2019年高考物理大一輪復(fù)習(xí)微專題08動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在力學(xué)中的應(yīng)用學(xué)案新人教版

1、微專題 08 動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和能量觀點(diǎn)在力學(xué)中的應(yīng)用命題點(diǎn)一力學(xué)規(guī)律的綜合應(yīng)用(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書 P115)1 .解動(dòng)力學(xué)問題的三個(gè)基本觀點(diǎn)(1)力的觀點(diǎn)：運(yùn)用牛頓定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解題，可處理勻變速運(yùn)動(dòng)問題.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)問題. 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)問題.但綜合題的解法并非孤立，而應(yīng)綜合利用上述三種觀點(diǎn)的多個(gè)規(guī)律，才能順利求解.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)間的問題)或動(dòng)能定理(涉及位移的問題)去解決

2、問題.(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，一般用兩個(gè)守恒定律去解決問題，但需注意所研究的問題是否滿足守恒的條件.在涉及相對(duì)位移問題時(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.這種問題由于作用時(shí)間都極短，因此動(dòng)量守恒定律般能派上大用場(chǎng).(2017 廣東佛山一模)如圖所示，王同學(xué)在一輛車上蕩秋千，開始時(shí)車輪被鎖定，車的右邊有一個(gè)和地面相平的沙坑，且車的右端和沙坑的左邊緣平齊；當(dāng)王同學(xué)擺動(dòng)到最大擺角0= 60時(shí)，車輪立

3、即解除鎖定，使車可以在水平地面上無阻力運(yùn)動(dòng)，王同學(xué) 此后不再對(duì)車做功，并可視其身體為質(zhì)點(diǎn).已知秋千繩子長為L= 4.5 m，王同學(xué)和秋千板的質(zhì)量為m= 50 kg，車和秋千支架的總質(zhì)量為M= 200 kg，重力加速度g取 10 m/s .試求:(1)王同學(xué)擺到最低點(diǎn)時(shí)的速率；典例 1(2)在擺到最低點(diǎn)的過程中，繩子對(duì)王同學(xué)做的功;(3)王同學(xué)擺到最低點(diǎn)時(shí)，順勢(shì)離開秋千板，他落入沙坑的位置離沙坑左邊緣的距離.已知車身的長度s= 3.6 m，秋千架安裝在車的正中央，且轉(zhuǎn)軸離地面的高度H= 5.75 m.3解析：(1)在王同學(xué)下擺到最低點(diǎn)的過程中，王同學(xué)和車組成的系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量守 恒，以水平向右

4、為正方向，有mv+Mv= 0,系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，有王同學(xué)沿水平方向的位移為Xo=V1t= 6x0.5 m= 3 m.s所以王同學(xué)的落地點(diǎn)到沙坑左邊緣的距離為x=X0+X2 2= 0.421 m.答案：(1)6 m/s (2) 225 J (3)0.421 mV1(2018 湖北黃岡聯(lián)考)如圖所示，半徑為R= 0.4 m，內(nèi)壁光滑的半圓形軌道固定在水平地面上，質(zhì)量 0.96kg 的滑塊停放在距軌道最低點(diǎn)A為L= 8.0 m 的O點(diǎn)處,質(zhì)量為m= 0.04 kg 的子彈以速度vo= 250 m/s 從右邊水平射入滑塊，并留在其中.已知滑 塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)滑塊從O點(diǎn)滑到A點(diǎn)的時(shí)間t;距離.

5、解析：(1)子彈射入滑塊的過程動(dòng)量守恒，規(guī)定水平向左為正方向，則mgL1 cos601212)=2mv+Mv,聯(lián)立兩式并代入數(shù)據(jù)解得v1= 6 m/s.(2)在下擺的過程中對(duì)王同學(xué)由動(dòng)能定理可得12mgL1 cos 60 ) +Wfe= mv,代入數(shù)據(jù)解得 W= 225 J.在王同學(xué)下擺的過程中，王同學(xué)與車組成的系統(tǒng)在水平方向動(dòng)量是守恒的，則+Mv2= 0,由于運(yùn)動(dòng)的時(shí)間相等，則mx+Mx= 0,又X1+ |X2| =L sin 60 ，解得車的位移X2= 0.779 m，即車向左運(yùn)動(dòng)了王同學(xué)離開秋千后做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.779 m.HLg咼-10s = 0.5 s ,卩=0.4，子彈

