2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章動(dòng)量動(dòng)量守恒定律專題強(qiáng)化八動(dòng)力學(xué)動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在力學(xué)中的應(yīng)用學(xué)案作業(yè)含解析

1、專題強(qiáng)化八動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在力學(xué)中的應(yīng)用【專題解讀】1.本專題是力學(xué)三大觀點(diǎn)在力學(xué)中的綜合應(yīng)用，高考中本專題將作為計(jì)算題壓軸題的形式命題.2 .學(xué)好本專題，可以幫助同學(xué)們熟練應(yīng)用力學(xué)三大觀點(diǎn)分析和解決綜合問題.3 .用到的知識(shí)、規(guī)律和方法有：動(dòng)力學(xué)方法(牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律 )；動(dòng)量觀點(diǎn)(動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律)；能量觀點(diǎn)(動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律).題型一動(dòng)量與動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用1 .解動(dòng)力學(xué)問題的三個(gè)基本觀點(diǎn)(1)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，可處理勻變速運(yùn)動(dòng)問題.(2)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)問題.(3)動(dòng)量觀點(diǎn)

2、：用動(dòng)量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問題.2 .力學(xué)規(guī)律的選用原則(1)如果要列出各物理量在某一時(shí)刻的關(guān)系式，可用牛頓第二定律.(2)研究某一物體受到力的持續(xù)作用發(fā)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，一般用動(dòng)量定理(涉及時(shí)間的問題)或動(dòng)能定理(涉及位移的問題)去解決問題.(3)若研究的對(duì)象為一物體系統(tǒng)，且它們之間有相互作用，一般用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒 定律去解決問題，但需注意所研究的問題是否滿足守恒的條件.(4)在涉及相對(duì)位移問題時(shí)則優(yōu)先考慮能量守恒定律，系統(tǒng)克服摩擦力所做的總功等于系統(tǒng)機(jī) 械能的減少量，即轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)能的量.(5)在涉及碰撞、爆炸、打擊、繩繃緊等物理現(xiàn)象時(shí)，需注意到這些過程一般均隱含有

3、系統(tǒng)機(jī)械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換.作用時(shí)間都極短，因此用動(dòng)量守恒定律去解決.仞(2018 全國卷H 24)汽車 A在水平冰雪路面上行駛.駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車B,立即采取制動(dòng)措施，但仍然撞上了汽車 B,兩車碰撞時(shí)和兩車都完全停止后的位置如圖1所3小,碰撞后B車向刖滑動(dòng)了4.5mA車向刖滑動(dòng)了2.0m.已知A和B的質(zhì)重分別為2.0X10kg和1.5 X 103 kg ,兩車與該冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10,兩車碰撞時(shí)間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動(dòng)，重力加速度大小g= 10 m/s 2.求：2.(1 m|«- J .5 m -*|(1)碰撞后的瞬間B車速度的大小;(2)碰撞前

4、的瞬間 A車速度的大小.答案 (1)3.0 m/s (2)4.25 m/s解析(1)設(shè)B車的質(zhì)量為rb,碰后加速度大小為 aB.根據(jù)牛頓第二定律有 (imBg= ma式中是汽車與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù).設(shè)碰撞后瞬間 B車速度的大小為 vb',碰撞后滑彳T的距離為sb.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有Vb 2= 2aBSB 聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得vb' = 3.0 m/s (2)設(shè)A車的質(zhì)量為ra,碰后加速度大小為 aA,根據(jù)牛頓第二定律有 (imAg= maA設(shè)碰撞后瞬間 A車速度的大小為 va',碰撞后滑彳T的距離為sa,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有V a' 2=23asa 設(shè)碰撞前的瞬間 A車

5、速度的大小為 Va.兩車在碰撞過程中動(dòng)量守恒，有 rava= rava' + mvB' 聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得V a= 4.25 m/s【變式1】(2019 河南示范性高中上學(xué)期期終)如圖2所示，帶有圓管軌道的長軌道水平固定，圓管軌道豎直(管內(nèi)直徑可以忽略)，底端分別與兩側(cè)的直軌道相切，圓管軌道的半徑R= 0.5 m, P點(diǎn)左側(cè)軌道(包括圓管)光滑，右側(cè)軌道粗糙.質(zhì)量m= 1 kg的物塊A以vo=10 m/s 的速度滑入圓管，經(jīng)過豎直圓管軌道后與直軌道上P處靜止的質(zhì)量 M= 2 kg的物塊B發(fā)生碰撞(碰撞時(shí)間極短)，碰后物塊 B在粗糙軌道上滑行 18 m后速度減小為零.已知物塊

