教科版物理高考第二輪復(fù)習(xí)——動(dòng)量與能量（學(xué)案）

1、.高考第二輪復(fù)習(xí)動(dòng)量與能量一、教學(xué)內(nèi)容：高考第二輪復(fù)習(xí)動(dòng)量與能量二、學(xué)習(xí)目的：1、掌握動(dòng)量與能量問題分析的常規(guī)思維方法。2、掌握動(dòng)量與能量問題的知識(shí)體系的重點(diǎn)與核心內(nèi)容。3、重點(diǎn)把握動(dòng)量與能量問題在高考題目中的熱點(diǎn)題型及相應(yīng)的解題策略。一動(dòng)力學(xué)三大觀點(diǎn)“力的觀點(diǎn)、“能量觀點(diǎn)、“動(dòng)量觀點(diǎn). 二力學(xué)知識(shí)體系力學(xué)研究的是物體的受力情況與運(yùn)動(dòng)情況的關(guān)系. 以三條線包括五條重要規(guī)律為紐帶建立聯(lián)絡(luò)，可用下面的框圖表示：三研究動(dòng)力學(xué)問題三大觀點(diǎn)的比較分類規(guī)律內(nèi)容研究對(duì)象應(yīng)用條件數(shù)學(xué)表達(dá)式力的瞬間作用牛頓第二定律物體的加速度大小與合外力成正比，與質(zhì)量成反比，其方向與合外力一樣物體質(zhì)點(diǎn)宏觀低速F合=ma力的空間

2、積累作用動(dòng)能定理外力對(duì)物體所做的總功等于物體動(dòng)能的變化物體質(zhì)點(diǎn)一般研究單個(gè)物體W外=Ek2 Ek1=Ek機(jī)械能守恒定律在只有重力和彈力做功，其他力不做功的系統(tǒng)內(nèi)，機(jī)械能的總量保持不變系統(tǒng)內(nèi)的物體只有重力和彈力做功，其他力不做功E2= E1Ek2+ Ep2=Ek1+Ep1力的時(shí)間積累作用動(dòng)量定理物體所受合外力的沖量等于它的動(dòng)量的增量物體質(zhì)點(diǎn)物體所受合外力不等于零F合t=ppI=p動(dòng)量守恒定律系統(tǒng)不受外力或所受外力的合力為零，這個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)量就保持不變；在某個(gè)方向上系統(tǒng)所受合外力為零，在這個(gè)方向上，系統(tǒng)的動(dòng)量分量就保持不變系統(tǒng)內(nèi)的物體系統(tǒng)所受合外力為零；在某個(gè)方向上系統(tǒng)所受合外力為零m1v1+ m2

3、v2= m1v1+m2v2四動(dòng)力學(xué)三大觀點(diǎn)選用原那么1. 假如要列出某個(gè)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)，在涉及時(shí)間和速度，不涉及位移和加速度時(shí)要首先考慮運(yùn)用動(dòng)量定理. 在涉及位移、速度，不涉及時(shí)間時(shí)要首先考慮選用動(dòng)能定理. 3. 假設(shè)研究的對(duì)象為互相作用的物體組成的系統(tǒng)，一般考慮用動(dòng)量守恒定律和機(jī)械能守恒定律去解決，但要仔細(xì)分析研究的問題是否符合守恒條件. 4. 在涉及相對(duì)位移問題時(shí)那么優(yōu)先考慮能量守恒定律，即系統(tǒng)抑制摩擦力所做的總功等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，也即轉(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)

4、象時(shí)，須注意到一般這些過程均隱含有系統(tǒng)機(jī)械能與其他形式能之間的轉(zhuǎn)化. 這類問題因作用時(shí)間極短，動(dòng)量守恒定律一般能派上大用場. 五選用不同規(guī)律解題時(shí)的本卷須知1. 使用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的關(guān)鍵是：確定研究對(duì)象，做好受力分析和過程分析，明確并建立力與加速度及運(yùn)動(dòng)與加速度的關(guān)系. 2. 使用動(dòng)量定理的關(guān)鍵是：確定研究對(duì)象，做好受力分析和過程分析，選取正方向，明確合外力的沖量及初、末動(dòng)量的正負(fù). 3. 使用動(dòng)能定理的關(guān)鍵是：確定研究對(duì)象，做好受力分析和過程分析，明確哪些力做正功、哪些力做負(fù)功、哪些力不做功及動(dòng)能的變化. 4. 使用動(dòng)量守恒定律的關(guān)鍵是：確定選取的系統(tǒng)和研究的過程，做好受力分析和過程分析，判斷

