物理高三一輪復(fù)系列《一輪復(fù)講義》（配套PPT課件）39第6章 專題強(qiáng)化七動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在力學(xué)中的應(yīng)用（免費(fèi)下載）

1、專題強(qiáng)化七動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在力學(xué)中的應(yīng)用第六章動(dòng)量動(dòng)量守恒定律1.本專題是力學(xué)三大觀點(diǎn)在力學(xué)中的綜合應(yīng)用，高考對(duì)本專題將作為計(jì)算題壓軸題的形式命題.2.學(xué)好本專題，可以幫助同學(xué)們熟練應(yīng)用力學(xué)三大觀點(diǎn)分析和解決綜合問(wèn)題.3.用到的知識(shí)、規(guī)律和方法有：動(dòng)力學(xué)方法(牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律)；動(dòng)量觀點(diǎn)(動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律)；能量觀點(diǎn)(動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律).專題解讀NEIRONGSUOYIN內(nèi)容索引過(guò)好雙基關(guān)研透命題點(diǎn)課時(shí)作業(yè)回扣基礎(chǔ)知識(shí) 訓(xùn)練基礎(chǔ)題目細(xì)研考綱和真題 分析突破命題點(diǎn)限時(shí)訓(xùn)練 練規(guī)范 練速度過(guò)好雙基關(guān)一、力的三個(gè)作用效果與五個(gè)規(guī)律分類對(duì)應(yīng)規(guī)律公式表達(dá)力的瞬時(shí)

2、作用效果牛頓第二定律F合_力對(duì)空間積累效果動(dòng)能定理W合EkW合_機(jī)械能守恒定律E1E2ma力對(duì)時(shí)間積累效果動(dòng)量定理F合tppI合_動(dòng)量守恒定律m1v1m2v2m1v1m2v2p二、常見(jiàn)的力學(xué)模型及其結(jié)論模型名稱模型描述模型特征模型結(jié)論“速度交換”模型相同質(zhì)量的兩球發(fā)生彈性正碰m1m2，動(dòng)量、動(dòng)能均守恒v10，v2 (v20，v1v0)“完全非彈性碰撞”模型兩球正碰后粘在一起運(yùn)動(dòng)動(dòng)量守恒、能量損失最大v_(v20，v1v0)v0“子彈打木塊”模型子彈水平射入靜止在光滑的水平面上的木塊中并最終一起共同運(yùn)動(dòng)恒力作用、已知相對(duì)位移、動(dòng)量守恒Ffx相對(duì) m1v02_“人船”模型人在不計(jì)阻力的船上行走已知

3、相對(duì)位移、動(dòng)量守恒、開(kāi)始時(shí)系統(tǒng)靜止x船 L，x人_研透命題點(diǎn)1.解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的三個(gè)基本觀點(diǎn)(1)力的觀點(diǎn)：運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解題，可處理勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.(2)能量觀點(diǎn)：用動(dòng)能定理和能量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.(3)動(dòng)量觀點(diǎn)：用動(dòng)量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題.2.力學(xué)規(guī)律的選用原則(1)如果要列出各物理量在某一時(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)，一般用動(dòng)量定理(涉及時(shí)間的問(wèn)題)或動(dòng)能定理(涉及位移的問(wèn)題)去解決問(wèn)題.命題點(diǎn)一動(dòng)量與動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用(3)若研究的對(duì)象為一物體系統(tǒng)，且它們之間有相互作用，一般用動(dòng)

4、量守恒定律和機(jī)械能守恒定律去解決問(wèn)題，但需注意所研究的問(wèn)題是否滿足守恒的條件.(4)在涉及相對(duì)位移問(wèn)題時(shí)則優(yōu)先考慮能量守恒定律，系統(tǒng)克服摩擦力所做的總功等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，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)象時(shí)，需注意到這些過(guò)程一般均隱含有系統(tǒng)機(jī)械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換.這種問(wèn)題由于作用時(shí)間都極短，因此用動(dòng)量守恒定律去解決.例1(2018全國(guó)卷24)汽車A在水平冰雪路面上行駛.駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車B，立即采取制動(dòng)措施，但仍然撞上了汽車B.兩車碰撞時(shí)和兩車都完全停止后的位置如圖1所示，碰撞后B車向前滑動(dòng)了4.5 m，A車向前滑動(dòng)了2.0 m.已知A和

