通用版2017版高考物理大二輪復習與增分策略專題五動力學動量和能量觀點的綜合應用課件

1、專題五　動力學、動量和能量觀點的綜合應用,知識回扣,1.動量定理的公式Ft＝p′－p除表明兩邊大小、方向的關系外，還說明了兩邊的因果關系，即合外力的沖量是 的原因.動量定理說明的是合外力的沖量與 的關系，反映了力對時間的累積效果，與物體的初、末動量無必然聯(lián)系.動量變化的方向與 方向相同，而物體在某一時刻的動量方向跟合外力的沖量方向無必然聯(lián)系.動量定理公式中的

2、F是研究對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F為變力時，F(xiàn)應是合外力對作用時間的.,,合外力的沖量,動量變化,動量變化,答案,合力,平均值,,答案,2.動量守恒定律(1)內(nèi)容：一個系統(tǒng)不受外力或者所受外力之和為 ，這個系統(tǒng)的總動量保持不變.(2)表達式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′；或p＝p′(系統(tǒng)相互作用前總動量p等于相互作用后總動量p′)；或Δp＝0(系統(tǒng)總動

3、量的增量為零)；或Δp1＝－Δp2(相互作用的兩個物體組成的系統(tǒng)，兩物體動量的增量 ).(3)守恒條件①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,,答案,②系統(tǒng)合外力不為零，但在某一方向上系統(tǒng) ，則系統(tǒng)在該方向上動量守恒.③系統(tǒng)雖受外力，但外力遠小于內(nèi)力且作用時間極短，如碰撞、爆炸過程.3.解決

4、力學問題的三個基本觀點(1)力的觀點：主要是 定律和運動學公式相結(jié)合，常涉及物體的受力、加速度或勻變速運動的問題.(2)動量的觀點：主要應用 定理或動量守恒定律求解，常涉及物體的受力和 問題，以及相互作用物體的問題.(3)能量的觀點：在涉及單個物體的受力和位移問題時，常用動能定理分析；在涉及系統(tǒng)內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化問題時，常用能量守恒定律.,合力為零,牛頓運動,動量,時間,規(guī)律方法,

5、,答案,1.力學規(guī)律的選用原則(1)單個物體：宜選用動量定理、動能定理和牛頓運動定律.若其中涉及時間的問題，應選用 定理；若涉及位移的問題，應選用 定理；若涉及加速度的問題，只能選用 .(2)多個物體組成的系統(tǒng)：優(yōu)先考慮兩個守恒定律，若涉及碰撞、爆炸、反沖等問題時，應選用動量守恒定律，然后再根據(jù)能量關系分析解決.,牛頓第二定律,動能,動量,2.系統(tǒng)化思維方法，就是根據(jù)眾多的已知要素

6、、事實，按照一定的聯(lián)系方式，將其各部分連接成整體的方法.(1)對多個物理過程進行整體思維，即把幾個過程合為一個過程來處理，如用動量守恒定律解決比較復雜的運動.(2)對多個研究對象進行整體思維，即把兩個或兩個以上的獨立物體合為一個整體進行考慮，如應用動量守恒定律時，就是把多個物體看成一個整體(或系統(tǒng)).,,高考題型1　動能定理和動量守恒定律的應用,高考題型3　力學三大觀點的應用,高考題型2　動量和能量的觀點的綜合應用,,內(nèi)容索引,高考

7、題型1　動能定理和動量守恒定律的應用,,,解題方略,1.彈性碰撞與非彈性碰撞碰撞過程遵從動量守恒定律.如果碰撞過程中機械能守恒，這樣的碰撞叫做彈性碰撞；如果碰撞過程中機械能不守恒，這樣的碰撞叫做非彈性碰撞.2.應用動量守恒定律的解題步驟(1)明確研究對象(系統(tǒng)包括哪幾個物體及研究的過程)；(2)進行受力分析，判斷系統(tǒng)動量是否守恒(或某一方向上動量是否守恒)；(3)規(guī)定正方向，確定初、末狀態(tài)動量；(4)由動量守恒定律列式求解；

8、(5)必要時對結(jié)果進行討論.,,例1　如圖1所示，光滑水平面上有一質(zhì)量為m＝1 kg的小車，小車右端固定一水平輕質(zhì)彈簧，彈簧左端連接一質(zhì)量為m0＝1 kg的物塊，物塊與上表面光滑的小車一起以v0＝5 m/s的速度向右勻速運動，與靜止在光滑水平面上、質(zhì)量為M＝4 kg的小球發(fā)生彈性正碰，若碰撞時間極短，彈簧始終在彈性限度內(nèi).求：(1)碰撞結(jié)束時，小車與小球的速度；,圖1,解析答案,解析　設碰撞后瞬間小車的速度大小為v1，小球的