6、 A、B與 粗糙軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 =0.1 ,取重力加速度大小 g=10 m/s：物塊A B均可視為 質(zhì)點(diǎn).求：圖2(1)物塊A滑過豎直圓管軌道最高點(diǎn)Q時(shí)受到管壁的彈力;(2)最終物塊A靜止的位置到P點(diǎn)的距離.答案 (1)150 N ,方向豎直向下 (2)2 m解析(1)物塊A從開始運(yùn)動(dòng)到 Q點(diǎn)的過程中，由機(jī)械能守恒定律可得:1212mv = mgx r R+ gms物塊A在Q點(diǎn)時(shí)，設(shè)軌道對(duì)物塊 A的彈力Ft向下，由牛頓第二定律可得:2VQ R+mg= m-R-解得 Ft= 150 N,則物塊A在Q點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)它的彈力大小為150 N,方向豎直向下；(2)由機(jī)械能守恒定律可知，物塊A與B碰

7、前瞬間的速度為 Vo,物塊A與B碰撞過程，由動(dòng)量守恒定律：mv= mv+ Mv碰后物塊B做勻減速運(yùn)動(dòng)，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：V22=2axBFf = Mg= Ma解得 V1= 2 m/s , V2= 6 m/s由機(jī)械能守恒定律可知，物塊 A若能滑回Q點(diǎn)，其在P點(diǎn)反彈時(shí)的最小速度滿足：1m%in2=mgx 2 RV min = 2 ：5 m/s>2 m/s則物塊A反彈后滑入圓管后又滑回P點(diǎn)，設(shè)最終位置到 P點(diǎn)的距離為xa,則：V：= 2gxA解得最終物塊 A靜止的位置到 P點(diǎn)的距離xa=2 m題型二力學(xué)三大觀點(diǎn)解決多過程問題1 .表現(xiàn)形式(1)直線運(yùn)動(dòng)：水平面上的直線運(yùn)動(dòng)、斜面上的直線運(yùn)動(dòng)、傳送帶

8、上的直線運(yùn)動(dòng).(2)圓周運(yùn)動(dòng)：繩模型圓周運(yùn)動(dòng)、桿模型圓周運(yùn)動(dòng)、拱形橋模型圓周運(yùn)動(dòng).(3)平拋運(yùn)動(dòng)：與斜面有關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng)、與圓軌道有關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng).2 .應(yīng)對(duì)策略(1)力的觀點(diǎn)解題：要認(rèn)真分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，關(guān)鍵是求出加速度.(2)兩大定理解題：應(yīng)確定過程的初、末狀態(tài)的動(dòng)量(動(dòng)能)，分析并求出過程中的沖量 (功).(3)過程中動(dòng)量或機(jī)械能守恒：根據(jù)題意選擇合適的初、末狀態(tài)，列守恒關(guān)系式，一般這兩個(gè)守恒定律多用于求某狀態(tài)的速度(率).D點(diǎn)的質(zhì)量2(2019 山東省實(shí)驗(yàn)中學(xué)第二次模擬 )如圖3所示，有一個(gè)可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為 m= 1 kg 的小物塊，從光滑平臺(tái)上的 A點(diǎn)以vo=2 m/s的初速度水平拋

9、出，到達(dá) C點(diǎn)時(shí)，恰好沿 C點(diǎn)的切線方向進(jìn)入固定在水平地面上的光滑圓弧軌道，最后小物塊滑上緊靠軌道末端為 g 3 kg的長木板.已知木板上表面與圓弧軌道末端切線相平，木板下表面與水平地面之間光滑，小物塊與長木板間的動(dòng)摩擦因數(shù) = 0.3,圓弧軌道的半徑為R= 0.4 m, C點(diǎn)和圓弧的圓心連線與豎直方向的夾角0 =60° ,不計(jì)空氣阻力，g取10 m/s2.求：圖3(1)小物塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度大小；(2)小物塊剛要到達(dá)圓弧軌道末端D點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力；(3)要使小物塊不滑出長木板，木板的長度L至少多大.答案 (1)4 m/s (2)60 N ,方向豎直向下(3)2.5 m解析(1)小物

