202X高考物理專題突破力學(xué)觀點的綜合應(yīng)用課件魯科版選修3_5

1、專題突破力學(xué)觀點的綜合應(yīng)用專題突破力學(xué)觀點的綜合應(yīng)用突破一動量與牛頓運動定律的綜合應(yīng)用突破一動量與牛頓運動定律的綜合應(yīng)用1.牛頓第二定律揭示了力的瞬時效應(yīng)，在研究某一物體所受的力的瞬時作用與物體牛頓第二定律揭示了力的瞬時效應(yīng)，在研究某一物體所受的力的瞬時作用與物體運動的關(guān)系，或者物體受恒力作用直接涉及物體運動過程中的加速度問題時，應(yīng)運動的關(guān)系，或者物體受恒力作用直接涉及物體運動過程中的加速度問題時，應(yīng)采用動力學(xué)觀點。采用動力學(xué)觀點。2.動量定理反映了力對時間的累積效應(yīng)，適用于不涉及物體運動過程中的加速度、動量定理反映了力對時間的累積效應(yīng)，適用于不涉及物體運動過程中的加速度、位移，而涉及運動時間

2、的問題，特別對沖擊類問題，應(yīng)采用動量定理求解。位移，而涉及運動時間的問題，特別對沖擊類問題，應(yīng)采用動量定理求解。3.若研究對象是相互作用的物體組成的系統(tǒng)，則有時既要用到動力學(xué)觀點，又要用若研究對象是相互作用的物體組成的系統(tǒng)，則有時既要用到動力學(xué)觀點，又要用到動量守恒定律。到動量守恒定律。圖圖1【例【例1】(2018全國卷全國卷，24)汽車汽車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)其正前方停有汽車有汽車B，立即采取制動措施，但仍然撞上了汽車，立即采取制動措施，但仍然撞上了汽車B。兩車碰撞時和兩車都完全停止。兩車碰撞時和兩車都完全停止后的位置如圖后的位置如圖1

3、所示，碰撞后所示，碰撞后B車向前滑動了車向前滑動了4.5 m，A車向前滑動了車向前滑動了2.0 m。已知。已知A和和B的質(zhì)量分別為的質(zhì)量分別為2.0103 kg和和1.5103 kg，兩車與該冰雪路面間的動摩擦因數(shù)均為，兩車與該冰雪路面間的動摩擦因數(shù)均為0.10，兩車碰撞時間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動，重力加速度大小兩車碰撞時間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動，重力加速度大小g10 m/s2。求：。求：(1)碰撞后的瞬間碰撞后的瞬間B車速度的大??；車速度的大?。?2)碰撞前的瞬間碰撞前的瞬間A車速度的大小。車速度的大小。解析解析(1)設(shè)設(shè)B車的質(zhì)量為車的質(zhì)量為mB，碰后加速度大小為，碰后加速度大

4、小為aB。根據(jù)牛頓第二定律有。根據(jù)牛頓第二定律有mBgmBaB式中式中是汽車與路面間的動摩擦因數(shù)。是汽車與路面間的動摩擦因數(shù)。設(shè)碰撞后瞬間設(shè)碰撞后瞬間B車速度的大小為車速度的大小為vB，碰撞后滑行的距離為，碰撞后滑行的距離為sB。由運動學(xué)公式有。由運動學(xué)公式有vB22aBsB聯(lián)立聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得式并利用題給數(shù)據(jù)得vB3.0 m/s(2)設(shè)設(shè)A車的質(zhì)量為車的質(zhì)量為mA，碰后加速度大小為，碰后加速度大小為aA。根據(jù)牛頓第二定律有。根據(jù)牛頓第二定律有mAgmAaA設(shè)碰撞后瞬間設(shè)碰撞后瞬間A車速度的大小為車速度的大小為vA，碰撞后滑行的距離為，碰撞后滑行的距離為sA。由運動學(xué)公式有。由運動學(xué)公式

5、有vA22aAsA設(shè)碰撞前的瞬間設(shè)碰撞前的瞬間A車速度的大小為車速度的大小為vA。兩車在碰撞過程中動量守恒，有。兩車在碰撞過程中動量守恒，有mAvAmAvAmBvB聯(lián)立聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得式并利用題給數(shù)據(jù)得vA4.3 m/s 答案答案(1)3.0 m/s(2)4.3 m/s圖圖21.(多選多選)從從2017年年6月月5日起至年底，蘭州交警采取五項措施部署預(yù)防較大道路交通事故日起至年底，蘭州交警采取五項措施部署預(yù)防較大道路交通事故工作。在交通事故中，汽車與拖車脫鉤有時發(fā)生。如圖工作。在交通事故中，汽車與拖車脫鉤有時發(fā)生。如圖2所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為M的汽車帶著的汽車帶著質(zhì)量為質(zhì)量為m的拖車在