5、是否符合動(dòng)量守恒的使用條件. 5. 使用機(jī)械能守恒定律的關(guān)鍵是：確定選取的系統(tǒng)和研究的過程，做好受力分析和過程分析，判斷是否符合機(jī)械能守恒的使用條件. 6. 使用能量守恒的關(guān)鍵是：確定研究對(duì)象，做好受力分析和過程分析，明確有哪些力做功，做功的結(jié)果是導(dǎo)致什么能向什么能轉(zhuǎn)化，然后建立E增=E減的關(guān)系. 問題1、“滑塊和滑板相互作用問題：例1：如下圖，質(zhì)量m1=0.3 kg 的小車靜止在光滑的程度面上，車長L=15 m，現(xiàn)有質(zhì)量m2=0.2 kg可視為質(zhì)點(diǎn)的物塊，以程度向右的速度v0=2 m/s從左端滑上小車，最后在車面上某處與小車保持相對(duì)靜止。物塊與車面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5，取g=10 m/s2

6、，求1物塊在車面上滑行的時(shí)間t；2要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車左端的速度v0不超過多少。答案：10.24s 25m/s解析：此題考察摩擦拖動(dòng)類的動(dòng)量和能量問題。涉及動(dòng)量守恒定律、動(dòng)量定理和功能關(guān)系這些物理規(guī)律的運(yùn)用。1設(shè)物塊與小車的共同速度為v，以程度向右為正方向，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有設(shè)物塊與車面間的滑動(dòng)摩擦力為F，對(duì)物塊應(yīng)用動(dòng)量定理有其中 解得代入數(shù)據(jù)得 2要使物塊恰好不從車廂滑出，須物塊到車面右端時(shí)與小車有共同的速度v，那么由功能關(guān)系有代入數(shù)據(jù)解得 =5m/s故要使物塊不從小車右端滑出，物塊滑上小車的速度v0不能超過5m/s。方法總結(jié)：在光滑程度面上的相對(duì)滑動(dòng)問題一般是要用到動(dòng)量守

7、恒定律和能量守恒定律。在用能量守恒定律列式時(shí)一般要涉及摩擦生熱的計(jì)算。假如兩個(gè)物體間的摩擦力大小是不變的，那么兩個(gè)物體互相摩擦而產(chǎn)生的熱量Q或說系統(tǒng)內(nèi)能的增加量等于物體之間滑動(dòng)摩擦力f與這兩個(gè)物體間相對(duì)滑動(dòng)的路程的乘積，即。問題2、利用動(dòng)量守恒與能量守恒解決彈簧類問題例2：如圖，在光滑程度桌面上，物體A和B用輕彈簧連接，另一物體C靠在B左側(cè)未連接，它們的質(zhì)量分別為mA=0. 2 kg，mB=mC=0. 1 kg. 現(xiàn)用外力作用于B、C和A壓縮彈簧，外力做功為7. 2 J，彈簧仍在彈性限度內(nèi)，然后由靜止釋放. 試求：1彈簧伸長最大時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能；2彈簧從伸長最大回復(fù)到自然長度時(shí)，A、B速度的大

8、小. 解析：取向右為正方向. 1第一過程，彈簧從縮短至恢復(fù)原長mAvA1mB+mCv1=0mAvA12+mB+mCv12 =Epo代入數(shù)據(jù)得vAl =6 ms，v1=6 ms，第二過程，彈簧從原長伸至最長時(shí)，A、B速度相等。有mAvA1mBv1=mA+mBv2Epm=Ep0 mA+mBv22mCv12代入數(shù)據(jù)得v2=2 ms，Epm =4. 8 J. 2第三過程，彈簧從最長至原長，有mA+mBv2=mAvA3+mBvB3mA+mBv22+Epm=mAvA32+mBvB32得vA3=2 ms，vB3=10 ms. 方法總結(jié)：最初彈簧伸長時(shí)，B、C間有彈力作用，A、B系統(tǒng)的動(dòng)量不守恒，但以A、B、

9、C作為系統(tǒng)，動(dòng)量守恒. B、C別離以后，A、B系統(tǒng)的動(dòng)量守恒. 此題說明有多個(gè)物體時(shí)，需合理選擇物體組成研究系統(tǒng). 問題3、力學(xué)規(guī)律的選擇和綜合應(yīng)用：例3：探究某種筆的彈跳問題時(shí)，把筆分為輕質(zhì)彈簧、內(nèi)芯和外殼三部分，其中內(nèi)芯和外殼質(zhì)量分別為m和4m.筆的彈跳過程分為三個(gè)階段：把筆豎直倒立于程度硬桌面，下壓外殼使其下端接觸桌面見圖a；由靜止釋放，外殼豎直上升至下端距桌面高度為h1時(shí)，與靜止的內(nèi)芯碰撞見圖b；碰后，內(nèi)芯與外殼以共同的速度一起上升到外殼下端距桌面最大高度為h2處見圖c。設(shè)內(nèi)芯與外殼的撞擊力遠(yuǎn)大于筆所受重力、不計(jì)摩擦與空氣阻力，重力加速度為g。求：1外殼與內(nèi)芯碰撞后瞬間的共同速度的大小