5、B的質(zhì)量分別為2.0103 kg和1.5103 kg，兩車與該冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10，兩車碰撞時(shí)間極短，在碰撞后車輪均沒(méi)有滾動(dòng)，重力加速度大小g10 m/s2.求：(1)碰撞后的瞬間B車速度的大??；圖1答案3.0 m/s解析設(shè)B車的質(zhì)量為mB，碰后加速度大小為aB.根據(jù)牛頓第二定律有mBgmBaB式中是汽車與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù).設(shè)碰撞后瞬間B車速度的大小為vB，碰撞后滑行的距離為sB.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vB22aBsB聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得vB3.0 m/s(2)碰撞前的瞬間A車速度的大小.答案4.25 m/s解析設(shè)A車的質(zhì)量為mA，碰后加速度大小為aA，根據(jù)牛頓第二定律有mAgmAa

6、A設(shè)碰撞后瞬間A車速度的大小為vA，碰撞后滑行的距離為sA，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vA22aAsA設(shè)碰撞前的瞬間A車速度的大小為vA.兩車在碰撞過(guò)程中動(dòng)量守恒，有mAvAmAvAmBvB聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得vA4.25 m/s變式1(2018重慶市上學(xué)期期末抽測(cè))如圖2甲所示，質(zhì)量m14 kg的足夠長(zhǎng)的長(zhǎng)木板靜止在光滑水平面上，質(zhì)量m21 kg的小物塊靜止在長(zhǎng)木板的左端.現(xiàn)對(duì)小物塊施加一水平向右的作用力F，小物塊和長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)的速度時(shí)間圖象如圖乙所示.2 s后，撤去F，g取10 m/s2.求：(1)小物塊與長(zhǎng)木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)；圖2答案0.2解析由題圖可知：由牛頓第二定律可知：小物塊施加給長(zhǎng)木板的滑

7、動(dòng)摩擦力Ffm1a12 N(2)水平力的大小F；答案4 N由牛頓第二定律可知：Fm2gm2a2解得F4 N(3)撤去F后，小物塊和長(zhǎng)木板組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能E.答案3.6 J解析撤去F后，小物塊和長(zhǎng)木板組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以向右為正方向，最終兩者以相同速度(設(shè)為v)運(yùn)動(dòng)m1v1m2v2(m1m2)v代入數(shù)據(jù)解得v1.6 m/s1.兩大觀點(diǎn)動(dòng)量的觀點(diǎn)：動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律.能量的觀點(diǎn)：動(dòng)能定理和能量守恒定律.2.解題技巧(1)若研究對(duì)象為一個(gè)系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律(機(jī)械能守恒定律).(2)若研究對(duì)象為單一物體，且涉及功和位移問(wèn)題時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮動(dòng)能定理.(3)動(dòng)量守恒定

8、律、能量守恒定律(機(jī)械能守恒定律)、動(dòng)能定理都只考查一個(gè)物理過(guò)程的初、末兩個(gè)狀態(tài)有關(guān)物理量間的關(guān)系，對(duì)過(guò)程的細(xì)節(jié)不予細(xì)究，這正是它們的方便之處.特別對(duì)于變力做功問(wèn)題，就更顯示出它們的優(yōu)越性.命題點(diǎn)二動(dòng)量與能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用例2(2018全國(guó)卷24)一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動(dòng)能E后，從地面豎直升空.當(dāng)煙花彈上升的速度為零時(shí)，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(dòng)能之和也為E，且均沿豎直方向運(yùn)動(dòng).爆炸時(shí)間極短，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力和火藥的質(zhì)量.求：(1)煙花彈從地面開(kāi)始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過(guò)的時(shí)間；解析設(shè)煙花彈上升的初速度為v0，由題給條件有設(shè)煙花彈從地面開(kāi)始上升到火