6、與滑塊的作用時(shí)間很短.g取 10 m/s2，求:(1)子彈相對(duì)滑塊靜止時(shí)二者的共同速度大小滑塊從A點(diǎn)滑上半圓形軌道后通過最高點(diǎn)B落到水平地mvo= (m+m)v,t=4代入數(shù)據(jù)解得v= 10 m/s.5(2)子彈擊中滑塊后與滑塊一起在摩擦力的作用下向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)其加速度大小 為a，貝U卩(mo)g= ( m+no)a,1由勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律得vt qat2=L,聯(lián)立解得t= 1 s(t= 4 s 舍去).滑塊從0點(diǎn)滑到A點(diǎn)時(shí)的速度VA=vat, 代入數(shù)據(jù)解得 VA=6 m/s.設(shè)滑塊從A點(diǎn)滑上半圓形軌道后通過最高點(diǎn)B點(diǎn)時(shí)的速度為VB,由機(jī)械能守恒定律得12122(mm)VA=(m m)

7、 g2R+m m)VB,代入數(shù)據(jù)解得VB=2 5 m/s.滑塊離開B點(diǎn)后做平拋運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間又XAKvBt，代入數(shù)據(jù)得XAK4 m.5答案：(1)10 m/s (2)1 s?命題點(diǎn)二“子彈打木塊”類問題分析 (對(duì)應(yīng)學(xué)生用書 P116)這類題型中，通常由于“子彈”和“木塊”的相互作用時(shí)間極短，內(nèi)力？外力，可認(rèn)為在這一過程中動(dòng)量守恒.“木塊”對(duì)“子彈”的阻力乘以“子彈”的位移為“子彈”損失的 動(dòng)能，阻力乘以“木塊”的位移等于“木塊”獲得的動(dòng)能，阻力乘以相對(duì)位移等于系統(tǒng)損失的機(jī)械能.(2018 福建漳州模擬)長為L、質(zhì)量為M的木塊在粗糙的水平面上處于靜止 狀態(tài)，有一質(zhì)量為m的子彈(可視為質(zhì)點(diǎn))以水

8、平速度V0擊中木塊并恰好未穿出設(shè)子彈射 入木塊的過程時(shí)間極短，子彈受到木塊的阻力恒定，木塊運(yùn)動(dòng)的最大距離為s，重力加速度為g,求：(1) 木塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)卩；(2) 子彈受到的阻力大小f.解析：(1)在子彈射入木塊過程的極短時(shí)間內(nèi)，子彈和木塊組成的系統(tǒng)在水平方向上動(dòng) 量守恒，以水平向右為正方向，貝Umv= (m+ MV共，在子彈與木塊共速到最終停止的過程中，由功能關(guān)系得62 2mvo(2)在子彈射入木塊過程的極短時(shí)間內(nèi)，設(shè)子彈與木塊之間因摩擦產(chǎn)生的熱量為1212Q=mV戸 M+m V共,又Q= fL,MmV(2017 湖南衡陽一模)如圖甲所示，在高h(yuǎn)= 0.8 m 的水平平臺(tái)上放置一

9、質(zhì)量為M=0.9 kg 的小木塊(視為質(zhì)點(diǎn))，距平臺(tái)右邊緣d= 2 m. 一質(zhì)量為m=0.1 kg 的子彈 沿水平方向射入小木塊并留在其中(作用時(shí)間極短)，然后二者一起向右運(yùn)動(dòng)，在平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)2丄建的v2-x關(guān)系圖線如圖乙所示，最后小木塊從平臺(tái)邊緣滑出并落在距平臺(tái)右側(cè)水平距離為2=1.6 m 的地面上.g取 10 m/s，求：能量守恒定律得2 2mvo答案：(1)2gs W m2Mmv(1)小木塊滑出平臺(tái)時(shí)的速度大小;(2)子彈射入小木塊前的速度大小;解析：(1)小木塊從平臺(tái)滑出后做平拋運(yùn)動(dòng),有h= 2gt2, s=Vt，聯(lián)立兩式可得=4 m/s.(2)設(shè)子彈射入木塊后兩者的共同速度為V2=V1

10、40 m2s 2,解得V1=8 m/s,Vi,由圖乙并結(jié)合數(shù)學(xué)知識(shí)可知402-2ms子彈射入木塊的過程中，根據(jù)動(dòng)量守恒定律有mv= (M+ n)Vi,解得Vo=M+ m V1=80 m/s.m(3)設(shè)子彈射入木塊前至木塊滑出平臺(tái)時(shí)系統(tǒng)所產(chǎn)生的內(nèi)能為Q則Q=gmVm)v2= 312 J.(3)子彈射入木塊前至木塊滑出平臺(tái)時(shí)，系統(tǒng)所產(chǎn)生的內(nèi)能.八2h7答案：(1)4 m/s (2)80 m/s (3)312 J亡命題點(diǎn)三彈簧類模型的處理方法(對(duì)應(yīng)學(xué)生用書 P117)對(duì)兩個(gè)(或兩個(gè)以上)物體與彈簧組成的系統(tǒng)， 在能量方面，由于發(fā)生彈性形變的彈簧會(huì) 具有彈性勢(shì)能，系統(tǒng)的總動(dòng)能將發(fā)生變化.若系統(tǒng)除重力和

