專(zhuān)題強(qiáng)化四力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用—2021高中物理一輪復(fù)習(xí)學(xué)案

1、專(zhuān)題強(qiáng)化四力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用、解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的三個(gè)基本觀點(diǎn)力的觀點(diǎn)運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解題，可處理勻變速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題能量觀點(diǎn)用動(dòng)能定理和能量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題動(dòng)量觀點(diǎn)用動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題、動(dòng)量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)的比較相同點(diǎn)研究對(duì)象都是相互作用的物體組成的系統(tǒng)研究過(guò)程都是某一運(yùn)動(dòng)過(guò)程不同點(diǎn)動(dòng)里寸恒7E律TH矢里表達(dá)式，還口以與出分里表達(dá)式；而動(dòng)目匕7E理和目匕里寸恒7E律都是標(biāo)里表達(dá)式，無(wú)分里表達(dá)式三、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

2、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)若研究過(guò)程涉及時(shí)間，一般考慮用動(dòng)量定理或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式。(4)因?yàn)閯?dòng)量守恒定律、能量守恒定律(機(jī)械能守恒定律卜動(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。1 .動(dòng)力學(xué)方法的應(yīng)用若一個(gè)物體參與了多個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，而運(yùn)動(dòng)過(guò)程只涉及運(yùn)動(dòng)和力的問(wèn)題或只要求分析物體的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)而不涉及能量問(wèn)題，則常常用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解。*1例1(2019河北衡水中學(xué)模擬)如圖甲所示，水平地面上有一長(zhǎng)為l=1m,高為h=0.8m,質(zhì)量M=2kg的木板，木板

3、的右側(cè)放置一個(gè)質(zhì)量為m=1kg的木塊(可視為質(zhì)點(diǎn)),已知木板與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為崗=0.4,木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為摩=0.6,初始時(shí)兩者均靜止。現(xiàn)對(duì)木板施加一水平向右的拉力F,拉力F隨時(shí)間的變化如圖乙所示，取g=10m/s2。求：(1)前2s內(nèi)木板的加速度大??；(2)木塊落地時(shí)距離木板左側(cè)的水平距離屈。解析本題根據(jù)Ft圖象考查板塊問(wèn)題。(1)設(shè)木塊在木板上滑行的最大加速度為ai,有(j)mg=mai,解得ai=4m/s2,保持木塊與木板一起做勻加速運(yùn)動(dòng)的最大拉力Fm=同M+m)g+(M+m)ai=30N。因Fi=24N<Fm=30N,故此時(shí)木塊與木板一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，其加速度a

4、由牛頓第二定律可得，F(xiàn)(j2(M+m)g=(M+m)a,解得a=2m/s2。(2)設(shè)2s末木塊與木板的速度為v,由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可得v=ati=4m/s,2s后F2=34N>Fm=30N,木塊和木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，木塊加速度為ai,木板加速度為a2,則有Fpimg戌(M+m)g=Ma2,解得a2=6m/s2,設(shè)經(jīng)時(shí)間t2二者分離，此時(shí)由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可得,i9i9vt2+2a2t2(vt2+2ait2)=l,解得t2=is,此時(shí)木塊的速度v塊=v+ait2,木板的速度v板=丫+a2t2,木塊與木板分離至滑落到地的時(shí)間設(shè)為h=；gt2,在木塊與木板分離至滑落到地的時(shí)間s塊=v塊t3,木塊與木板分離后

5、，木板的加速度設(shè)為t3,由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可得，t3內(nèi)，木塊在水平方向向前的位移為a3,由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得，F(xiàn)-隆Mg=Ma3,在木塊與木板分離至滑落到地的時(shí)間i9t3內(nèi)，木板在水平萬(wàn)向的位移為$板=丫板t3+2a3t2,所以，木塊落地時(shí)距離木板左側(cè)的距離Ax=s板一s塊,聯(lián)立以上式子解得As=i.68m。答案(i)2m/s2(2)i.68m2 .能量觀點(diǎn)的應(yīng)用若一個(gè)物體參與了多個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程，若該過(guò)程涉及能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題，并且具有功能關(guān)系的特點(diǎn)，則往往用動(dòng)能定理、能量守恒定律求解。*例2(2020江西撫州七校聯(lián)考)將一輕質(zhì)彈簧豎直固定在水平地面上處于原長(zhǎng)狀態(tài)，讓一質(zhì)量mo=20g的小球從彈簧上端由靜止釋