9、藥爆炸所用的時(shí)間為t，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有0v0gt 聯(lián)立式得(2)爆炸后煙花彈向上運(yùn)動(dòng)的部分距地面的最大高度.解析設(shè)爆炸時(shí)煙花彈距地面的高度為h1，由機(jī)械能守恒定律有Emgh1 火藥爆炸后，煙花彈上、下兩部分均沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，設(shè)爆炸后瞬間其速度分別為v1和v2.由題給條件和動(dòng)量守恒定律有由式知，煙花彈兩部分的速度方向相反，向上運(yùn)動(dòng)部分做豎直上拋運(yùn)動(dòng).設(shè)爆炸后煙花彈上部分繼續(xù)上升的高度為h2，由機(jī)械能守恒定律有聯(lián)立式得，煙花彈向上運(yùn)動(dòng)部分距地面的最大高度為變式2(2018四川省樂(lè)山市第一次調(diào)研)如圖3，一質(zhì)量M6 kg的木板B靜止于光滑水平面上，物塊A質(zhì)量m6 kg，停在木板B的左端.質(zhì)量為m01

10、kg的小球用長(zhǎng)為L(zhǎng)0.8 m的輕繩懸掛在固定點(diǎn)O上，將輕繩拉直至水平位置后，由靜止釋放小球，小球在最低點(diǎn)與物塊A發(fā)生碰撞后反彈，反彈所能達(dá)到的最大高度為h0.2 m，物塊A與小球可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力.已知物塊A、木板B間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.1，(g10 m/s2)求：(1)小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)與物塊A碰撞前瞬間，小球的速度大?。粓D3答案4 m/s(2)小球與物塊A碰撞后瞬間，物塊A的速度大??；答案1 m/s解析對(duì)小球反彈后過(guò)程，由機(jī)械能守恒定律得解得：v12 m/s小球與物塊A碰撞過(guò)程系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以小球的初速度方向?yàn)檎较蛴蓜?dòng)量守恒定律得：m0v0m0v1mvA解得vA1 m/s(3)為使物塊A

11、、木板B達(dá)到共同速度前物塊A不滑離木板，木板B至少多長(zhǎng).答案0.25 m解析物塊A與木板B相互作用過(guò)程，系統(tǒng)動(dòng)量守恒，以物塊A的速度方向?yàn)檎较蛴蓜?dòng)量守恒定律得：mvA(mM)v，解得v0.5 m/s解得x0.25 m.1.表現(xiàn)形式(1)直線運(yùn)動(dòng)：水平面上的直線運(yùn)動(dòng)、斜面上的直線運(yùn)動(dòng)、傳送帶上的直線運(yùn)動(dòng).(2)圓周運(yùn)動(dòng)：繩模型圓周運(yùn)動(dòng)、桿模型圓周運(yùn)動(dòng)、拱形橋模型圓周運(yùn)動(dòng).(3)平拋運(yùn)動(dòng)：與斜面相關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng)、與圓軌道相關(guān)的平拋運(yùn)動(dòng).2.應(yīng)對(duì)策略(1)力的觀點(diǎn)解題：要認(rèn)真分析運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，關(guān)鍵是求出加速度；(2)兩大定理解題：應(yīng)確定過(guò)程的初、末狀態(tài)的動(dòng)量(動(dòng)能)，分析并求出過(guò)程中的沖量(功)；

12、(3)過(guò)程中動(dòng)量或機(jī)械能守恒：根據(jù)題意選擇合適的初、末狀態(tài)，列守恒關(guān)系式，一般這兩個(gè)守恒定律多用于求某狀態(tài)的速度(率).命題點(diǎn)三力學(xué)三大觀點(diǎn)解決多過(guò)程問(wèn)題例3(2018山東省泰安市一模)如圖4所示，質(zhì)量為m10.5 kg的小物塊P置于臺(tái)面上的A點(diǎn)并與水平彈簧的右端接觸(不拴接)，輕彈簧左端固定，且處于原長(zhǎng)狀態(tài).質(zhì)量M1 kg的長(zhǎng)木板靜置于水平面上，其上表面與水平臺(tái)面相平，且緊靠臺(tái)面右端.木板左端放有一質(zhì)量m21 kg的小滑塊Q.現(xiàn)用水平向左的推力將P緩慢推至B點(diǎn)(彈簧仍在彈性限度內(nèi))，撤去推力，此后P沿臺(tái)面滑到邊緣C時(shí)速度v010 m/s，與小車左端的滑塊Q相碰，最后物塊P停在AC的正中點(diǎn)，滑