6、平直公路上以加速度的拖車在平直公路上以加速度a勻加速前進(jìn)，當(dāng)速度為勻加速前進(jìn)，當(dāng)速度為v0時拖車突然與汽車時拖車突然與汽車脫鉤，到拖車停下瞬間司機才發(fā)現(xiàn)。若汽車的牽引力一直未變，車與路面間的動摩脫鉤，到拖車停下瞬間司機才發(fā)現(xiàn)。若汽車的牽引力一直未變，車與路面間的動摩擦因數(shù)為擦因數(shù)為，那么從脫鉤到拖車剛停下的過程中，下列說法正確的是，那么從脫鉤到拖車剛停下的過程中，下列說法正確的是()答案答案CD(1)a球與球與b球碰前瞬間的速度多大？球碰前瞬間的速度多大？(2)a、b兩球碰后，細(xì)繩是否會斷裂？兩球碰后，細(xì)繩是否會斷裂？(要求通過計算回答要求通過計算回答)2.如圖如圖3所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m

7、的的b球用長為球用長為h的細(xì)繩懸掛于水平軌道的細(xì)繩懸掛于水平軌道BC的出口的出口C處，質(zhì)量也為處，質(zhì)量也為m的小球的小球a從距從距BC高高h(yuǎn)的的A處由靜止釋放，處由靜止釋放，沿光滑軌道沿光滑軌道ABC滑下，在滑下，在C處與處與b球發(fā)生正碰并與球發(fā)生正碰并與b粘在一起。粘在一起。已知已知BC軌道距地面有一定的高度，懸掛軌道距地面有一定的高度，懸掛b球的細(xì)繩能承受的最球的細(xì)繩能承受的最大拉力為大拉力為2.8mg。則：。則：(2)設(shè)碰后設(shè)碰后b球的速度為球的速度為v，a、b碰撞過程中動量守恒，則碰撞過程中動量守恒，則mvC(mm)v解得解得T3mg因因T2.8mg，故細(xì)繩會斷裂。，故細(xì)繩會斷裂。動量

8、觀點與能量觀點綜合應(yīng)用技巧動量觀點與能量觀點綜合應(yīng)用技巧(1)注意研究過程的合理選取，不管是動能定理還是機械能守恒定律或動量守恒定律，注意研究過程的合理選取，不管是動能定理還是機械能守恒定律或動量守恒定律，都應(yīng)合理選取研究過程。都應(yīng)合理選取研究過程。(2)要掌握摩擦力做功的特征、摩擦力做功與動能變化的關(guān)系以及物體在相互作用時要掌握摩擦力做功的特征、摩擦力做功與動能變化的關(guān)系以及物體在相互作用時能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系。(3)注意方向性問題，運用動量定理或動量守恒定律求解時，都要選定一個正方向，注意方向性問題，運用動量定理或動量守恒定律求解時，都要選定一個正方向，對力、速度、動量等矢量都應(yīng)

9、用正、負(fù)號代表其方向，代入相關(guān)的公式中進(jìn)行運算。對力、速度、動量等矢量都應(yīng)用正、負(fù)號代表其方向，代入相關(guān)的公式中進(jìn)行運算。另外，對于碰撞問題，要注意碰撞的多種可能性，做出正確的分析判斷后，再針對另外，對于碰撞問題，要注意碰撞的多種可能性，做出正確的分析判斷后，再針對不同情況進(jìn)行計算，避免出現(xiàn)漏洞。不同情況進(jìn)行計算，避免出現(xiàn)漏洞。突破二動量與能量的綜合應(yīng)用突破二動量與能量的綜合應(yīng)用(1)煙花彈從地面開始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過的時間；煙花彈從地面開始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過的時間；(2)爆炸后煙花彈向上運動的部分距地面的最大高度。爆炸后煙花彈向上運動的部分距地面的最大高度?！纠纠?】(2018

