物理屆高三備考方略力學規(guī)律的選用.ppt

高三物理備考方略,力學規(guī)律的選用,力學規(guī)律的選用,本專題主要復習力學規(guī)律的選用。解決力學問題有三個基本規(guī)律可供選用： 1、力的觀點，運用牛頓運動定律F=ma解題。 2、動量的觀點，運用動量定理和動量守恒定 律解題。 3、能量的觀點，運用動能定理和機械能守恒定律解題。,例題一,質(zhì)量為M的物體從高出地面H處靜止落下，不計空氣阻力，落入砂坑陷入深度為L。問物體在砂坑中受到的平均阻力是多少？ 研究對象： 適用規(guī)律： 過程分析： 狀態(tài)選?。?建立方程：,質(zhì)量為M的物體,動能定理,先自由落體后減速運動,釋放時為初態(tài),停在砂坑中為終態(tài),WG+W阻=0-0 Mg(H+L)-fL=0 f= Mg(H+L)/L,例題二,如圖所示質(zhì)量為m的重錘從高為H處自由下落，打在質(zhì)量為M的木樁上，重錘與木樁一起下沉的距離為S。求木樁在下沉過程中受到的平均阻力。,思路點撥,研究對象：重錘 過程分析：自由落下(第一個過程) 選用規(guī)律：機械能守恒 選取狀態(tài)：靜止下落為初態(tài)，剛接觸木樁是終態(tài)。 建立方程： mv12/2=mgH v1=,過程分析： (第二個過程）碰撞,研究對象：重錘與木樁,選用規(guī)律：動量守恒,選取狀態(tài)：碰撞前后,建立方程：mv1=（m+M）v2 v2= mv1/ （m+M）,分析第三個過程,研究對象：重錘與木樁 適用規(guī)律：動能定理 過程分析：重力做正功，阻力做負功。 狀態(tài)選?。号鲎矂偨Y(jié)束是初態(tài)下沉S為終態(tài)。 建立方程： （m+M）gS-fS=0- （m+M）v22/2 f=(m+M)g+,問題：上述三個過程能否合并為一個過程用動能定理求解？為什么？,例題三,繩長1m，能承受的最大拉力為14N，繩的上端固定，下端系著質(zhì)量為1kg的小球，要把繩拉斷，在最低點至少應給小球以多大的沖量？,研究對象：小球 適用規(guī)律：牛頓運動定律。 狀態(tài)選?。鹤畹忘c。 建立方程：N-mg=mv2/L,14-10=v2/1 v=2m/s I=mv=2kgm/s,例題四,如圖所示，A、B兩物體質(zhì)量之比為mA:mB=3:2，原來靜止在平板車C上，A、B間有一根被壓縮了的彈簧，A、B與平板車上表面間的動摩擦因數(shù)相同，地面光滑，當彈簧突然釋放后，則有： A. A、B系統(tǒng)動量守恒 B. A、B、C系統(tǒng)動量守恒 C. 小車向左運動 D. 小車向右運動,思路點撥,整體分析：A、B、C系統(tǒng)的動量守恒。（總動量等于零） 分析A與B：fa:fb=3:2， fa向右，fb向左，兩者的合力向右。外力對A與B系統(tǒng)的沖量向右， A與B系統(tǒng)的動量向右，所以C的動量向左。,例題五,氣球質(zhì)量為200kg，載有質(zhì)量為50kg的人，靜止在空中距地面20m高處，氣球下懸一根質(zhì)量可忽略不計的繩子，此人想從氣球上沿繩滑到地面，則此繩至少應多長？,思路點撥,研究對象： 適用規(guī)律： 過程分析： 狀態(tài)選取： 建立方程：,人與氣球,動量守恒，因合外力等于零,只考慮初終兩狀態(tài)，不必考慮過程。,靜止時為初態(tài)，著地時為終態(tài)。,M人V人=M球V球 兩邊乘t得:(t極?。?M人V人t =M球V球t 把所有方程相加得 M人S人=M球S球,例題六,在水平地面上平鋪n塊磚，每塊磚的質(zhì)量為m，厚度為h，如圖所示，現(xiàn)將這些磚一塊一塊全部疊放起來，問至少要做多少功？,思路點撥,研究對象：全部磚塊。 適用規(guī)律：功能關(guān)系。 過程分析：外力做功使磚塊的勢能增加。 狀態(tài)選?。浩戒仌r是初態(tài)，疊放后是終態(tài)。 建立方程：W外=Ep2-Ep1=nmgnh/2-nmgh/2= nmgh(n-1)/2,思路拓展,把一個質(zhì)量為M邊長為L的正方體翻倒至少要做多少功？ 分析：把正方體翻倒時它的重心必升高。有兩種方式可把正方體翻倒，一種是繞底邊翻倒，另一種是繞底面的一個頂點翻倒。哪一種翻倒方式做的功少呢？