13、塊Q停在木板上.已知臺(tái)面AB部分光滑，P與臺(tái)面AC間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.1，A、C間距離L4 m.滑塊Q與木板上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.4，木板下表面與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)30.1(g取10 m/s2)，求：圖4(1)撤去推力時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能；答案27 J解析小物塊P由B點(diǎn)到C點(diǎn)的過(guò)程：解得：W彈27 JEpW彈27 J即：撤去推力時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為27 J.(2)長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)中的最大速度；答案2 m/s解析小物塊P和滑塊Q碰撞過(guò)程動(dòng)量守恒，以v0的方向?yàn)檎较騧1v0m1vPm2vQ小物塊P從碰撞后到靜止解得vQ6 m/s滑塊Q在長(zhǎng)木板上滑動(dòng)過(guò)程中：對(duì)Q：2m2gm2a1對(duì)木板：2m2g3(Mm

14、2)gMa2解得：a14 m/s2a22 m/s2當(dāng)滑塊Q和木板速度相等時(shí)，木板速度最大，設(shè)最大速度為v，滑行時(shí)間為t0對(duì)QvvQa1t0對(duì)木板：va2t0解得：t01 sv2 m/s則長(zhǎng)木板運(yùn)動(dòng)中的最大速度為2 m/s(3)長(zhǎng)木板的最小長(zhǎng)度.答案3 m解析在滑塊Q和木板相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中Q的位移：木板的最小長(zhǎng)度：LxQx板解得：L3 m.變式3(2018河北省定州中學(xué)承智班月考)如圖5所示，固定點(diǎn)O上系一長(zhǎng)L0.6 m的細(xì)繩，細(xì)繩的下端系一質(zhì)量m1.0 kg的小球(可視為質(zhì)點(diǎn))，原來(lái)處于靜止?fàn)顟B(tài)，球與平臺(tái)的B點(diǎn)接觸但對(duì)平臺(tái)無(wú)壓力，平臺(tái)高h(yuǎn)0.80 m，一質(zhì)量M2.0 kg的物塊開(kāi)始靜止在平臺(tái)上的

15、P點(diǎn)，現(xiàn)對(duì)物塊M施予一水平向右的初速答案3.0 m/s圖5度v0，物塊M沿粗糙平臺(tái)自左向右運(yùn)動(dòng)到平臺(tái)邊緣B處與小球m發(fā)生正碰，碰后小球m在繩的約束下做圓周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)最高點(diǎn)A時(shí)，繩上的拉力恰好等于小球的重力，而物塊M落在水平地面上的C點(diǎn)，其水平位移x1.2 m，不計(jì)空氣阻力，g10 m/s2. (1)求物塊M碰撞后的速度大??；解析碰后物塊M做平拋運(yùn)動(dòng)，設(shè)其平拋運(yùn)動(dòng)的初速度為v3，平拋運(yùn)動(dòng)時(shí)間為txv3t (2)若平臺(tái)表面與物塊M間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，物塊M與小球的初始距離為x11.3 m，求物塊M在P處的初速度大小.答案7.0 m/s解析物塊M與小球在B點(diǎn)處碰撞，設(shè)碰撞前物塊M的速度為v1，碰撞后

16、小球的速度為v2，由動(dòng)量守恒定律：Mv1mv2Mv3 碰后小球從B點(diǎn)處運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)A過(guò)程中機(jī)械能守恒，設(shè)小球在A點(diǎn)的速度為vA，則由解得：v26.0 m/s 物塊M從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過(guò)程中，由動(dòng)能定理：課時(shí)作業(yè)1.(2018北京理綜22)2022年將在我國(guó)舉辦第二十四屆冬奧會(huì)，跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一.某滑道示意圖如圖1所示，長(zhǎng)直助滑道AB與彎曲滑道BC平滑銜接，滑道BC高h(yuǎn)10 m，C是半徑R20 m圓弧的最低點(diǎn).質(zhì)量m60 kg的運(yùn)動(dòng)員從A處由靜止開(kāi)始勻加速下滑，加速度a4.5 m/s2，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度vB30 m/s.取重力加速度g10 m/s2.(1)求長(zhǎng)直助滑道AB的長(zhǎng)度L；

