高中人教物理選擇性必修一第1章 章末綜合提升選擇性必修第一冊(cè)講義

1、鞏固層知識(shí)整合 提升層能力強(qiáng)化動(dòng)量定理及其應(yīng)用1.沖量的計(jì)算 (1)恒力的沖量：公式IFt適用于計(jì)算恒力的沖量(2)變力的沖量：通常利用動(dòng)量定理Ip求解可用圖像法計(jì)算在Ft圖像中陰影部分(如圖)的面積就表示力在時(shí)間tt2t1內(nèi)的沖量2動(dòng)量定理Ftmv2mv1的應(yīng)用(1)它說明的是力對(duì)時(shí)間的累積效應(yīng)應(yīng)用動(dòng)量定理解題時(shí)，只考慮物體的初、末狀態(tài)的動(dòng)量，而不必考慮中間的運(yùn)動(dòng)過程(2)應(yīng)用動(dòng)量定理求解的問題求解曲線運(yùn)動(dòng)的動(dòng)量變化量求變力的沖量問題及平均力問題求相互作用時(shí)間利用動(dòng)量定理定性分析現(xiàn)象【例1】一個(gè)鐵球，從靜止?fàn)顟B(tài)由10 m高處自由下落，然后陷入泥潭中，從進(jìn)入泥潭到靜止用時(shí)0.4 s，該鐵球的質(zhì)

2、量為336 g，求：(1)從開始下落到進(jìn)入泥潭前，重力對(duì)小球的沖量為多少？(2)從進(jìn)入泥潭到靜止，泥潭對(duì)小球的沖量為多少？(3)泥潭對(duì)小球的平均作用力為多少？(保留兩位小數(shù)，g取10 m/s2)解析(1)小球自由下落10 m所用的時(shí)間是t1eq r(f(2h,g)eq r(f(210,10) seq r(2) s，重力的沖量IGmgt10.33610eq r(2) Ns4.75 Ns，方向豎直向下(2)設(shè)向下為正方向，對(duì)小球從靜止開始運(yùn)動(dòng)至停在泥潭中的全過程運(yùn)用動(dòng)量定理得mg(t1t2)Ft20泥潭的阻力F對(duì)小球的沖量Ft2mg(t1t2)0.33610(eq r(2)0.4) Ns6.10

3、Ns，方向豎直向上(3)由Ft26.10 Ns得F15.25 N.答案(1)4.75 Ns(2)6.10 Ns(3)15.25 N動(dòng)量守恒定律應(yīng)用中的臨界問題解決相互作用物體系統(tǒng)的臨界問題時(shí)，應(yīng)處理好下面兩個(gè)方面的問題：1尋找臨界狀態(tài)題設(shè)情景中看是否有相互作用的兩物體相距最近、恰好滑離、避免相碰和物體開始反向運(yùn)動(dòng)等臨界狀態(tài)2挖掘臨界條件在與動(dòng)量相關(guān)的臨界問題中，臨界條件常常表現(xiàn)為兩物體的相對(duì)速度關(guān)系與相對(duì)位移關(guān)系3常見類型(1)涉及彈簧類的臨界問題對(duì)于由彈簧組成的系統(tǒng)，在物體間發(fā)生相互作用的過程中，當(dāng)彈簧被壓縮到最短或拉伸到最長(zhǎng)時(shí)，彈簧兩端的兩個(gè)物體的速度必然相等(2)涉及相互作用邊界的臨界問

4、題在物體滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的過程中，由于物體間彈力的作用，斜面在水平方向上將做加速運(yùn)動(dòng)，物體滑到斜面上最高點(diǎn)的臨界條件是物體與斜面沿水平方向具有共同的速度，物體到達(dá)斜面上最高點(diǎn)時(shí)，在豎直方向上的分速度等于零(3)子彈打木塊類的臨界問題：子彈剛好擊穿木塊的臨界條件為子彈穿出時(shí)的速度與木塊的速度相同，子彈位移為木塊位移與木塊厚度之和【例2】在光滑水平面上，一質(zhì)量為m、速度大小為v的A球與質(zhì)量為2m、靜止的B球碰撞后，A球的速度方向與碰撞前相反，則碰撞后B球的速度大小可能是()A0.2vB0.3vC0.4vD0.6vDA、B兩球在水平方向上所受合外力為零，A球和B球碰撞的過程中動(dòng)量守恒