10、全國卷全國卷，24)一質(zhì)量為一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動能的煙花彈獲得動能E后，從地面豎直升空。后，從地面豎直升空。當(dāng)煙花彈上升的速度為零時，彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質(zhì)量相等的兩部分，兩部當(dāng)煙花彈上升的速度為零時，彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質(zhì)量相等的兩部分，兩部分獲得的動能之和也為分獲得的動能之和也為E，且均沿豎直方向運動。爆炸時間極短，重力加速度大小，且均沿豎直方向運動。爆炸時間極短，重力加速度大小為為g，不計空氣阻力和火藥的質(zhì)量。求：，不計空氣阻力和火藥的質(zhì)量。求：解析解析(1)設(shè)煙花彈上升的初速度為設(shè)煙花彈上升的初速度為v0，由題給條件有，由題給條件有設(shè)煙花彈從地面開始上升到火藥爆炸所用的時間

11、為設(shè)煙花彈從地面開始上升到火藥爆炸所用的時間為t，由運動學(xué)公式有，由運動學(xué)公式有0v0gt聯(lián)立聯(lián)立式得式得(2)設(shè)爆炸時煙花彈距地面的高度為設(shè)爆炸時煙花彈距地面的高度為h1，由機械能守恒定律有，由機械能守恒定律有Emgh1火藥爆炸后，煙花彈上、下兩部分均沿豎直方向運動，設(shè)爆炸后瞬間其速度分別火藥爆炸后，煙花彈上、下兩部分均沿豎直方向運動，設(shè)爆炸后瞬間其速度分別為為v1和和v2。由題給條件和動量守恒定律有。由題給條件和動量守恒定律有由由式知，煙花彈兩部分的速度方向相反，向上運動部分做豎直上拋運動。式知，煙花彈兩部分的速度方向相反，向上運動部分做豎直上拋運動。設(shè)爆炸后煙花彈向上運動部分繼續(xù)上升的高

12、度為設(shè)爆炸后煙花彈向上運動部分繼續(xù)上升的高度為h2，由機械能守恒定律有，由機械能守恒定律有聯(lián)立聯(lián)立式得，煙花彈向上運動部分距地面的最大高度為式得，煙花彈向上運動部分距地面的最大高度為A.25 J B.35 J C.45 J D.55J1.(多選多選)如圖如圖4，兩質(zhì)量分別為，兩質(zhì)量分別為m11 kg和和m24 kg小球在光小球在光滑水平面上相向而行，速度分別為滑水平面上相向而行，速度分別為v14 m/s和和v26 m/s，發(fā)生碰撞后，系統(tǒng)可能損失的機械能為發(fā)生碰撞后，系統(tǒng)可能損失的機械能為 ()答案答案AB圖圖5解析解析設(shè)物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為設(shè)物塊與地面間的動摩擦因數(shù)為。若要物塊。若要物

13、塊a、b能夠發(fā)生碰撞，應(yīng)有能夠發(fā)生碰撞，應(yīng)有設(shè)在設(shè)在a、b發(fā)生彈性碰撞前的瞬間，發(fā)生彈性碰撞前的瞬間，a的速度大小為的速度大小為v1。由能量守恒定律得。由能量守恒定律得設(shè)在設(shè)在a、b碰撞后的瞬間，碰撞后的瞬間，a、b的速度大小分別為的速度大小分別為v1、v2，由動量守恒和能量守恒有，由動量守恒和能量守恒有由題意，由題意，b沒有與墻發(fā)生碰撞，由功能關(guān)系可知沒有與墻發(fā)生碰撞，由功能關(guān)系可知聯(lián)立聯(lián)立式，式，a與與b發(fā)生碰撞、但沒有與墻發(fā)生碰撞的條件發(fā)生碰撞、但沒有與墻發(fā)生碰撞的條件(1)力的觀點：運用牛頓運動定律結(jié)合運動學(xué)知識解題，可處理勻變速運動問題。力的觀點：運用牛頓運動定律結(jié)合運動學(xué)知識解題，

14、可處理勻變速運動問題。(2)能量觀點：用動能定理和能量守恒觀點解題，可處理非勻變速運動問題。能量觀點：用動能定理和能量守恒觀點解題，可處理非勻變速運動問題。(3)動量觀點：用動量定理和動量守恒觀點解題，可處理非勻變速運動問題。動量觀點：用動量定理和動量守恒觀點解題，可處理非勻變速運動問題。1.解動力學(xué)問題的三個基本觀點解動力學(xué)問題的三個基本觀點突破三力學(xué)三大觀點的綜合應(yīng)用突破三力學(xué)三大觀點的綜合應(yīng)用(1)力的觀點解題：要認(rèn)真分析運動狀態(tài)的變化，關(guān)鍵是求出加速度。力的觀點解題：要認(rèn)真分析運動狀態(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)的動量兩大定理解題：應(yīng)確定過程的

