（通用版）2020版高考物理大一輪復習 6.3 專題4 力學三大觀點的綜合應用課件 新人教版.ppt

1、專題4力學三大觀點的綜合應用,基礎夯實,自我診斷,解答動力學綜合問題的三大基本觀點 1.解動力學問題的三個基本觀點,基礎夯實,自我診斷,2.力的瞬時作用和力的空間積累作用,基礎夯實,自我診斷,3.利用動量和能量的觀點解題的技巧 (1)若研究對象為一個系統(tǒng),應優(yōu)先考慮應用動量守恒定律和能量守恒定律(機械能守恒定律)。 (2)若研究對象為單一物體,且涉及功和位移問題時,應優(yōu)先考慮動能定理。 (3)因為動量守恒定律、能量守恒定律(機械能守恒定律)、動能定理都只考查一個物理過程的始末兩個狀態(tài)有關物理量間的關系,對過程的細節(jié)不予細究,這正是它們的方便之處。特別對于變力做功問題,就更顯示出它們的優(yōu)越性。,

2、基礎夯實,自我診斷,1.一質(zhì)量為2 kg的物體受水平拉力F作用,在粗糙水平面上做加速直線運動時的a-t圖像如圖所示,t=0時其速度大小為2 m/s,滑動摩擦力大小恒為2 N,則() A.t=6 s時,物體的速度為18 m/s B.在06 s內(nèi),合力對物體做的功為400 J C.在06 s內(nèi),拉力對物體的沖量為36 Ns D.t=6 s時,拉力F的功率為200 W,答案,解析,基礎夯實,自我診斷,2.如圖所示,水平光滑軌道AB與豎直半圓形光滑軌道在B點平滑連接,AB段長x=10 m,半圓形軌道半徑R=2.5 m。質(zhì)量m=0.10 kg的小滑塊(可視為質(zhì)點)在水平恒力F作用下,從A點由靜止開始運動

3、,經(jīng)B點時撤去力F,小滑塊進入半圓形軌道,沿軌道運動到最高點C,從C點水平飛出。重力加速度g取10 m/s2。 (1)若小滑塊從C點水平飛出后又恰好落在A點。求: 滑塊通過C點時的速度大小; 滑塊剛進入半圓形軌道時,在B點對軌道壓力的大小。 (2)如果要使小滑塊能夠通過C點,求水平恒力F應滿足的條件。,基礎夯實,自我診斷,解析： (1)設滑塊從C點飛出時的速度為vC,從C點運動到A點時間為t,滑塊從C點飛出后,做平拋運動。 豎直方向:2R= gt2 水平方向:x=vCt 解得vC=10 m/s。 設滑塊通過B點時的速度為vB,根據(jù)機械能守恒定律得,設滑塊在B點受軌道的支持力為FN,根據(jù)牛頓第二

4、定律得,聯(lián)立解得FN=9 N,根據(jù)牛頓第三定律,滑塊在B點對軌道的壓力FN=FN=9 N。,基礎夯實,自我診斷,(2)若滑塊恰好能夠經(jīng)過C點,設此時滑塊的速度為vC,滑塊由A點運動到C點的過程中,由動能定理得,解得水平恒力F應滿足的條件為F0.625 N。 答案： (1)10 m/s9 N(2)F0.625 N,基礎夯實,自我診斷,3.如圖所示,一質(zhì)量為m2的小車支架上用細線懸掛著一質(zhì)量為m3的小球停在光滑水平面上。另一質(zhì)量為m1的小車以速度v0向m2撞來,并立即與它粘連在一起。求小球m3能向上擺起的最大高度。,答案,解析,考點一,考點二,考點三,動力學方法的應用(師生共研) 若一個物體參與了

5、多個運動過程,而運動過程只涉及運動和力的問題或只要求分析物體的動力學特點而不涉及能量問題,則常常用牛頓運動定律、運動學規(guī)律和動量定理等求解。,考點一,考點二,考點三,例1(2018寧夏銀川質(zhì)檢)質(zhì)量為m1=1 200 kg的汽車A以速度v1=21 m/s沿平直公路行駛時,駕駛員發(fā)現(xiàn)前方不遠處有一質(zhì)量m2=800 kg的汽車B以速度v2=15 m/s迎面駛來,兩車立即同時急剎車,使車做勻減速運動,但兩車仍在開始剎車t=1 s后猛烈地相撞,相撞后結(jié)合在一起再滑行一段距離后停下,設兩車與路面間的動摩擦因數(shù)=0.3,g取10 m/s2,忽略碰撞過程中路面摩擦力的沖量,求: (1)兩車碰撞后剛結(jié)合在一起