6、放，小球最大下落高度hi=5cm,將該彈簧固定在如圖所示的軌道左側(cè)豎直墻壁上，軌道中部有一半徑R=0.1m的豎直圓軌道，不同軌道的連接處均為平滑連接，小滑塊可以從圓軌道最低點(diǎn)的一側(cè)進(jìn)入圓軌道，繞圓軌道一周后從最低點(diǎn)向另一側(cè)運(yùn)動(dòng)。軌道上彈簧右側(cè)的M點(diǎn)到圓軌道左側(cè)N點(diǎn)的距離Xmn=0.6m的范圍內(nèi)有摩擦，而其他部分均光滑。讓另一質(zhì)量m=10g的小滑塊從軌道右側(cè)高丹(未知)處由靜止釋放，小滑塊恰好能通過(guò)圓軌道最高點(diǎn)C,且第一次恰好能把彈簧壓縮5cm,現(xiàn)讓該小滑塊從軌道右側(cè)h3=0.4m處由靜止釋放，已知重力加速度g=10m/s2,求：(1)小滑塊下落的高度h2；(2)小滑塊停止時(shí)的位置到N點(diǎn)的距離。

7、vC解析(1)小滑塊恰好能過(guò)C點(diǎn)，根據(jù)牛頓第二定律可得：mg=m-R1C由機(jī)械能守恒定律可得：mgh2=mg2R+2mvC解得：h2=0.25m。(2)彈簧豎直放置，被壓縮h1=5cm時(shí)的彈性勢(shì)能Ep=mogh1=0.01Jo由能量守恒可知，小滑塊滑至第一次把彈簧壓縮到最短時(shí)有：mgh2=wmgMN+E'p,其中E'p=Ep=0.01J解得：mgMN=0.015J當(dāng)小滑塊從h3=0.4m處下滑后，第二次通過(guò)N點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為：EkN=mgh32mgMN=0.01J此時(shí)小滑塊動(dòng)能小于0.015J,故小滑塊不再與彈簧相碰由能量守恒可得：EkN=mgx解得：x=0.4m小滑塊最終停在N點(diǎn)

8、左側(cè)0.4m處。答案(1)0.25m(2)0.4m3 .力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用這類(lèi)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。*例3(2019福建莆田模擬)質(zhì)量為mB=2kg的木板B靜止于光滑水平面上，質(zhì)量為mA=6kg的物塊A停在B的左端，質(zhì)量為mo=2kg的小球C用長(zhǎng)為l=0.8m的輕繩懸掛在固定點(diǎn)?，F(xiàn)將小球C及輕繩拉直至水平位置后由靜止釋放，小球C在最低點(diǎn)與A發(fā)生正碰，碰撞作用時(shí)間很短為At=102s,之后小球C反彈所能上升的最大高度h=0.2m。已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)尸0.1,物塊與小球均可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，

9、取g=10m/s2。求：cQoC1Z(1)小球C與物塊A碰撞過(guò)程中所受的撞擊力大?。?2)為使物塊A不滑離木板B,木板B至少多長(zhǎng)?解析(1)C下擺過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理，有12mcgl=2mcvC所以vc=*J2g|=4m/sC反彈過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理，有.一1,2mcgh=02mcvcv'c=V2gh=2m/s取向右為正方向，對(duì)C根據(jù)動(dòng)量定理，有FAt=-mcv'cmcvc所以F=1200N,方向水平向左。(2)C與A碰撞過(guò)程，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有mcvc=mcv'c+mAVA所以va=2m/sA恰好滑至木板B右端并與其共速時(shí)，B的長(zhǎng)度最小根據(jù)動(dòng)量守恒定律，mAVA=(mA

