解決比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng).(2)對(duì)多個(gè)研究對(duì)象進(jìn)行整體思維，即把兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立物體合為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，如應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，就是把多個(gè)物體看成一個(gè)整體(或系統(tǒng)).難點(diǎn)突破高考題型1動(dòng)能定理和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用1.彈性碰撞與非彈性碰撞碰撞過(guò)程遵從動(dòng)量守恒定律.如果碰撞過(guò)程中機(jī)械能守恒，這樣的碰撞叫做彈性碰撞；如果碰撞過(guò)程中機(jī)械能不守恒，這樣的碰撞

5、叫做非彈性碰撞.2.應(yīng)用動(dòng)量守恒定律的解題步驟(1)明確研究對(duì)象(系統(tǒng)包括哪幾個(gè)物體及研究的過(guò)程)；(2)進(jìn)行受力分析，判斷系統(tǒng)動(dòng)量是否守恒(或某一方向上動(dòng)量是否守恒)；(3)規(guī)定正方向，確定初、末狀態(tài)動(dòng)量；(4)由動(dòng)量守恒定律列式求解；(5)必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論.難點(diǎn)突破【例1】(2016 全國(guó)乙卷 35(2)某游樂(lè)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(jì)算方便起見(jiàn)，假設(shè)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)榱悖谒椒较虺闹芫鶆蛏㈤_(kāi).忽略空氣阻力.已知水的密度為，重力

6、加速度大小為g.求：(1)噴泉單位時(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；典例精析難點(diǎn)突破【解析】在剛噴出一段很短的t時(shí)間內(nèi)，可認(rèn)為噴出的水柱保持速度v0不變.該時(shí)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(shí)間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量為【答案】v0s難點(diǎn)突破(2)玩具在空中懸停時(shí)，其底面相對(duì)于噴口的高度.【解析】設(shè)玩具底面相對(duì)于噴口的高度為h由玩具受力平衡得f沖mg其中，f沖為水柱對(duì)玩具底面的作用力由牛頓第三定律：f壓f沖其中，f壓為玩具底面對(duì)水柱的作用力，v為水柱到達(dá)玩具底面時(shí)的速度由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：v2v022gh在很短t時(shí)間內(nèi)，沖擊玩具水柱的質(zhì)量為mmv0st難點(diǎn)突破由題意

7、可知，在豎直方向上，對(duì)該部分水柱應(yīng)用動(dòng)量定理(f壓mg)tmv由于t很小，mg也很小，可以忽略，式變?yōu)閒壓tmv難點(diǎn)突破高考預(yù)測(cè)1、如圖所示，光滑水平面上有一質(zhì)量為m1 kg的小車(chē)，小車(chē)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(chē)一起以v05 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，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(shí)間極短，彈簧始終在彈性限度內(nèi).求：(1)碰撞結(jié)束時(shí)，小車(chē)與小球的速度；難點(diǎn)突破【解析】設(shè)碰撞后瞬間小車(chē)的速度大小為v1，小球的速度大小為v，由動(dòng)量守恒及機(jī)械能守恒有：mv0mvmv1【答案】小車(chē)：3 m/s，方向向左 小球

8、：2 m/s，方向向右難點(diǎn)突破【解析】當(dāng)彈簧被壓縮到最短時(shí)，物塊與小車(chē)有共同進(jìn)度，設(shè)小車(chē)的速度大小為v2，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有：m0v0mv1(m0m)v2，解得v21 m/s.設(shè)碰撞后瞬間到彈簧最短的過(guò)程，彈簧彈力對(duì)小車(chē)的沖量大小為i，根據(jù)動(dòng)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(guò)程，彈簧彈力對(duì)小車(chē)的沖量大小.【答案】4 ns難點(diǎn)突破高考題型2動(dòng)量和能量的觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用1.弄清有幾個(gè)物體參與運(yùn)動(dòng)，并劃分清楚物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程.2.進(jìn)行正確的受力分析，明確各過(guò)程的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn).3.光滑的平面或曲面，還有不計(jì)阻力的拋體運(yùn)動(dòng)，機(jī)械能一定守恒；碰撞過(guò)程、子彈打擊木塊、不受其