10、塊到達(dá)C點(diǎn)時(shí)的速度方向與水平方向的夾角為60° ,Vc=V0cos 60=4 m/s1212(2)小物塊由C到D的過程中，由動(dòng)能定理得：mgR1 - cos 60 )= -mD2-mc2,代入數(shù)據(jù)解得：Vd = 2季m/s.2VD小物塊在D點(diǎn)時(shí)由牛頓第二定律得：Fn mg= mR代入數(shù)據(jù)解得：Fn = 60 N,由牛頓第三定律得：Fn' = Fn= 60 N,方向豎直向下.(3)若小物塊始終在長木板上，當(dāng)達(dá)到共同速度時(shí)速度大小為v,小物塊在木板上滑行的過程中，由動(dòng)量守恒定律得mv= ( M m) v,5解得：v = 2 m/s 1212對(duì)物塊和木板組成的系統(tǒng)，由功能關(guān)系得(1

11、 mgL= -mD -2( M+ m) v解得：L=2.5 m【變式21 (2019 貴州安順市適應(yīng)性監(jiān)測(三)如圖4所示，半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道豎直固定在水平地面上， 下端與水平地面在 P點(diǎn)相切，一個(gè)質(zhì)量為2m的物塊B(可視為質(zhì)點(diǎn)) 靜止在水平地面上，左端固定有水平輕彈簧，Q點(diǎn)為彈簧處于原長時(shí)的左端點(diǎn)， P、Q間的距離為R PQ段地面粗糙、動(dòng)摩擦因數(shù)為 =0.5，Q點(diǎn)右側(cè)水平地面光滑，現(xiàn)將質(zhì)量為 m的物 塊A(可視為質(zhì)點(diǎn))從圓弧軌道的最高點(diǎn)由靜止開始下滑，重力加速度為 g.求：A圖4(1)物塊A沿圓弧軌道滑至 P點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大??；(2)彈簧被壓縮的最大彈性勢能(未超過彈性限度)；

12、(3)物塊A最終停止位置到 Q點(diǎn)的距離.答案(1)3 mg (2) 1mgR 1R 39解析(1)物塊A從靜止沿圓弧軌道滑至 P點(diǎn)，設(shè)物塊A在P點(diǎn)的速度大小為vp,1 2由機(jī)械能守恒定律有：mgR= mw在最低點(diǎn)軌道對(duì)物塊的支持力大小為Fn,2 VP由牛頓第二7E律有：Fn- mg= mR,聯(lián)立解得：Fn= 3mg由牛頓第三定律可知物塊對(duì)軌道P點(diǎn)的壓力大小為3mg 1c(2)設(shè)物塊A與彈黃接觸刖瞬間的速度大小為V0,由動(dòng)能te理有 mgR(1 mgR= 2mv0,解得vo= gR,當(dāng)物塊A、物塊B具有共同速度v時(shí)，彈簧的彈性勢能最大，由動(dòng)量守恒定律有：mv= (2m) v,1212 ,2mv

13、= 2(m+ 2n) v +5,1聯(lián)立斛得 日=-mgfR 3(3)設(shè)物塊A與彈簧分離時(shí)，A B的速度大小分別為 v1、v2,規(guī)定向右為正方向，則有mv= mv+ 2mv,1212 , J、22mv = 2mv + 2(2 n) V2 ,聯(lián)立解得：v1=3：gR1 c設(shè)A取終停在 Q點(diǎn)左側(cè)距 Q點(diǎn)x處，由動(dòng)能te理有：(1 mg20 2mv解得x = 1R 9課時(shí)精練限時(shí)訓(xùn)維練規(guī)范要速度1 ;1. （2018 全國卷I 24） 質(zhì)量為 m的煙花彈獲得動(dòng)能 E后，從地面豎直升空.當(dāng)煙花彈上 升的速度為零時(shí)，彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質(zhì)量相等的兩部分，兩部分獲得的動(dòng)能之和也為E,且均沿豎直方向運(yùn)動(dòng).

14、爆炸時(shí)間極短，重力加速度大小為g,不計(jì)空氣阻力和火藥的質(zhì)量.求：（1）煙花彈從地面開始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過的時(shí)間；（2）爆炸后煙花彈向上運(yùn)動(dòng)的部分距地面的最大高度.-12E2E答案g 'm （2）mg解析（1）設(shè)煙花彈上升的初速度為 V0,由題給條件有E= 2mv2 設(shè)煙花彈從地面開始上升到火藥爆炸所用的時(shí)間為t,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有0一 Vo= - gt 聯(lián)立式得（2）設(shè)爆炸時(shí)煙花彈距地面的高度為h1,由機(jī)械能守恒定律有V1和V2.由E= mgh 火藥爆炸后，煙花彈上、下兩部分均沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，設(shè)爆炸后瞬間其速度分別為題給條件和動(dòng)量守恒定律有mv2+ ；mv2= ED 44112mv+