11、系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的力不做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒.若還有其他外力做功， 這些力做功之和等于系統(tǒng)機(jī)械能改變量.做功之和為正，系統(tǒng)總機(jī)械能增加，反之減少.在相互作用過程中， 彈簧兩端的物體把彈簧拉伸至最長(或壓縮至最短)時(shí)，兩端的物體具有相同的速度，彈性勢(shì)能最大.系統(tǒng)內(nèi)每個(gè)物體除受彈簧彈力外所受其他外力的合力為零，當(dāng)彈簧為自然長度時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)彈簧某一端的物體具有最大速度.丄丫如圖甲所示，三個(gè)物體A、B、C靜止放在光滑水平面上，物體 AB用一輕質(zhì) 彈簧連接，并用細(xì)線拴連使彈簧處于壓縮狀態(tài)，三個(gè)物體的質(zhì)量分別為m= 0.1 kg、m= 0.2kg 和nc= 0.1 kg.現(xiàn)將細(xì)線燒斷，物體 AB在彈簧彈力作用下

12、做往復(fù)運(yùn)動(dòng)(運(yùn)動(dòng)過程中物體A不會(huì)碰到物體C).若此過程中彈簧始終在彈性限度內(nèi)， 并設(shè)以向右為正方向， 從細(xì)線燒斷 后開始計(jì)時(shí)，物體A的速度一時(shí)間圖象如圖乙所示.求：(1) 從細(xì)線燒斷到彈簧恢復(fù)原長運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2) 彈簧長度最大時(shí)彈簧存儲(chǔ)的彈性勢(shì)能；(3) 若彈簧與物體A B不連接，在某一時(shí)刻使物體C以V。的初速度向右運(yùn)動(dòng)，它將在 彈簧與物體分離后和物體A發(fā)生碰撞，所有碰撞都為完全彈性碰撞， 試求在以后的運(yùn)動(dòng)過程 中，物體C與物體A能夠發(fā)生二次碰撞，物體C初速度V0的取值范圍.(彈簧與物體分離后, 迅速取走，不影響物體后面的運(yùn)動(dòng)).解析：(1)當(dāng)彈簧恢復(fù)到原長時(shí)，A的速度最大，1k則對(duì)應(yīng)的時(shí)刻

13、為t= 4T+ T(k= 0,1,2 ,)(2)當(dāng)A的最大速度為 4 m/s ,此時(shí)根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得B的速度為：VB= 2 m/s ,mAB總的動(dòng)能即為彈簧長度最大時(shí)彈簧存儲(chǔ)的彈性勢(shì)能,1212即曰=E=嚴(yán)+尹VB=1.2 J8(3)當(dāng)A與彈簧分離時(shí)的速度為 VA=4 m/s , 第一次和C碰撞時(shí)滿足：ncvoRAVA=mvc+RAVA,12121 21 22mvo+2RAVA=qmvc+RAVA,物體C與物體A能夠發(fā)生二次碰撞，則需滿足Vc VA,聯(lián)立以上解得vo 20 m/s.答案：(1)t=1T+kT(k= 0,1,2 ,)(2)1.2 J (3)vo 20 m/s吏宜了L如圖所示，甲、乙、丙三個(gè)相同的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))質(zhì)量均為、m將兩個(gè)不同的輕質(zhì)彈簧壓縮到最緊并用輕繩固定，彈簧與小物塊之間不連接.整個(gè)系統(tǒng)靜止在光滑水平地面上，甲物塊與左邊墻壁的距離為I(I遠(yuǎn)大于彈簧的長度)某時(shí)刻燒斷甲、乙之間的輕繩，甲與乙、丙的連接體立即被彈開經(jīng)過時(shí)間t，甲與墻壁發(fā)生彈性碰撞，與此同時(shí)乙、丙之間的連接繩瞬間斷開，又經(jīng)時(shí)間2，甲與乙發(fā)生第一次碰撞.設(shè)所有碰撞均為彈性碰撞，彈簧彈開后不再影響甲、乙、丙的運(yùn)動(dòng)求：(1) 乙、丙之間連接