6、時的速度大小; (2)設兩車相撞時間(從接觸到一起滑行)t0=0.2 s,則A車受到的水平平均沖力是其自身重力的幾倍; (3)兩車一起滑行的距離。,考點一,考點二,考點三,解析：(1)對減速過程有a=g, 對A車有vA=v1-at, 對B車有vB=v2-at, 以碰撞前A車運動的方向為正方向,對碰撞過程由動量守恒定律得m1vA-m2vB=(m1+m2)v共, 解得v共=6 m/s。 (2)對A車由動量定理得,-Ft0=m1v共-m1vA, 解得F=7.2104 N。,解得x=6 m。 答案：(1)6 m/s(2)6倍(3)6 m,考點一,考點二,考點三,例2如圖所示,一質(zhì)量為m的物塊在與水平方

7、向成的力F的作用下從A點由靜止開始沿水平直軌道運動,到B點后撤去力F,物體飛出后越過“壕溝”落在平臺EG段。已知物塊的質(zhì)量m=1 kg,物塊與水平直軌道間的動摩擦因數(shù)=0.5,AB段長L=10 m,B、E兩點的高度差h=0.8 m,B、E兩點的水平距離x=1.6 m。若物塊可看作質(zhì)點,空氣阻力不計,g取10 m/s2。,考點一,考點二,考點三,(1)為使物塊越過“壕溝”,求物塊在B點最小速度v的大小; (2)若=37,為使物塊恰好越過“壕溝”,求拉力F的大小;(sin 37=0.6,cos 37=0.8) (3)若大小不確定,為使物塊恰好越過“壕溝”,求力F的最小值。(結(jié)果可保留根號),答案,

8、解析,考點一,考點二,考點三,突破訓練 1.(2018山西五校四聯(lián))如圖甲所示,質(zhì)量均為m=0.5 kg的相同物塊P和Q(可視為質(zhì)點)分別靜止在水平地面上A、C兩點。P在按圖乙所示隨時間變化的水平力F作用下由靜止開始向右運動,3 s末撤去力F,此時P運動到B點,之后繼續(xù)滑行并與Q發(fā)生彈性碰撞。已知B、C兩點間的距離l=3.75 m,P、Q與地面間的動摩擦因數(shù)均為=0.2,g取10 m/s2,求P到達B點時的速度大小v及其與Q碰撞前瞬間的速度大小v1。,考點一,考點二,考點三,解析：在03 s內(nèi),以向右為正方向,對P由動量定理有 F1t1+F2t2-mg(t1+t2)=mv-0, 其中F1=2

9、N,F2=3 N,t1=2 s,t2=1 s, 解得v=8 m/s, 設P在B、C兩點間滑行的加速度大小為a,由牛頓第二定律有mg=ma, 解得v1=7 m/s。 答案：8 m/s7 m/s,考點一,考點二,考點三,能量觀點的應用(師生共研) 若一個物體參與了多個運動過程,若該過程涉及能量轉(zhuǎn)化問題,并且具有功能關系的特點,則往往用動能定理、機械能守恒定律或能量守恒定律求解。,考點一,考點二,考點三,例3如圖所示,一物體質(zhì)量m=2 kg,在傾角=37的斜面上的A點以初速度v0=3 m/s下滑,A點距彈簧上端B的距離AB=4 m。當物體到達B點后又將彈簧壓縮到C點,最大壓縮量BC=0.2 m,然后

10、物體又被彈簧彈回,彈到的最高位置D點,D點距A點的距離AD=3 m。擋板及彈簧質(zhì)量不計,g取10 m/s2,sin 37=0.6。求: (1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù); (2)彈簧的最大彈性勢能Epm。,答案,解析,考點一,考點二,考點三,解題探究物體從開始位置A點到最后D點的過程中,彈性勢能沒有(選填“有”或“沒有”)發(fā)生變化;利用公式Q=Ffx計算摩擦生熱時,x表示物體經(jīng)過的路程。 物體到達C點時,原來在A點的動能和重力勢能轉(zhuǎn)化成了何種能量? 提示：彈性勢能和內(nèi)能。,考點一,考點二,考點三,例4(多選)如圖所示,輕質(zhì)彈簧一端固定,另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連,彈簧水

11、平且處于原長。若圓環(huán)從A處由靜止開始下滑,則其經(jīng)過B處的速度最大,到達C處的速度為零,AC=h。若圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的初速度v,則恰好能回到A。彈簧始終在彈性限度內(nèi)。則圓環(huán)() A.下滑過程中,加速度一直減小,D.上滑經(jīng)過B的速度大于下滑經(jīng)過B的速度,答案,解析,考點一,考點二,考點三,力學三大觀點的綜合應用(師生共研) 這類模型各階段的運動過程具有獨立性,只要對不同過程分別選用相應規(guī)律即可,兩個相鄰的過程連接點的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶。,考點一,考點二,考點三,例5如圖所示,一條帶有圓軌道的長軌道水平固定,圓軌道豎直,底端分別與兩側(cè)的直軌道相切,半徑R=0.5 m,物塊A以v0=6 m