15、初、末狀態(tài)的動量(動能動能)，分析并求出過程中的沖，分析并求出過程中的沖量量(功功)。(3)三大定律解題：動量守恒定律、機械能守恒定律和能量守恒定律。根據(jù)題意選三大定律解題：動量守恒定律、機械能守恒定律和能量守恒定律。根據(jù)題意選擇合適的初、末狀態(tài)，列守恒關(guān)系式，一般這幾個守恒定律多用于求某狀態(tài)的速擇合適的初、末狀態(tài)，列守恒關(guān)系式，一般這幾個守恒定律多用于求某狀態(tài)的速度度(率率)。2.應(yīng)對策略應(yīng)對策略圖圖6【例【例3】如圖如圖6甲所示，半徑甲所示，半徑R0.45 m的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，的光滑圓弧軌道固定在豎直平面內(nèi)，B為軌為軌道最低點，在光滑水平面上緊挨道最低點，在光滑水平面上緊挨B

16、點有一靜止的平板車，其質(zhì)量點有一靜止的平板車，其質(zhì)量M5 kg，長度，長度L0.5 m，車的上表面與，車的上表面與B點等高，可視為質(zhì)點的物塊從圓弧軌道最高點點等高，可視為質(zhì)點的物塊從圓弧軌道最高點A由靜止釋放，由靜止釋放，其質(zhì)量其質(zhì)量m1 kg，g取取10 m/s2。(1)求物塊滑到求物塊滑到B點時對軌道壓力的大小；點時對軌道壓力的大??；(2)若平板車上表面粗糙，物塊最終沒有滑離平板車，求物塊最終速度的大?。蝗羝桨遘嚿媳砻娲植?，物塊最終沒有滑離平板車，求物塊最終速度的大?。?3)若將平板車固定且在上表面鋪上一種動摩擦因數(shù)逐漸增大的特殊材料，物塊在若將平板車固定且在上表面鋪上一種動摩擦因數(shù)逐漸增

17、大的特殊材料，物塊在平板車上向右滑動時，所受摩擦力平板車上向右滑動時，所受摩擦力f隨它距隨它距B點位移點位移L的變化關(guān)系如圖乙所示，物塊的變化關(guān)系如圖乙所示，物塊最終滑離了平板車，求物塊滑離平板車時的速度大小。最終滑離了平板車，求物塊滑離平板車時的速度大小。解析解析(1)物塊從物塊從A點滑到點滑到B點的過程中機械能守恒點的過程中機械能守恒解得解得vB3 m/s解得物塊在解得物塊在B點時受到軌道對它的支持力點時受到軌道對它的支持力N30 N由牛頓第三定律物塊滑到由牛頓第三定律物塊滑到B點時對軌道的壓力點時對軌道的壓力NN30 N(2)物塊滑上平板車后，物塊與平板車組成的系統(tǒng)動量守恒有，物塊滑上平

18、板車后，物塊與平板車組成的系統(tǒng)動量守恒有，mvB(mM)v共共解得物塊最終速度的大小解得物塊最終速度的大小v共共0.5 m/s(3)物塊在平板車上滑行時克服摩擦力做的功物塊在平板車上滑行時克服摩擦力做的功Wf為為fL圖線與橫軸所圍的面積，則圖線與橫軸所圍的面積，則 物塊在平板車上滑動過程中，由動能定理得物塊在平板車上滑動過程中，由動能定理得圖圖71.(2019四川雙流中學(xué)診斷四川雙流中學(xué)診斷)如圖如圖7所示，所示，A、B兩個物體粘在一起以兩個物體粘在一起以v03 m/s的速度向右運動，物體中間有少量炸藥，經(jīng)過的速度向右運動，物體中間有少量炸藥，經(jīng)過O點時炸藥爆點時炸藥爆炸，假設(shè)所有的化學(xué)能全部

19、轉(zhuǎn)化為炸，假設(shè)所有的化學(xué)能全部轉(zhuǎn)化為A、B兩個物體的動能且兩物體兩個物體的動能且兩物體仍然在水平面上運動，爆炸后仍然在水平面上運動，爆炸后A物體的速度依然向右，大小變?yōu)槲矬w的速度依然向右，大小變?yōu)関A2 m/s，B物體繼續(xù)向右運動進(jìn)入光滑半圓軌道且恰好通過最高點物體繼續(xù)向右運動進(jìn)入光滑半圓軌道且恰好通過最高點D，已知兩物體的質(zhì)量，已知兩物體的質(zhì)量mAmB1 kg，O點到半圓軌道最低點點到半圓軌道最低點C的的距離距離sOC0.25 m，物體與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為，物體與水平軌道間的動摩擦因數(shù)為0.2，A、B兩個物體均可視為質(zhì)點，取兩個物體均可視為質(zhì)點，取g10 m/s2，求：，求：(1)炸藥