,原重心高度為L/2，翻倒過程重心最大高度為,如果繞一個頂點翻倒重心最大高度為,外力至少做功W=MgL,例題七,如圖所示的均勻鐵鏈全長為L，桌面邊緣下垂的部分長為L1，其余部分靜止在光滑的水平桌面上。現(xiàn)釋放鐵鏈，問：當鐵鏈剛滑離桌面時它的速度是多大？,思路點撥,研究對象：整個鐵鏈。 適用規(guī)律：機械能守恒。 過程分析：只要選取初、終兩狀態(tài)，與中間過程無關(guān)。 狀態(tài)選?。洪_始下滑時初態(tài)，滑離桌面時是終態(tài)。 建立方程：Ep1+0=Ep2+Ek2以何處為零勢能？,Ep1=-M1gL1/2, Ep2=-MgL/2 Ek2= MgL/2- M1gL1/2,MgV2/2= (ML-M1L1)g/2 M1L1=ML21/L,V=,例題八,游樂場中的過山車由許多節(jié)完全相同的車廂組成，列車先沿光滑水平軌道行駛，然后滑上固定在豎直平面內(nèi)的半徑為R的光滑的園形軌道，如下圖所示。若列車全長為L，（L2R），R遠大于每節(jié)車箱的長度和高度。則列車行駛到園形軌道時的速度至少多大才能使整個列車安全通過園軌道？,思路點撥,研究對象：先研究整體，后研究最高點的車廂。 適用規(guī)律：先機械能守恒，后用牛頓定律。 過程分析：最高點的車廂重力作為向心力。 狀態(tài)選?。很囋谒矫嫔鲜浅鯌B(tài)園軌道中充滿 車廂時是終態(tài)。,建立方程：最高點的車廂mg=mv2/R v= 應注意到各車廂的速度均為,機械能守恒：MV02/2=Mv2/2+Ep2， Ep2怎么求？ M2=(M/L) 2R,重心高度h=R,Ep2= (M/L) 2R2g MV02/2=MgR/2+ (M/L) 2R2g V0=,例題九,如圖所示的長木板放在光滑水平面上，木板長為L=3m，質(zhì)量M=3kg，在木板的右端放有一質(zhì)量m=2kg、大小可忽略的物塊。對木板施加一大小為12N的水平恒力F，使物塊和木板從靜止開始運動，已知物塊與板間的動摩擦力為3N，求物塊運動多長時間恰好滑到板的左端？在此時間內(nèi)恒力F做多少功？,思路點撥,研究對象：隔離分析M和m。 適用規(guī)律：牛頓運動定律。 過程分析： M和m均作勻變速運動。 狀態(tài)選?。红o止時為初態(tài)m滑到M的左端時為終態(tài)。,建立方程：對m a1=1.5m/s2,s1=1.5t2/2 對M a2=3m/s2 S2=3t2/2,由圖知：s2=s1+L,t=2s.WF=Fs2=72j,例題十,某物體以初動能從傾角為=37的斜面底端的A點沿斜面上滑，經(jīng)過B點到C點時動能為零。從C點下滑到AB的中點D時，動能與上滑經(jīng)過B點時動能相等，如圖示。已知AB=S，物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為=0.5，求BC的長。,思路點撥,研究對象：物體。 適用規(guī)律：動能定理。 過程分析：重力與摩擦力做功。,建立方程：從A到C -fs1-mgs1sin37=0-mv20/2, f=0.4mg, 2gs1=v02,從A到B，-fs-0.6mgs=mvb2/2-mv02/2 mvb2/2=mg(s1-s)=mgbc,從C到D，（0.6mg-f)(bc+s/2)=mvb2/2-0=mg(s1-s) 0.2mg(bc+s/2)=mgbc,bc=s/8,練習一,質(zhì)量m=1kg的物體，以V0=22m/s的初速度豎直向上拋出，上升的最大高度是20m,若運動過程中空氣阻力保持不變，請用動能定理計算：（1）空氣阻力 （2）落回起拋點時的速度。(g=10m/s2),解答,上升過程， -（mg+f）S=0-mV02/2 f=2.1N 下落過程， （mg-f）=mV2/2-0 V=17.8m/s,練習二,右圖示的沖擊擺質(zhì)量是2.8kg，擺長為L=0.4m，彈丸質(zhì)量=200g，彈丸水平打入擺中沒穿出，擺恰在豎直平面內(nèi)作園周運動。求：（1）彈丸打入擺時的速度 （2）系統(tǒng)損失的機械能。,解答,最高點重力作為向心力， V=2m/s 動量守恒mV0=(M+m)V1 機械能守恒,練習三,下圖所示，質(zhì)量為m=0.4kg的木塊以2m/s的速度水平地滑上靜止在光滑水平地面上的小車,車的質(zhì)量為M=1.6kg,木塊與小車間的動摩擦因數(shù)=0.2,當木塊與小車相對靜止時,小車和木塊所組成的系統(tǒng)損失的機械能是多少?