12、/s的速度滑入圓軌道,滑過最高點Q,再沿圓軌道滑出后,與直軌道上P處靜止的物塊B碰撞,碰后粘在一起運動,P點左側(cè)軌道光滑,右側(cè)軌道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段長度都為l=0.1 m,物塊與各粗糙段間的動摩擦因數(shù)都為=0.1,A、B的質(zhì)量均為m=1 kg(重力加速度g取10 m/s2;A、B視為質(zhì)點,碰撞時間極短)。,考點一,考點二,考點三,(1)求A滑過Q點時的速度大小v和受到的彈力大小F; (2)若碰后AB最終停止在第k個粗糙段上,求k的數(shù)值; (3)求碰后AB滑至第n個(nk)光滑段上的速度vn與n的關系式。,解得A滑過Q點時受到的彈力F=22 N。,考點一,考點二,考點三,(2)設A、

13、B碰撞前A的速度為vA,由機械能守恒定律有,解得vA=v0=6 m/s, A、B碰撞后以共同的速度vP前進,以v0的方向為正方向,由動量守恒定律得 mvA=(m+m)vP, 解得vP=3 m/s,滑塊每經(jīng)過一段粗糙段損失的機械能 E=Ffl=(m+m)gl=0.2 J,考點一,考點二,考點三,(3)A、B從碰撞到滑至第n個光滑段上損失的能量E損=nE=0.2n J,考點一,考點二,考點三,例6如圖所示,一小車置于光滑水平面上,輕質(zhì)彈簧右端固定,左端栓接物塊b,小車質(zhì)量m0=3 kg,AO部分粗糙且長l=2 m,動摩擦因數(shù)=0.3,OB部分光滑。另一小物塊a,放在小車的最左端,和小車一起以v0=

14、4 m/s的速度向右勻速運動,小車撞到固定擋板后瞬間速度變?yōu)榱?但不與擋板粘連。已知車OB部分的長度大于彈簧的自然長度,彈簧始終處于彈性限度內(nèi)。a、b兩物塊視為質(zhì)點,質(zhì)量均為m=1 kg,碰撞時間極短且不粘連,碰后一起向右運動。(g取10 m/s2)求:,考點一,考點二,考點三,(1)物塊a與b碰后的速度大小; (2)當物塊a相對小車靜止時小車右端B到擋板的距離; (3)當物塊a相對小車靜止時在小車上的位置到O點的距離。,答案,解析,考點一,考點二,考點三,規(guī)律方法1.利用動量的觀點和能量的觀點解題應注意下列問題。 (1)動量守恒定律是矢量表達式,還可寫出分量表達式;而動能定理和能量守恒定律是

15、標量表達式,絕無分量表達式。 (2)中學階段凡可用力和運動的觀點解決的問題,若用動量的觀點或能量的觀點求解,一般都要比用力和運動的觀點要簡便,而中學階段涉及的曲線運動(a不恒定)、豎直面內(nèi)的圓周運動、碰撞等,就中學知識而言,不可能單純考慮用力和運動的觀點求解。 2.應用動量、能量觀點解決問題的兩點技巧。 (1)靈活選取系統(tǒng)的構(gòu)成,根據(jù)題目的特點可選取其中動量守恒或能量守恒的幾個物體為研究對象,不一定選所有的物體為研究對象。 (2)靈活選取物理過程。在綜合題目中,物體運動常有幾個不同過程,根據(jù)題目的已知、未知靈活地選取物理過程來研究。列方程前要注意鑒別、判斷所選過程動量、機械能的守恒情況。,考點

16、一,考點二,考點三,突破訓練 2.(2016全國卷)如圖所示,水平地面上有兩個靜止的小物塊a和b,其連線與墻垂直,a和b相距l(xiāng),b與墻之間也相距l(xiāng);a的質(zhì)量為m,b的質(zhì)量為 m。兩物塊與地面間的動摩擦因數(shù)均相同?，F(xiàn)使a以初速度v0向右滑動。此后a與b發(fā)生彈性碰撞,但b沒有與墻發(fā)生碰撞。重力加速度大小為g。求物塊與地面間的動摩擦因數(shù)滿足的條件。,考點一,考點二,考點三,考點一,考點二,考點三,由題意,b沒有與墻發(fā)生碰撞,聯(lián)立式,a與b發(fā)生碰撞、但b沒有與墻發(fā)生碰撞的條件為,考點一,考點二,考點三,3.如圖所示,物塊A通過一不可伸長的輕繩懸掛在天花板下,初始時靜止;從發(fā)射器(圖中未畫出)射出的物塊B沿水平方向與A相撞,碰撞后兩者粘連在一起運動,碰撞前B的速度的大小v及碰撞后A和B一起上升的最大高度h均可由傳感器(圖中未畫出)測得。某同學以h為縱坐標、v2為橫坐標,利用實驗數(shù)據(jù)作直線擬合,求得該直線的斜率為k=1.9210-3 s2/m。已知物塊A和B的質(zhì)量分別為mA=0.400 kg和m