2019版高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題二 動量與能量 第1講 動量觀點與能量觀點在力學(xué)中的應(yīng)用課件.ppt

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第1講動量觀點與能量觀點在力學(xué)中的應(yīng)用 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建 1 解決力學(xué)綜合題目的關(guān)鍵要做好 三選擇 1 當(dāng)運動物體受到恒力作用而且又涉及時間時 一般選擇用動力學(xué)方法解題 2 當(dāng)涉及功 能和位移時 一般選用動能定理 機械能守恒定律 功能關(guān)系解題 題目中出現(xiàn)相對位移時 應(yīng)優(yōu)先選擇能量守恒定律 3 當(dāng)涉及多個物體及時間時 一般考慮動量定理 動量守恒定律 2 碰撞中的 三看 和 三想 1 看到 彈性碰撞 想到 動量守恒與機械能守恒 2 看到 非彈性碰撞 想到 動量守恒但機械能有損失 3 看到 完全非彈性碰撞或者碰后連體 想到 動量守恒 機械能損失最大 備考策略 典例1 多選 2018 全國卷 19 地下礦井中的礦石裝在礦車中 用電機通過豎井運送到地面 某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖1所示 其中圖線 分別描述兩次不同的提升過程 它們變速階段加速度的大小都相同 兩次提升的高度相同 提升的質(zhì)量相等 不考慮摩擦阻力和空氣阻力 對于第 次和第 次提升過程 能量觀點在力學(xué)中的應(yīng)用 功和功率的理解與計算 圖1 A 礦車上升所用的時間之比為4 5B 電機的最大牽引力之比為2 1C 電機輸出的最大功率之比為2 1D 電機所做的功之比為4 5 答案AC 典例2 2018 全國卷 14 如圖2 某同學(xué)用繩子拉動木箱 使它從靜止開始沿粗糙水平路面運動至具有某一速度 木箱獲得的動能一定 A 小于拉力所做的功B 等于拉力所做的功C 等于克服摩擦力所做的功D 大于克服摩擦力所做的功解析由動能定理WF Wf Ek 0 可知木箱獲得的動能一定小于拉力所做的功 A正確 答案A 動能定理的應(yīng)用 圖2 典例3 2018 全國卷 18 如圖3 abc是豎直面內(nèi)的光滑固定軌道 ab水平 長度為2R bc是半徑為R的四分之一圓弧 與ab相切于b點 一質(zhì)量為m的小球 始終受到與重力大小相等的水平外力的作用 自a點處從靜止開始向右運動 重力加速度大小為g 小球從a點開始運動到其軌跡最高點 機械能的增量為 圖3A 2mgRB 4mgRC 5mgRD 6mgR 動力學(xué)規(guī)律和動能定理的綜合應(yīng)用 答案C 應(yīng)用動力學(xué)觀點和能量觀點解決多過程問題 圖4 1 水平恒力的大小和小球到達(dá)C點時速度的大小 2 小球到達(dá)A點時動量的大小 3 小球從C點落至水平軌道所用的時間 功能關(guān)系的應(yīng)用 三注意 1 分清是什么力做功 并且分析該力做正功還是做負(fù)功 根據(jù)功能之間的對應(yīng)關(guān)系 判定能的轉(zhuǎn)化形式 確定能量之間的轉(zhuǎn)化情況 2 當(dāng)涉及摩擦力做功時 機械能不守恒 一般應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律 特別注意摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能Q Ffx相對 x相對為相對滑動的兩物體間相對滑動路徑的總長度 3 應(yīng)用能量守恒定律解題時 首先確定初 末狀態(tài) 然后分清有多少種形式的能在轉(zhuǎn)化 再分析狀態(tài)變化過程中哪種形式的能量減少 哪種形式的能量增加 求出減少的能量總和 E減和增加的能量總和 E增 最后由 E減 E增列式求解 1 多選 如圖5所示為一滑草場 某條滑道由上下兩段高均為h 與水平面傾角分別為45 和37 的滑道組成 滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為 質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑 經(jīng)過上 下兩段滑道后 最后恰好靜止于滑道的底端 不計滑草車在兩段滑道交接處的能量損失 sin37 0 6 cos37 0 8 則 圖5 載人滑草車克服摩擦力做的功與重力做功相等 即W 2mgh 選項C錯誤 答案AB 2 如圖6所示 BC是高處的一個平臺 BC右端連接內(nèi)壁光滑 半徑r 0 2m的四分之一細(xì)圓管CD 管口D端正下方一根勁度系數(shù)為k 100N m的輕彈簧直立于水平地面上 彈簧下端固定 上端恰好與管口D端平齊 一可視為質(zhì)點的小球在水平地面上的A點斜向上拋出 恰好從B點沿水平方向進(jìn)入高處平臺 A B間的水平距離為xAB 1 2m 小球質(zhì)量m 1kg 已知平臺離地面的高度為h 0 8m 小球與BC間的動摩擦因數(shù) 0 2 