9、他外力作用的兩物體相互作用問(wèn)題，一般考慮用動(dòng)量守恒定律分析.4.如含摩擦生熱問(wèn)題，則考慮用能量守恒定律分析.難點(diǎn)突破典例精析【例2】如圖所示，光滑水平面上有一質(zhì)量m4.0 kg的平板車(chē)，車(chē)的上表面是一段長(zhǎng)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(diǎn)o處相切.現(xiàn)將一質(zhì)量m1.0 kg的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從平板車(chē)的右端以水平向左的初速度v0滑上平板車(chē)，小物塊與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，小物塊恰能到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)a.取g10 m/s2，求：(1)小物塊滑上平板車(chē)的初速度v0的大??；難點(diǎn)突破【解析】平板車(chē)和小物塊組成的系統(tǒng)在水平

10、方向上動(dòng)量守恒，設(shè)小物塊到達(dá)圓弧軌道最高點(diǎn)a時(shí)，二者的共同速度為v1由動(dòng)量守恒得：mv0(mm)v1 由能量守恒得：【答案 】 5 m/s難點(diǎn)突破(2)小物塊與車(chē)最終相對(duì)靜止時(shí)，它距點(diǎn)o的距離.【解析】設(shè)小物塊最終與車(chē)相對(duì)靜止時(shí)，二者的共同速度為v2，從小物塊滑上平板車(chē)，到二者相對(duì)靜止的過(guò)程中，由動(dòng)量守恒得：mv0(mm)v2 設(shè)小物塊與車(chē)最終相對(duì)靜止時(shí)，它距o點(diǎn)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】0.5 m難點(diǎn)突破高考預(yù)測(cè)2、如圖所示，小球a質(zhì)量為m，系在細(xì)線的一端，線的另一端固定在o點(diǎn)，o點(diǎn)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

11、彈簧拴接，置于光滑的水平面上，且b物塊位于o點(diǎn)正下方.現(xiàn)拉動(dòng)小球使細(xì)線水平伸直，小球由靜止釋放，運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)與物塊b發(fā)生正碰(碰撞時(shí)間極短)，反彈后上升到最高點(diǎn)時(shí)到水平面的距離為 .小球與物塊均視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，求碰撞過(guò)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(shì)能.難點(diǎn)突破【解析】設(shè)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與物塊b碰撞前的速度大小為v1，取小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的重力勢(shì)能為零，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：設(shè)碰撞后小球反彈的速度大小為v1，同理有：設(shè)碰撞后物塊b的速度大小為v2，取水平向右為正方向，由動(dòng)量守恒定律有：mv1mv15mv2難點(diǎn)突破碰撞后當(dāng)b物塊與c物塊速度相等時(shí)輕彈

12、簧的彈性勢(shì)能最大，據(jù)動(dòng)量守恒定律有5mv28mv3難點(diǎn)突破高考題型3力學(xué)三大觀點(diǎn)的應(yīng)用力學(xué)規(guī)律選用的一般原則力學(xué)中首先考慮使用兩個(gè)守恒定律，從兩個(gè)守恒定律的表達(dá)式看出多項(xiàng)都是狀態(tài)量(速度、位置)，所以守恒定律能解決狀態(tài)問(wèn)題，不能解決過(guò)程(位移x，時(shí)間t)問(wèn)題，不能解決力(f)的問(wèn)題.(1)若是多個(gè)物體組成的系統(tǒng)，優(yōu)先考慮使用兩個(gè)守恒定律.(2)若物體(或系統(tǒng))涉及到速度和時(shí)間，應(yīng)考慮使用動(dòng)量定理.(3)若物體(或系統(tǒng))涉及到位移和時(shí)間，且受到恒力作用，應(yīng)考慮使用牛頓運(yùn)動(dòng)定律.(4)若物體(或系統(tǒng))涉及到位移和速度，應(yīng)考慮使用動(dòng)能定理，系統(tǒng)中摩擦力做功時(shí)應(yīng)用摩擦力乘以相對(duì)路程，運(yùn)用動(dòng)能定理解決曲

13、線運(yùn)動(dòng)和變加速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題特別方便.難點(diǎn)突破典例精析【例3】(2015 廣東理綜 36)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r0.5 m，物塊a以v06 m/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，與直軌上p處?kù)o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l0.1 m，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m1 kg(重力加速度g取10 m/s2；a、b視為質(zhì)點(diǎn)，碰撞時(shí)間極短).難點(diǎn)突破(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；【解析】從aq由動(dòng)能定理得【