17、1234圖1答案100 m(2)求運(yùn)動(dòng)員在AB段所受合外力的沖量I的大??；答案1 800 Ns解析根據(jù)動(dòng)量定理，有ImvBmvA1 800 Ns1234(3)若不計(jì)BC段的阻力，畫(huà)出運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的受力圖，并求其所受支持力FN的大小.答案見(jiàn)解析圖3 900 N1234解析運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過(guò)C點(diǎn)時(shí)的受力分析如圖所示.根據(jù)動(dòng)能定理，運(yùn)動(dòng)員在BC段運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，有1234根據(jù)牛頓第二定律，有得FN3 900 N2.(2018安徽省黃山市一質(zhì)檢)如圖2所示，一對(duì)雜技演員(都視為質(zhì)點(diǎn))蕩秋千(秋千繩處于水平位置)，從A點(diǎn)由靜止出發(fā)繞O點(diǎn)下擺，當(dāng)擺到最低點(diǎn)B時(shí)，女演員在極短時(shí)間內(nèi)將男演員沿水平方向推出，然后自己

18、剛好能回到高處A.已知男演員質(zhì)量為2m和女演員質(zhì)量為m，秋千的質(zhì)量不計(jì)，秋千的擺長(zhǎng)為R，C點(diǎn)比O點(diǎn)低5R.不計(jì)空氣阻力，求：(1)擺到最低點(diǎn)B，女演員未推男演員時(shí)秋千繩的拉力；圖21234答案9mg解析第一個(gè)過(guò)程：兩雜技演員從A點(diǎn)下擺到B點(diǎn)，只有重力做功，機(jī)械能守恒.設(shè)二者到達(dá)B點(diǎn)的速度大小為v0，1234女演員未推男演員時(shí)，秋千繩的拉力設(shè)為FT，由兩雜技演員受力分析有：所以FT9mg(2)推開(kāi)過(guò)程中，女演員對(duì)男演員做的功；答案6mgR解析第二個(gè)過(guò)程：兩演員相互作用，沿水平方向動(dòng)量守恒.設(shè)作用后女、男演員的速度大小分別為v1、v2，所以有(m2m)v02mv2mv1.1234(3)男演員落地點(diǎn)

19、C與O點(diǎn)的水平距離s.答案8R解析第四個(gè)過(guò)程：男演員自B點(diǎn)平拋，有：sv2t.1234聯(lián)立可解得s8R.3.(2018山東省青島市二模)如圖3所示，半徑R2.8 m的光滑半圓軌道BC與傾角37的粗糙斜面軌道在同一豎直平面內(nèi)，兩軌道間由一條光滑水平軌道AB相連，A處用光滑小圓弧軌道平滑連接，B處與圓軌道相切.在水平軌道上，兩靜止小球P、Q壓緊輕質(zhì)彈簧后用細(xì)線連在一起.某時(shí)刻剪斷細(xì)線后，小球P向左運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)時(shí)，小球Q沿圓軌道到達(dá)C點(diǎn)；之后小球Q落到斜面上時(shí)恰好與沿斜面向下運(yùn)動(dòng)的小球P發(fā)生碰撞.已知小球P的質(zhì)量m13.2 kg，小球Q的質(zhì)量m21 kg，小球P與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5，剪斷細(xì)線前彈

20、簧的彈性勢(shì)能Ep168 J，小球到達(dá)A點(diǎn)或B點(diǎn)時(shí)已和彈簧分離.重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，不計(jì)空氣阻力，求：圖31234(1)小球Q運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)時(shí)的速度大??；1234答案12 m/s解析兩小球彈開(kāi)的過(guò)程，由動(dòng)量守恒定律得：m1v1m2v2聯(lián)立可得：v15 m/s，v216 m/s小球Q沿圓軌道運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，由機(jī)械能守恒定律可得：解得：vC12 m/s，(2)小球P沿斜面上升的最大高度h；1234答案0.75 m解析小球P在斜面向上運(yùn)動(dòng)的加速度為a1，由牛頓第二定律得：m1gsin m1gcos m1a1，解得：a110 m/s2(3)小球Q離開(kāi)圓軌道后經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間與小球P相碰.1234答案1 s解析設(shè)兩小球相遇點(diǎn)距離A點(diǎn)為x，小球P從A點(diǎn)上升到兩小球相遇所用的時(shí)間為t，小球P沿斜面下滑的加速度為a2，則：m1gsin m1gcos m1a2，解得：a22 m/s2解得：t1 s.4.(2018湖北省仙桃市、天門市、潛江市期末聯(lián)考)如圖4所示，半徑為R11.8 m的光滑圓弧與半徑