小球進(jìn)入管口C端時 它對上管壁有10N的作用力 通過CD后 在壓縮彈簧過程中小球速度最大時彈簧彈性勢能Ep 0 5J 若不計空氣阻力 取重力加速度大小g 10m s2 求 圖6 1 小球通過C點時的速度大小vC 2 平臺BC的長度L 3 在壓縮彈簧過程中小球的最大動能Ekm 3 小球壓縮彈簧至速度達(dá)到最大時 加速度為零 則mg kx彈簧的壓縮量x 0 1m 答案 1 2m s 2 1 25m 3 4 5J 典例1 2018 全國卷 14 高鐵列車在啟動階段的運動可看作初速度為零的勻加速直線運動 在啟動階段 列車的動能 A 與它所經(jīng)歷的時間成比B 與它的位移成正比C 與它的速度成正比D 與它的動量成正比 動量觀點和能量觀點在力學(xué)中的應(yīng)用 動量和動能的關(guān)系 答案B 典例2 2018 全國卷 15 高空墜物極易對行人造成傷害 若一個50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下 與地面的碰撞時間約為2ms 則該雞蛋對地面產(chǎn)生的沖擊力約為 A 10NB 102NC 103ND 104N解析根據(jù)自由落體運動和動量定理有2gh v2 h為25層樓的高度 約70m Ft mv 代入數(shù)據(jù)解得F 1 103N 所以C正確 答案C 動量定理的應(yīng)用 典例3 2018 全國卷 24 一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動能E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 重力加速度大小為g 不計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)過的時間 2 爆炸后煙花彈向上運動的部分距地面的最大高度 動量守恒定律和能量守恒定律的綜合應(yīng)用 動量和能量綜合問題的主要情境模型為 碰撞 滑塊在滑板上滑動和爆炸 1 碰撞過程滿足動量守恒并遵循碰撞后系統(tǒng)動能不增加 碰撞前后的運動情況要合理的原則 2 滑塊放置在光滑水平地面的滑板上滑動時 滑塊和滑板組成的系統(tǒng)滿足動量守恒 滑塊和滑板之間因摩擦生熱 故系統(tǒng)機械能減少 一般利用功能關(guān)系 即摩擦產(chǎn)生的熱量等于系統(tǒng)動能的減少量 列方程求解 1 2018 重慶一模 某研究小組通過實驗測得兩滑塊碰撞前后運動的實驗數(shù)據(jù) 得到如圖7所示的位移 時間圖象 圖中的線段a b c分別表示沿光滑水平面上同一條直線運動的滑塊 和它們發(fā)生正碰后結(jié)合體的位移變化關(guān)系 已知相互作用時間極短 由圖象給出的信息可知 圖7 解析由x t圖象可知 碰前 va 2m svb 0 8m s碰后 vc 0 4m sva vb 5 2 故選項A錯誤 由圖象可知 兩滑塊碰后的動量方向與碰撞滑塊 的動量方向相同 所以滑塊 的動量比滑塊 的動量小 選項B錯誤 由動量守恒定律得mbvb mava ma mb vc 答案D 2 如圖8所示 質(zhì)量為mB 2kg的木板B靜止在光滑的水平地面上 質(zhì)量為mA 6kg的物塊A停在B的左端 質(zhì)量為mC 2kg的小球C用長為L 0 8m的輕繩懸掛在固定點O 現(xiàn)將小球C及輕繩拉直至水平位置后由靜止釋放 小球C在最低點與A發(fā)生正碰 碰撞時間極短 之后小球C反彈所能上升的最大高度為h 0 2m 已知A B間的動摩擦因數(shù)為 0 1 物塊與小球均可視為質(zhì)點 不計空氣阻力 重力加速度g取10m s2 圖8 1 若碰撞時間為 t 10 2s 試求小球C與物塊A碰撞過程中所受撞擊力的大小 2 為使物塊A不滑離木板B 則木板B至少應(yīng)為多長 以向右的方向為正方向 設(shè)小球C與物塊A碰撞過程中所受撞擊力大小為F 則由動量定理可得 F t mCvC mCvC 代入數(shù)據(jù)可得F 1200N 2 由題意可知 小球C與物塊A的碰撞過程滿足動量守恒定律 即mCvC mCvC mAvA解得碰后物塊A的速度vA 2m sA恰好滑至木板B右端并與其共速時 所求B的長度最小 設(shè)二者的共同速度大小為v 由動量守恒定律可得mAvA mA mB v 解得v 1 5m s 答案 1 1200N 2 0 5m 第一步 審條件挖隱含任何一個物理問題都是由條件和結(jié)論兩部分構(gòu)成的 條件是解題的主要素材 充分利用條件間的內(nèi)在聯(lián)系是解題的必經(jīng)之路 條件有明示的 有隱含的 審視條件更重要的是要充分挖掘每一個條件的內(nèi)涵和隱含的信息 發(fā)揮隱含條件的解題功能 第二步 審情景建模型有些題目 直接給出了物理情景 我們還需通過分析把這些物理情景轉(zhuǎn)化為具體的物理條件或物理模型后 才能利用物理規(guī)律求解 破解高考壓軸題策略 審題 三步走 第三步 審過程理思路高考物理計算題往往綜合性強 題目情景新 設(shè)置障礙點多 一般不能一眼看透解題的思路和方法 這就需要我們靜下心來 對物體進(jìn)行受力分析 過程分析 根據(jù)物體運動過程構(gòu)建出物理模型 選擇合理的物理規(guī)律 圖9