14、答案】 4 m/s22 n在q點(diǎn)，由牛頓第二定律得解得fn22 n.難點(diǎn)突破(2)若碰后ab最終停止在第k個(gè)粗糙段上，求k的數(shù)值；【解析】a撞b，由動(dòng)量守恒得 mv02mv【答案】 45設(shè)摩擦距離為x，則難點(diǎn)突破(3)求碰后ab滑至第n個(gè)(nk)光滑段上的速度vn與n的關(guān)系式.【解析】ab滑至第n個(gè)光滑段上，由動(dòng)能定理得難點(diǎn)突破3、如圖所示，內(nèi)壁粗糙、半徑r0.4 m的四分之一圓弧軌道ab在最低點(diǎn)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(yùn)動(dòng)到圓弧軌道最低點(diǎn)b時(shí)對(duì)軌道的壓力為小球a重

15、力的2倍.忽略空氣阻力，重力加速度g10 m/s2.求：(1)小球a由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過(guò)程中，摩擦力做的功wf；高考預(yù)測(cè)難點(diǎn)突破【解析】小球由靜止釋放到最低點(diǎn)b的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理得：聯(lián)立可得：wf0.4 j.【答案 】 0.4 j難點(diǎn)突破(2)小球a通過(guò)彈簧與小球b相互作用的過(guò)程中，彈簧的最大彈性勢(shì)能ep；【解析】小球a與小球b通過(guò)彈簧相互作用，達(dá)到共同速度v2時(shí)彈簧具有最大彈性勢(shì)能，此過(guò)程中，由動(dòng)量守恒定律：m1v1(m1m2)v2，【答案】0.2 j聯(lián)立可得：ep0.2 j.難點(diǎn)突破(3)小球a通過(guò)彈簧與小球b相互作用的整個(gè)過(guò)程中，彈簧對(duì)小球b的沖量i的大小.【解析】小球a與小球b通過(guò)

16、彈簧相互作用的整個(gè)過(guò)程中，a球最終速度為v3，b球最終速度為v4，由動(dòng)量守恒定律：m1v1m1v3m2v4，【答案】0.4 ns根據(jù)動(dòng)量定理有：im2v4，聯(lián)立可得：i0.4 ns.拓展練習(xí)1.如圖所示，在水平面上有一彈簧，其左端與墻壁相連，o點(diǎn)為彈簧原長(zhǎng)位置，o點(diǎn)左側(cè)水平面光滑.水平段op長(zhǎng)為l1m，p點(diǎn)右側(cè)一與水平方向成30的足夠長(zhǎng)的傳送帶與水平面在p點(diǎn)平滑連接，傳送帶輪逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)速率為3m/s，一質(zhì)量為1kg可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊a壓縮彈簧(與彈簧不拴接)，使彈簧獲得的彈性勢(shì)能ep9j，物塊與op段動(dòng)摩擦因數(shù)10.1，另一與a完全相同的物塊b停在p點(diǎn)，b與傳送帶的動(dòng)摩擦因數(shù)2 ，傳送帶足夠長(zhǎng)，

17、a與b的碰撞時(shí)間不計(jì)，碰后a、b交換速度，重力加速度g10m/s2，現(xiàn)釋放a，求：33拓展練習(xí)(1)物塊a、b第一次碰撞前瞬間，a的速率v0；【解析】(1)設(shè)物塊質(zhì)量為m，a與b第一次碰前的速率為v0，則 解得v04m/s.mglmvep12021【答案】 4m/s拓展練習(xí)(2)從a、b第一次碰撞后到第二次碰撞前，b與傳送帶之間由于摩擦而產(chǎn)生的熱量；【解析】 設(shè)a、b第一次碰撞后的速度分別為va、vb，則va0，vb4m/s，碰后b沿傳送帶向上做勻減速運(yùn)動(dòng)直至速度為零，加速度大小設(shè)為a1，則mgsin2mgcosma1，解得a1gsin2gcos10m/s2.運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t1 0.4s.位移x1 t10.8m.此過(guò)程相對(duì)運(yùn)動(dòng)路程s1vt1x12m.1avb2bv拓展練習(xí)此后b反向加速，加速度仍為a1，與傳送帶共速后勻速運(yùn)動(dòng)直至與a再次碰撞，加速時(shí)間為t2 0.3s.位移為x2 t20.45m.此過(guò)程相對(duì)運(yùn)動(dòng)路程s2vt2x20.45m，全過(guò)程摩擦生熱q2mgcos(s1s2)12.25j.1av2v【答案】 12.