9、速度大小為v，由動量守恒及機械能守恒有：mv0＝Mv＋mv1,答案　小車：3 m/s，方向向左小球：2 m/s，方向向右,,解析答案,解析　當彈簧被壓縮到最短時，物塊與小車有共同進度，設小車的速度大小為v2，根據(jù)動量守恒定律有：m0v0＋mv1＝(m0＋m)v2，解得v2＝1 m/s.設碰撞后瞬間到彈簧最短的過程，彈簧彈力對小車的沖量大小為I，根據(jù)動量定理有I＝mv2－mv1，解得I＝4 N·s.,(2)從碰后瞬間到

10、彈簧被壓至最短的過程，彈簧彈力對小車的沖量大小.,答案　4 N·s,,預測1　(2016·全國乙卷·35(2))某游樂園入口旁有一噴泉，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.為計算方便起見，假設水柱從橫截面積為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?，在水平方向朝四周均勻散開.忽略空氣阻力.已知水的密度為ρ，重力加速度大小

11、為g.求：(1)噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量；,解析答案,解析　在剛噴出一段很短的Δt時間內(nèi)，可認為噴出的水柱保持速度v0不變.該時間內(nèi)，噴出水柱高度Δl＝v0Δt①噴出水柱質(zhì)量Δm＝ρΔV②其中ΔV為水柱體積，滿足ΔV＝ΔlS③由①②③可得：噴泉單位時間內(nèi)噴出的水的質(zhì)量為,答案　ρv0S,,解析答案,(2)玩具在空中懸停時，其底面相對于噴口的高度.,返回,解析　設玩具底面相對于噴口的高度為h,由玩具受力

12、平衡得F沖＝Mg④其中，F(xiàn)沖為水柱對玩具底面的作用力由牛頓第三定律：F壓＝F沖⑤其中，F(xiàn)壓為玩具底面對水柱的作用力，v′為水柱到達玩具底面時的速度由運動學公式：v′2－v02＝－2gh⑥在很短Δt時間內(nèi)，沖擊玩具水柱的質(zhì)量為ΔmΔm＝ρv0SΔt⑦,,解析答案,由題意可知，在豎直方向上，對該部分水柱應用動量定理(F壓＋Δmg)Δt＝Δmv′⑧由于Δt很小，Δmg也很小，可以忽略，⑧式變?yōu)?/p>

13、F壓Δt＝Δmv′⑨,,返回,高考題型2　動量和能量的觀點的綜合應用,,,解題方略,1.弄清有幾個物體參與運動，并劃分清楚物體的運動過程.2.進行正確的受力分析，明確各過程的運動特點.3.光滑的平面或曲面，還有不計阻力的拋體運動，機械能一定守恒；碰撞過程、子彈打擊木塊、不受其他外力作用的兩物體相互作用問題，一般考慮用動量守恒定律分析.4.如含摩擦生熱問題，則考慮用能量守恒定律分析.,,例2　如圖2所示，光滑水平面上有一質(zhì)量

14、M＝4.0 kg的平板車，車的上表面是一段長L＝1.5 m的粗糙水平軌道，水平軌道左側(cè)連一半徑R＝0.25 m的四分之一光滑圓弧軌道，圓弧軌道與水平軌道在點O′處相切.現(xiàn)將一質(zhì)量m＝1.0 kg的小物塊(可視為質(zhì)點)從平板車的右端以水平向左的初速度v0滑上平板車，小物塊與水平軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，小物塊恰能到達圓弧軌道的最高點A.取g＝10 m/s2，求：(1)小物塊滑上平板車的初速度v0的大?。?圖2,解析答案,解析

15、　平板車和小物塊組成的系統(tǒng)在水平方向上動量守恒，設小物塊到達圓弧軌道最高點A時，二者的共同速度為v1由動量守恒得：mv0＝(M＋m)v1 ①由能量守恒得：,答案 5 m/s,聯(lián)立①②并代入數(shù)據(jù)解得：v0＝5 m/s ③,,解析答案,(2)小物塊與車最終相對靜止時，它距點O′的距離.,解析　設小物塊最終與車相對靜止時，二者的共同

16、速度為v2，從小物塊滑上平板車，到二者相對靜止的過程中，由動量守恒得：mv0＝(M＋m)v2 ④,設小物塊與車最終相對靜止時，它距O′點的距離為x，由能量守恒得：,聯(lián)立③④⑤并代入數(shù)據(jù)解得：x＝0.5 m.答案　0.5 m,,預測2　如圖3所示，小球A質(zhì)量為m，系在細線的一端，線的另一端