10、+mB)v所以v=1.5m/s根據(jù)能量守恒定律，1212nAgx=2mAvA2(ma+mB)v2所以x=0.5m。答案(1)1200N(2)0.5m規(guī)律總結(jié)：若用動(dòng)量的觀點(diǎn)或能量的觀點(diǎn)求解,1 .利用動(dòng)量的觀點(diǎn)和能量的觀點(diǎn)解題應(yīng)注意:中學(xué)階段凡可用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)解決的問(wèn)題，都要比用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)簡(jiǎn)便，而中學(xué)階段涉及的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)(a不恒定)、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)、碰撞等，就中學(xué)知識(shí)而言，不可能單純考慮用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)求解。2 .應(yīng)用動(dòng)量、能量觀點(diǎn)解決問(wèn)題的兩點(diǎn)技巧：(1)靈活選取系統(tǒng)的構(gòu)成，根據(jù)題目的特點(diǎn)可選取其中動(dòng)量守恒或能量守恒的幾個(gè)物體為研究對(duì)象，不一定選所有的物體為研究對(duì)象。(2)靈活選取物

11、理過(guò)程。在綜合題目中，物體運(yùn)動(dòng)常有幾個(gè)不同過(guò)程，根據(jù)題目的已知、未知靈活地選取物理過(guò)程來(lái)研究。列方程前要注意鑒別、判斷所選過(guò)程動(dòng)量、機(jī)械能的守恒情況。專(zhuān)題強(qiáng)化訓(xùn)練1 .(2018全國(guó)卷H)高空墜物極易對(duì)行人造成傷害。若一個(gè)50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下，與地面的碰撞時(shí)間約為2ms,則該雞蛋對(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力約為(C)A.10NB.102NC.103ND.104N解析設(shè)每層樓高約為3m,則下落高度約為h=3X25m=75m,.1由mgh=2mv2及(Fmg)t=mv知雞蛋對(duì)地面的沖擊力F=mmy+mg=103No2. (2018天津理綜)質(zhì)量為0.45kg的木塊靜止在光滑水平面上，一質(zhì)量為0

12、.05kg的子彈以200m/s的水平速度擊中木塊，并留在其中，整個(gè)木塊沿子彈原方向運(yùn)動(dòng)，則木塊最終速度的大小是20_m/s。若子彈在木塊中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的平均阻力為4.5X103n,則子彈射入木塊的深度為0.2m。解析設(shè)木塊的最終速度為v,則根據(jù)動(dòng)量守恒定律得mv0=(M+m)v,解得v=20m/s1c1c根據(jù)能重寸恒te律得Ffd相對(duì)=2mv02(M+m)v2解得d相對(duì)=0.2m。3. (2019山東濟(jì)南月考)如圖所示，光滑水平地面的左側(cè)靜止放置一長(zhǎng)木板AB,右側(cè)固定一足夠長(zhǎng)光滑斜面CD,木板的上表面與斜面底端C處于同一水平面，木板的質(zhì)量M=2kg,木板長(zhǎng)l=7m。一物塊以水平速度vo=9m/s

13、沖上木板的A端，木板向右運(yùn)動(dòng)，B端碰到C點(diǎn)時(shí)被粘連，且B、C之間平滑連接。物塊的質(zhì)量為m=1kg,可視為質(zhì)點(diǎn)，與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)(1=0.45,g取10m/s2,求：(1)若初始時(shí)木板B端距C點(diǎn)的距離足夠遠(yuǎn)，求物塊第一次與木板相對(duì)靜止時(shí)的速度和相對(duì)木板滑動(dòng)的距離；(2)設(shè)初始時(shí)木板B端距C點(diǎn)的距離為L(zhǎng),試討論物塊最終距C點(diǎn)的距離與L的關(guān)系，并求此最大距離。答案(1)3m/s6m(2)見(jiàn)解析解析(1)根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得mvo=(M+m)v共1c1C根據(jù)能重寸恒7E律可得Wm砒=mv22(M+m)v2解得v共=3m/s,Al=6m1(2)對(duì)木板有mgs2Mv0,斛得s=2m。當(dāng)L>2m時(shí)，木板B端和C點(diǎn)相碰前，物塊和木板已經(jīng)達(dá)到共同速