15、mv=0由式知，煙花彈兩部分的速度方向相反，向上運(yùn)動(dòng)部分做豎直上拋運(yùn)動(dòng).設(shè)爆炸后煙花彈上部分繼續(xù)上升的高度為h2,由機(jī)械能守恒定律有1mv2= 1mgh 聯(lián)立式得，煙花彈向上運(yùn)動(dòng)部分距地面的最大高度為2E h= h1+ h2=-mg2.（2019 河南南陽市上學(xué)期期末）如圖1所示，水平光滑地面上有兩個(gè)靜止的小物塊A和B（可視為質(zhì)點(diǎn)），A的質(zhì)量m= 1.0 kg , B的質(zhì)量MM= 4.0 kg , A B之間有一輕質(zhì)壓縮彈簧，且 AB間用細(xì)線相連（圖中未畫出），彈簧的彈性勢能 b=40 J,彈簧的兩端與物塊接觸但不固定連接.水平面的左側(cè)有一豎直墻壁，右側(cè)與傾角為30°的光滑斜面平滑連

16、接.將細(xì)線剪斷,B分離后立即撤去彈簧，物塊A與墻壁發(fā)生彈性碰撞后，A在B未到達(dá)斜面前追上 B,并與B相碰后結(jié)合在一起向右運(yùn)動(dòng)，g取10 m/s 2,求：圖1(1) A與彈簧分離時(shí)的速度大??；(2) A B沿斜面上升的最大距離.答案 (1)8 m/s (2)1.024 m解析(1)設(shè)A、B與彈簧分離時(shí)的速度大小分別為V1、V2,系統(tǒng)動(dòng)量守恒：0= mv Mv1212系統(tǒng)能重寸恒：b = 2mv +,Mv解得 V1= 8 m/s , V2=2 m/s ;(2) A與墻壁碰后速度大小不變，設(shè)A與B相碰后，A與B的速度大小為 v,A B系統(tǒng)動(dòng)量守恒： mv+Mv=(m+ Mv 解得 v = 3.2 m

17、/s對(duì)A、B整體，由動(dòng)能定理得：12-(MgLsin 30 = 0-2(Mv解得 L= 1.024 m.3. (2019 湖北穩(wěn)派教育上學(xué)期第二次聯(lián)考)如圖2所示，半徑R=1 m的四分之一光滑圓弧軌道AB與平臺(tái)BC在B點(diǎn)平滑連接，半徑R=0.8 m的四分之一圓弧軌道上端與平臺(tái)C端連接，下端與水平地面平滑連接，質(zhì)量m= 0.1 kg的乙物塊放在平臺(tái) BC的右端C點(diǎn)，將質(zhì)量也為 m的甲物塊在 A點(diǎn)由靜止釋放，讓其沿圓弧下滑，并滑上平臺(tái)與乙相碰，碰撞后甲與乙粘在一 起從C點(diǎn)水平拋出，甲物塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 = 0.2 , BC長L= 1 m,重力加速度g取10 m/s2,不計(jì)兩物塊的大小及碰

18、撞所用的時(shí)間，求：(1)甲物塊滑到B點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力大??；(2)甲和乙碰撞后瞬間共同速度的大小；(3)粘在一起的甲、乙兩物塊從C點(diǎn)拋出到落到 CD或軌道上所用的時(shí)間.答案 (1)3 N (2)2 m/s (3)0.4 s12解析(1)甲物塊從A點(diǎn)滑到B點(diǎn)，根據(jù)機(jī)械能守恒定律有：mgR= mv2Vi 甲物塊運(yùn)動(dòng)到 B點(diǎn)時(shí)，根據(jù)牛頓第律有： Fn mg= mR 聯(lián)立解得：Fn= 3 N根據(jù)牛頓第三定律可知，甲物塊在B點(diǎn)對(duì)軌道的壓力大小 Fn' = Fn= 3 N(2)甲從B點(diǎn)向右滑動(dòng)的過程中，做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a= tig=2 m/s2甲物塊乙相碰前瞬間的速度為V2 =W12 2 “ gL = 4 m/s設(shè)甲、乙相碰后瞬間共同速度的大小為V3,根據(jù)動(dòng)量守恒有：mv=2mv解得：V3 = 2 m/s ;(3)碰撞后，甲和乙以 2 m/s的速度水平拋出，假設(shè)兩物塊會(huì)落到水平地面上 ，一 顏則下洛的時(shí)間 t = A / = 0.4 s則水平的位移 x