20、的化學(xué)能炸藥的化學(xué)能E；(2)半圓軌道的半徑半圓軌道的半徑R。解析解析(1)A、B在炸藥爆炸前后動量守恒，由動量守恒定律可得在炸藥爆炸前后動量守恒，由動量守恒定律可得2mv0mvAmvB，兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得兩式聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得E1 J。答案答案(1)1 J(2)0.3 m圖圖82.如圖如圖8甲所示，質(zhì)量均為甲所示，質(zhì)量均為m0.5 kg的相同物塊的相同物塊P和和Q(均可視為質(zhì)點均可視為質(zhì)點)分別靜止在水平地分別靜止在水平地面上面上A、C兩點，兩點，P在按圖乙所示的隨時間變化的水平力在按圖乙所示的隨時間變化的水平力F作用下由靜止開始向右運動，作用下由靜止開始向右運動，3 s末撤去末撤去F，

21、此時，此時P運動到運動到B點，之后繼續(xù)滑行并與點，之后繼續(xù)滑行并與Q發(fā)生彈性碰撞。已知發(fā)生彈性碰撞。已知B、C兩點兩點間的距離間的距離L3.75 m，P、Q與地面間的動摩擦因數(shù)均為與地面間的動摩擦因數(shù)均為0.2，取，取g10 m/s2，求：，求：(1)P到達(dá)到達(dá)B點時的速度大小點時的速度大小v及其與及其與Q碰撞前瞬間的速度大小碰撞前瞬間的速度大小v1；(2)Q運動的時間運動的時間t。解析解析(1)在在03 s內(nèi)，對內(nèi)，對P，由動量定理可得，由動量定理可得F1t1F2t2mg(t1t2)mv0，其中其中F12 N，F(xiàn)23 N，t12 s，t21 s，解得，解得v8 m/s。設(shè)設(shè)P在在B、C兩點間

22、滑行的加速度大小為兩點間滑行的加速度大小為a，由牛頓第二定律可得由牛頓第二定律可得mgma，解得解得v17 m/s。聯(lián)立解得聯(lián)立解得v2v17 m/s，碰后碰后Q做勻減速直線運動，加速度大小做勻減速直線運動，加速度大小ag2 m/s2，(2)設(shè)設(shè)P與與Q發(fā)生彈性碰撞后瞬間的速度大小分別為發(fā)生彈性碰撞后瞬間的速度大小分別為v1和和v2，取水平向右為正方向，取水平向右為正方向，由動量守恒定律和機械能守恒定律可得由動量守恒定律和機械能守恒定律可得mv1mv1mv2，答案答案(1)8 m/s7 m/s(2)3.5 s(20分分)如圖如圖9所示，在光滑水平桌面所示，在光滑水平桌面EAB上有質(zhì)量為上有質(zhì)量

23、為M0.2 kg的小球的小球P和質(zhì)量為和質(zhì)量為m0.1 kg的小球的小球Q，P、Q之間壓縮一輕彈簧之間壓縮一輕彈簧(輕彈簧與兩小球不拴接輕彈簧與兩小球不拴接)，桌面邊緣，桌面邊緣E處放處放置一質(zhì)量也為置一質(zhì)量也為m0.1 kg的橡皮泥球的橡皮泥球S，在，在B處固定一與水平桌面相切的光滑豎直半處固定一與水平桌面相切的光滑豎直半圓形軌道。釋放被壓縮的輕彈簧，圓形軌道。釋放被壓縮的輕彈簧，P、Q兩小球被輕彈簧彈出，小球兩小球被輕彈簧彈出，小球P與彈簧分離后與彈簧分離后進(jìn)入半圓形軌道，恰好能夠通過半圓形軌道的最高點進(jìn)入半圓形軌道，恰好能夠通過半圓形軌道的最高點C；小球；小球Q與彈簧分離后與桌與彈簧分離后與桌面邊緣的橡皮泥球面邊緣的橡皮泥球S碰撞后合為一體飛出，落在水平地面上的碰撞后合為一體飛出，落在水平地面上的D點。已知水平桌面高點。已知水平桌面高為為h0.2 m，D點到桌面邊緣的水平距離為點到桌面邊緣的水平距離為s0.2 m，重