10、；2從外殼分開桌面到碰撞前瞬間，彈簧做的功；3從外殼下端分開桌面到上升至h2處，筆損失的機(jī)械能。解析：1由 得2由，將v2代入得由，將v1代入得3，將v1、v2代入得筆例4：如圖甲所示，一質(zhì)量為M、長為L的長方形木板B放在光滑的程度地面上，在其右端放一質(zhì)量為m的小木塊A，m<M. 現(xiàn)以地面為參考系，給A和B以大小相等、方向相反的初速度，使A開場向左運(yùn)動(dòng)，B開場向右運(yùn)動(dòng)，但最后A剛好沒有滑離B板. 1假設(shè)A和B的初速度大小為v0，求它們最后的速度大小和方向. 2假設(shè)初速度的大小未知，求小木塊A向左運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最遠(yuǎn)處從地面上看離出發(fā)點(diǎn)的間隔 . 甲解析：解法一 運(yùn)用牛頓第二定律求解A剛好沒有滑

11、離B板，表示當(dāng)A滑到B板的最左端時(shí)，A、B具有一樣的速度，設(shè)此速度為v，所經(jīng)歷總時(shí)間為t，A、B間的滑動(dòng)摩擦力為f，如圖乙所示. 乙對(duì)A據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有f=maA、L2=v0taAt2和v=v0+aAt對(duì)B據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有f=MaB、L0=v0taBt2和v=v0aBt由圖中幾何關(guān)系得L0+L2=L忽略木塊大小由以上各式可求得它們最后的速度大小為v=v0，方向向右. 木塊的加速度aA=A向左運(yùn)動(dòng)時(shí)速度為零，那么最大間隔 L1=. 解法二 運(yùn)用動(dòng)能定理和動(dòng)量定理求解A剛好沒有滑離B板，表示當(dāng)A滑到B板的最左端時(shí)，A、B具有一樣的速度，設(shè)此速度為v，經(jīng)過時(shí)間為t，A和B的初

12、速度的大小為v0，那么據(jù)動(dòng)量定理可得對(duì)A：ft=mv+mv0對(duì)B：ft=MvMv0解得v=·v0，方向向右A在B板的右端時(shí)初速度向左，而到達(dá)B板左端時(shí)的末速度向右，可見A在運(yùn)動(dòng)過程中必須經(jīng)歷向左做減速運(yùn)動(dòng)直到速度為零，再向右做加速運(yùn)動(dòng)直到速度為v的兩個(gè)階段. 設(shè)L1為A開場運(yùn)動(dòng)到速度變?yōu)榱氵^程中向左運(yùn)動(dòng)的路程，L2為A從速度為零增加到速度為v的過程中向右運(yùn)動(dòng)的路程，L0為A從開場運(yùn)動(dòng)到剛好到達(dá)B的最左端的過程中B運(yùn)動(dòng)的路程，如圖乙所示，設(shè)A與B之間的滑動(dòng)摩擦力為f，那么由動(dòng)能定理，對(duì)于B有fL0=Mv02Mv2對(duì)于A有fL1=mv02所以可得fL1L2= mv2由圖中幾何關(guān)系得L0+

13、L2=L由以上各式聯(lián)立求得L1=.解法三 運(yùn)用能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律求解A剛好沒有滑離B板，表示當(dāng)A滑到B板的最左端時(shí)，A、B具有一樣的速度，設(shè)此速度為v，A和B的初速度的大小為v0，那么據(jù)動(dòng)量守恒定律可得Mv0mv0=m+Mv解得v=v0，方向向右. 對(duì)系統(tǒng)的全過程，由能量守恒定律得Q=fL=M+mv02m+Mv2對(duì)于A有fL1=mv02由上述各式聯(lián)立求得L1=. 問題4、能量守恒在電磁感應(yīng)中的應(yīng)用問題：例5：如圖甲所示為兩根平行放置的相距L=0.5m且足夠長的固定金屬直角導(dǎo)軌，一部分程度，另一部分豎直。質(zhì)量均為m=0.5kg的金屬細(xì)桿ab、cd始終與導(dǎo)軌垂直且接觸良好形成閉合回路，程度導(dǎo)軌與ab桿之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，豎直導(dǎo)軌光滑。ab與cd之間用一根足夠長的絕緣細(xì)線跨過定滑輪相連，每根桿的電阻均為，其他電阻不計(jì)。整個(gè)裝置處于豎直向上的勻強(qiáng)磁場中，現(xiàn)用一平行于程度導(dǎo)軌的恒定拉力F作用于ab桿，使之從靜止開場向右運(yùn)動(dòng)，ab桿最終將做勻速運(yùn)動(dòng)，且在運(yùn)動(dòng)過程中，cd桿始終在豎直導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)改變拉力F的大小時(shí)，ab桿相對(duì)應(yīng)的勻速運(yùn)動(dòng)的速度v的大小也隨之改變，F(xiàn)與v的關(guān)系圖線如圖乙所示。不計(jì)細(xì)線與滑輪之間的摩擦和空氣阻力，g取。求：1桿與程度導(dǎo)軌之間的動(dòng)摩擦因數(shù)和磁感應(yīng)強(qiáng)度B各為多大？2假設(shè)ab桿在F=9N的恒力