5、，碰撞后A球反彈，設(shè)A、B兩球碰撞后的速度大小分別為v1、v2，選A原來的運(yùn)動(dòng)方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律有mvmv12mv2分析式可知v2eq f(v,2)A、B兩球碰撞過程能量可能有損失，由能量關(guān)系有eq f(1,2)mv2eq f(1,2)mveq oal(2,1)eq f(1,2)2mveq oal(2,2)兩式聯(lián)立得v2eq f(2,3)v由兩式可得eq f(v,2)v2eq f(2,3)v符合條件的只有0.6v，所以選項(xiàng)D正確，A、B、C錯(cuò)誤動(dòng)量守恒和能量守恒的綜合應(yīng)用1.解決該類問題用到的規(guī)律動(dòng)量守恒定律，機(jī)械能守恒定律，能量守恒定律，功能關(guān)系等2解決該類問題的基本思路(1)認(rèn)真

6、審題，明確題目所述的物理情景，確定研究對(duì)象(2)如果物體間涉及多過程，要把整個(gè)過程分解為幾個(gè)小的過程(3)對(duì)所選取的對(duì)象進(jìn)行受力分析，判定系統(tǒng)是否符合動(dòng)量守恒的條件(4)對(duì)所選系統(tǒng)進(jìn)行能量轉(zhuǎn)化的分析，比如：系統(tǒng)是否滿足機(jī)械能守恒，如果系統(tǒng)內(nèi)有摩擦則機(jī)械能不守恒，有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能(5)選取所需要的方程列式并求解【例3】如圖所示，AOB是光滑水平軌道，BC是半徑為R的光滑的eq f(1,4)固定圓弧軌道，兩軌道恰好相切于B點(diǎn)質(zhì)量為M的小木塊靜止在O點(diǎn)，一顆質(zhì)量為m的子彈以某一初速度水平向右射入小木塊內(nèi)，并留在其中和小木塊一起運(yùn)動(dòng)，且恰能到達(dá)圓弧軌道的最高點(diǎn)C(木塊和子彈均看成質(zhì)點(diǎn))(1)求子彈射

7、入木塊前的速度；(2)若每當(dāng)小木塊返回到O點(diǎn)或停止在O點(diǎn)時(shí)，立即有一顆相同的子彈射入小木塊，并留在其中，則當(dāng)?shù)?顆子彈射入小木塊后，小木塊沿圓弧軌道能上升的最大高度為多少？解析(1)第一顆子彈射入木塊的過程，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以子彈的初速度方向?yàn)檎较颍蓜?dòng)量守恒定律得：mv0(mM)v1系統(tǒng)由O到C的運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律得：eq f(1,2)(mM)veq oal(2,1)(mM)gR由以上兩式解得：v0eq f(mM,m)eq r(2gR).(2)由動(dòng)量守恒定律可知，第2、4、6顆子彈射入木塊后，木塊的速度為0，第1、3、5顆子彈射入后，木塊運(yùn)動(dòng)當(dāng)?shù)?顆子彈射入木塊時(shí)，以子彈

8、初速度方向?yàn)檎较?，由?dòng)量守恒定律得：mv0(9mM)v9設(shè)此后木塊沿圓弧上升的最大高度為H，由機(jī)械能守恒得：eq f(1,2)(9mM)veq oal(2,9)(9mM)gH由以上各式可得：Heq blc(rc)(avs4alco1(f(Mm,M9m)2R.答案(1)eq f(mM,m)eq r(2gR)(2)eq blc(rc)(avs4alco1(f(Mm,M9m)2R一語通關(guān)1兩物體不發(fā)生相撞的臨界條件是兩物體同向同速.2子彈進(jìn)入木塊的過程中因摩擦而損失的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)的內(nèi)能. 培養(yǎng)層素養(yǎng)升華關(guān)注生活，發(fā)現(xiàn)與動(dòng)量相關(guān)的現(xiàn)象如圖中幾種生活現(xiàn)象：(1)水火箭的演示水火箭用空可樂瓶制作用一