小車和木塊相互作用時間是多少?,解答,動量守恒 MV0=(M=m)V1,V1=0.4m/s E損=mv02/2-(M+m)V12/2=0.64J f= mg=0.8N, a=0.5m/s2 V=at,t=0.8s,練習四,一水平光滑軌道連接一個半園形光滑軌道,軌道半徑R=0.50m,小球m以15m/s的速度與靜止在半園形軌道下端的球M作對心碰撞后以5m/s的速度反彈回來. (1) 要使M碰撞后恰能沿半園軌道運動到最高點,求兩球 的質(zhì)量之比m:M=? （2）在上述條件下,球M落回到水平面上的位置到半園形軌道下端的距離是多少?,解答,動量守恒，m15=m (-5)+MV1 MV1=20m 機械能守恒 MV12/2=Mg 2R+MV高2/2，V1=5m/s 5M=20m,m/M=1/4 M作平拋運動，X=V高t,練習五,圖示的木板A長為L，質(zhì)量為M，A靜止在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為m的小木塊B以水平面速度V0滑入木板A的左端。A與B之間的動摩擦因數(shù)為，B可視為質(zhì)點，問：（1）A和B的加速度各是多少？（2）如果最后B恰好到達A的右端不落下，則V0大小是多少？,解答,aB= g mg=MaA,aA= mg/M mV0=(M+m)V E損=mV02/2-(M+m)V2/2=MmV02/2(M+m) E損= mgL相對，L相對=L,練習六,如圖所示，質(zhì)量是2.0kg的小車放在光滑的水平面上，在小車右端放一質(zhì)量為1.0kg的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)為0.5，物塊與小車同時分別受到水平向左F1=6.0N拉力和水平向右的拉力F2=9.0N，經(jīng)0.4s同時撤去兩力，為使物塊不從小車上滑下，求小車最少有多長？,解答,a1=1m/s2,S1=a1t2/2=0.08m,V1=0.4m/s. a2=2m/s2,S2=a2t2/2=0.16m,V2=0.8m/s. 撤去外力后動量守恒 MV2-mV1=(M+m)V,V=0.4m/s(向右),E損=mv12/2+MV22/2-(M+m)V2/2 =0.48J,E損= mgS相對,S相對=0.096m,L=S1+S2+ S相對=0.336m,練習七,如圖所示，質(zhì)量為M長為L的木板放在傾角為的光滑斜面上，（1）為使木板靜止在斜面上，質(zhì)量為m的人應在木板上以多大的加速度跑動？方向如何？（設(shè)腳與木板間不打滑）（2）為使人與斜面保持相對靜止，人在木板上跑動時木板的加速度是多大？,解答,（1）先研究木板 Mgsin =f人對板 再研究人 mgsin +f板對人=ma, a=(M+m)gsin /m （2）先研究人mgsin =f板對人 再研究板Mgsin +f人對板=Ma2 a2=(M+m)gsin /M,方向沿斜面向下,練習八,如圖所示，甲乙兩小孩各乘一輛冰車在山坡前的水平冰道上游戲。甲和他的冰車總質(zhì)量m1=40kg，從山坡上自由下滑到水平面冰道上時速度v1=3m/s，乙和他的冰車總質(zhì)量m2=60kg。乙以大小為v2=0.5m/s的速度迎著甲滑來，與甲相碰，不計一切摩擦，小車也不直接接觸。問：相碰時甲對乙施加的推力做的功在什么范圍內(nèi)，才能使兩小車分開并且以后在原直線上運動時甲、乙兩人不再相碰。（山坡與水平冰道連接處為園弧,且乙不推車）,解答,動量守恒（向右為正） 403-600.5=40V甲+60V乙=90 若V甲向右則V甲V乙時兩車不會再相遇 取V甲=V乙=Vs，Vs=0.9m/s W1= m2Vs2/2 - m2V22/2 =16.8J 若V甲向左則V甲的絕對值小于V乙時兩車不會再相遇，60V-40V=90,V=4.5m/s W2=600J.取,習題九,如圖所示，質(zhì)量為M1.99kg的木質(zhì)小車靜止在光滑水平面上，其左端板上固定一輕彈簧，彈簧右端靠放著m2kg的小物塊（彈簧與小物塊不連結(jié)）小物塊左側(cè)