17、固定在O點，O點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用輕彈簧拴接，置于光滑的水平面上，且B物塊位于O點正下方.現(xiàn)拉動小球使細線水平伸直，小球由靜止釋放，運動到最低點時與物塊B發(fā)生正碰(碰撞時間極短)，反彈后上升到最高點時到水平面的距離為 .小球與物塊均視為質(zhì)點，不計空氣阻力，重力加速度為g，求碰撞過程中B物塊受到的沖量大小及碰后輕彈簧獲得的最大彈性勢能.,圖4,解析答案,返回,解析　設小球運動到最低

18、點與物塊B碰撞前的速度大小為v1，取小球運動到最低點時的重力勢能為零，根據(jù)機械能守恒定律有：,設碰撞后小球反彈的速度大小為v1′，同理有：,,解析答案,設碰撞后物塊B的速度大小為v2，取水平向右為正方向，由動量守恒定律有：mv1＝－mv1′＋5mv2,碰撞后當B物塊與C物塊速度相等時輕彈簧的彈性勢能最大，據(jù)動量守恒定律有5mv2＝8mv3,,解析答案,,返回,高考題型3　力學三大觀點的應用,,,解題方略,力學規(guī)律選用的一般原則力學

19、中首先考慮使用兩個守恒定律，從兩個守恒定律的表達式看出多項都是狀態(tài)量(速度、位置)，所以守恒定律能解決狀態(tài)問題，不能解決過程(位移x，時間t)問題，不能解決力(F)的問題.(1)若是多個物體組成的系統(tǒng)，優(yōu)先考慮使用兩個守恒定律.(2)若物體(或系統(tǒng))涉及到速度和時間，應考慮使用動量定理.(3)若物體(或系統(tǒng))涉及到位移和時間，且受到恒力作用，應考慮使用牛頓運動定律.(4)若物體(或系統(tǒng))涉及到位移和速度，應考慮使用動能定理，系統(tǒng)

20、中摩擦力做功時應用摩擦力乘以相對路程，運用動能定理解決曲線運動和變加速運動問題特別方便.,例3　(2015·廣東理綜·36)如圖4所示，一條帶有圓軌道的長軌道水平固定，圓軌道豎直，底端分別與兩側(cè)的直軌道相切，半徑R＝0.5 m，物塊A以v0＝6 m/s的速度滑入圓軌道，滑過最高點Q，再沿圓軌道滑出后，與直軌上P處靜止的物塊B碰撞，碰后粘在一起運動，P點左側(cè)軌道光滑，右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段長度都為L＝0

21、.1 m，物塊與各粗糙段間的動摩擦因數(shù)都為μ＝0.1，A、B的質(zhì)量均為m＝1 kg(重力加速度g取10 m/s2；A、B視為質(zhì)點，碰撞時間極短).,圖4,,解析答案,(1)求A滑過Q點時的速度大小v和受到的彈力大小F；,解析　從A→Q由動能定理得,答案　 4 m/s　22 N,在Q點，由牛頓第二定律得,解得FN＝22 N.,,解析答案,(2)若碰后AB最終停止在第k個粗糙段上，求k的數(shù)值；,解析　A撞B，由動量守恒得mv0＝2mv′,

22、答案　 45,設摩擦距離為x，則,,解析答案,(3)求碰后AB滑至第n個(n＜k)光滑段上的速度vn與n的關系式.,解析　AB滑至第n個光滑段上，由動能定理得,,預測3　如圖5所示，內(nèi)壁粗糙、半徑R＝0.4 m的四分之一圓弧軌道AB在最低點B與光滑水平軌道BC相切.質(zhì)量m2＝0.2 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m1＝0.2 kg的小球a自圓弧軌道頂端由靜止釋放，運動到圓弧軌道最低點B時對軌道的壓

23、力為小球a重力的2倍.忽略空氣阻力，重力加速度g＝10 m/s2.求：,圖5,解析答案,(1)小球a由A點運動到B點的過程中，摩擦力做的功Wf；,解析　小球由靜止釋放到最低點B的過程中，根據(jù)動能定理得：,聯(lián)立可得：Wf＝－0.4 J.,答案 －0.4 J,,解析答案,(2)小球a通過彈簧與小球b相互作用的過程中，彈簧的最大彈性勢能Ep；,解析　小球a與小球b通過彈簧相互作用，達到共同速度v2時彈簧具有最大彈性勢能，此過程中，

24、由動量守恒定律：m1v1＝(m1＋m2)v2，,答案　0.2 J,聯(lián)立可得：Ep＝0.2 J.,,解析答案,(3)小球a通過彈簧與小球b相互作用的整個過程中，彈簧對小球b的沖量I的大小.,解析　小球a與小球b通過彈簧相互作用的整個過程中，a球最終速度為v3，b球最終速度為v4，由動量守恒定律：m1v1＝m1v3＋m2v4，,答案　0.4 N·s,根據(jù)動量定理有：I＝m2v4，,聯(lián)立可得：I＝0.4 N·s.,返回