9、段吸管和透明膠帶在瓶上固定一個(gè)導(dǎo)向管瓶口塞一橡皮塞，在橡皮塞上鉆一個(gè)孔在塞上固定一只自行車車胎上的進(jìn)氣閥門，并在氣門芯內(nèi)裝上小橡皮管(如圖)實(shí)驗(yàn)時(shí)，瓶中先注入約eq f(1,3)體積的水，用橡皮塞把瓶口塞嚴(yán)將尼龍線穿過可樂瓶上的導(dǎo)向管，使線的一端拴在門的上框上，另一端拴在板凳腿上，要把線拉直將瓶的進(jìn)氣閥與打氣筒相接，向筒內(nèi)打氣到一定程度時(shí)，瓶塞脫開，水從瓶口噴出，瓶向反方向飛去(2)實(shí)驗(yàn)操作過程：(1)一根細(xì)線一端固定在支承架上，另一端懸掛一個(gè)500 g重的砝碼(2)將砝碼抬高適當(dāng)?shù)母叨群筢尫庞捎诩?xì)線從松弛到張緊的變化過程歷時(shí)很短，因此細(xì)線因受到很大沖力而被拉斷(圖a)(3)用另一根細(xì)線，上端

10、通過一根橡皮筋與支承架相連，下端仍然懸掛同一個(gè)砝碼(4)將砝碼抬高相同的高度后釋放由于橡皮筋的緩沖作用，力作用的時(shí)間增長(zhǎng)，細(xì)線沒有被拉斷，說明這時(shí)作用力較小(圖b)圖a圖b設(shè)問探究1在水火箭的演示過程中，水從瓶口噴出，瓶向反方向飛去，屬于哪種運(yùn)動(dòng)？這種運(yùn)動(dòng)滿足什么規(guī)律？2圖2中兩種現(xiàn)象說明什么問題？提示：1.瓶中的水在氣體壓力作用下從瓶口噴出，瓶在壓力作用下向反方向飛屬于反沖運(yùn)動(dòng)瓶中的水和瓶組成一個(gè)系統(tǒng)，沿瓶口方向系統(tǒng)不受外力，故系統(tǒng)沿瓶口方向上滿足動(dòng)量守恒定律2說明當(dāng)物體沖量的變化量一定時(shí)，力作用的時(shí)間越長(zhǎng)，作用力越小深度思考用0.5 kg的鐵錘把釘子釘進(jìn)木頭里，打擊時(shí)鐵錘的速度v4.0 m

11、/s，如果打擊后鐵錘的速度變?yōu)?，打擊的作用時(shí)間是0.01 s，那么：(1)不計(jì)鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子時(shí)，釘子受到的平均作用力是多大？(2)考慮鐵錘受的重力，鐵錘釘釘子時(shí)，釘子受到的平均作用力又是多大？(g取10 m/s2)(3)比較(1)和(2)，討論是否要忽略鐵錘的重力解析(1)以鐵錘為研究對(duì)象，不計(jì)重力時(shí)，只受釘子的作用力，方向豎直向上，設(shè)為F1，取豎直向上為正，由動(dòng)量定理可得F1t0m(v)所以F1eq f(0.54.0,0.01) N200 N，方向豎直向上由牛頓第三定律知，鐵錘釘釘子的作用力為200 N，方向豎直向下(2)若考慮重力，設(shè)此時(shí)受釘子的作用力為F2，對(duì)鐵錘應(yīng)用動(dòng)量定理，取豎直向上為正(F2