（高中物理）高三物理力學綜合人教實驗

1、高三物理力學綜合人教實驗版【本講教育信息】一. 教學內(nèi)容：力學綜合二. 具體內(nèi)容：解答力學問題的三個根本觀點為：力的觀點，用牛頓定律結合運動學規(guī)律解題；動量觀點，用動量定理和動量守恒定律解題；能量觀點，用動能定理和能量守恒定律或機械能守恒定律解題。一般來說，用動量觀點和能量觀點，比用力的觀點解題簡便。1. 研究某一物體所受力的瞬時作用或持續(xù)作用與物體運動狀態(tài)加速度的關系時，一般用力的觀點解題。研究某一個物體受到力的持續(xù)作用或復雜的瞬時作用，發(fā)生速度動量改變時，一般用動量定理和動能定理去解決問題，在研究的對象為多個物體且它們之間有相互作用時，只要不是求解過程量，一般都可用動量守恒定律和能量守恒定

2、律去解決。2. 三種墓本解題思路的比較。1用動量和能量觀點解題，只涉及物體的狀態(tài)，不需要關注過程的細節(jié)，解題簡便。從物理學角度看，在牛頓第二定律、運動學中出現(xiàn)的加速度a、力F均是 瞬時量，位移s、時間t等是過程量；而守恒定律中出現(xiàn)的動量P、動能EK、勢能Ep是狀態(tài)量。這就是說，應用守恒定律解題可回避瞬時量，即無須分析過程細節(jié)，所謂細節(jié)，就是這些瞬時量的具體變化情況。但要注意，無須分析過程細節(jié)，不等于不作過程分析。應用守恒定律也要作過程分析，但不是分析細節(jié)，而是為了確定是否符合守恒條件。2應用守恒定律的另一優(yōu)點是可繞過復雜的變力作用過程。在力學問題中一旦出現(xiàn)變力，就會出現(xiàn)變加速度過程，假設應用思

3、路一解題，這在高中階段是很難處理的。而運用能量觀點解題，恰能防止出現(xiàn)這些問題。一般說來，解力學題的思路是：首先考慮是否可用守恒定律處理；其次考慮是否可用定理處理；最后再考慮用動力學方程和運動學方程處理。不要拿到習題，就用牛頓第二定律，這是很不好的習慣，但卻是一般同學的通病。在許多問題中，常需要把幾種思路結合起來處理，總之要靈活運用，不要生搬硬套?！镜湫屠}】例1 質(zhì)量為M的木塊放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m的子彈以速度v0沿水平方向射中木塊，并最終留在木塊中與木塊一起以速度v運動。當子彈相對木塊靜止時，木塊前進距離L，子彈進入木塊的深度為s，假設木塊對子彈的阻力f視為恒定，那么以下關系式中正確的

4、選項是A. fL=Mv2 B. fs=mv2C. fs=mv02M+mv2 D. fL+s= mv02mv2答案：ACD分析：木塊的對地位移為L，子彈的對地位移為L+S，相對位移為s，分別使用動能定理即可。例2 如下列圖，在水平方向的勻強電場中，絕緣細線的一端固定在O點，另一端系一帶正電的小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，小球所受的電場力大小等于重力大小，比較a、b、c、d這四點，小球 A. 在最高點a處動能最小B. 在最低點c處重力勢能最小C. 在水平直徑右端b處機械能最大D. 在水平直徑左端d處總能量最大答案：BC分析： 最低點的重力勢能最小，故B正確，又由于b點的電勢能最小，故機械能最大，因此

5、正確答案為BC。例3 如下列圖，在一根長為L的輕桿上的B點和末端C各固定一個質(zhì)量為m的小球，桿可以在豎直面上繞定點A轉(zhuǎn)動，BC=現(xiàn)將桿拉到水平位置后從靜止釋放，求末端C到最低點時的速度的大小和這一過程中桿BC段對C球所做的功。AB=，桿的質(zhì)量與摩擦不計。答案：VC=分析：根據(jù)機械能守恒條件可知，由于桿BC分別對B作負功，對C作正功，因此，單獨對B球或C球機械能不守恒，對B、C構成的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)只有兩小球的重力做功，故系統(tǒng)的機械能守恒，選擇在水平位置時h=0，那么EF=0那么：E1=Ep+EK=0E2=因為 E1=E2所以 又由于存放定在桿上B、C點的小球做圓周運動具有相同的角速度，那么VB:V

6、C=rB:rC=2:3,即VB=代入上式同的角速度，那么VB:VC=rB:rC=2:3，即VB=代入上式得VC=對C使用動能定理即可得例4 如下列圖，離地面高的O處用不可伸長的細線掛一質(zhì)量為的爆竹火藥質(zhì)量忽略不計，線長。把爆竹拉起使細線水平，點燃導火線后將爆竹無初速度釋放，爆竹剛好到達最低點B時炸成質(zhì)量相等的兩塊，一塊朝相反方向水平拋出，落到地面A處，拋出的水平距離為x=5m。另一塊仍系在細線上繼續(xù)做圓周運動通過最高點C?？諝庾枇雎圆挥?，取g=10ms2。求：1爆炸瞬間反向拋出那一塊的水平速度v1；2繼續(xù)做圓周運動的那一塊通過最高點時細線的拉力T。分析：設爆竹總質(zhì)量為2m，剛好到達B時的速度

7、為v，爆炸后拋出那一塊的水平速度為v1，做圓周運動的那一塊初速度為v2：1平拋運動的那一塊：由及H=5m，x=5m 得：v1=5ms 2D到B機械能守恒：爆竹爆炸，動量守恒： 由及L=0。45m得：v2=11ms 那你 設向上做圓周運動的那一塊通過最高點時速度為vC，由機械能守恒可得：設最高點時線的拉力為T，由牛頓運動定律得： 由得：T=43.78N 例5 如下列圖，物體B和物體C用勁度系數(shù)為k的輕彈簧連接并豎直地靜置于水平地面上，此時彈簧的彈性勢能為E。一個物體A從物體B的正上方由靜止釋放，下落后與物體B碰撞，碰撞后A與B立刻一起向下運動，但A、B之間并不粘連。物體A、B、C的質(zhì)量均為M，重

8、力加速度為g，忽略空氣阻力。求當物體A從距B多大的高度自由落下時，才能使物體C恰好離開水平地面？解：B靜止時彈簧壓縮量x=Mg/k 設物體A從距B的高度H處自由落下，A與B碰撞前的速度為v1，由機械能守恒定律得v1=設A、B碰撞后共同速度為v2，那么由動量守恒定律得：Mv12Mv2當彈簧恢復原長時A、B別離，設此時共速v3，能量守恒有當C剛好離開地面時，B速度為零，且彈簧伸長量為x=Mg/k,彈性勢能仍為E能量守恒有以上各式解得例6 如下列圖，在豎直平面的xoy坐標系內(nèi)，oy表示豎直向上方向。該平面內(nèi)存在沿x軸正向的勻強電場。一個帶電小球從坐標原點沿oy方向豎直向上拋出，初動能為4J，不計空氣

9、阻力。它到達的最高點位置如圖中M點所示。求：1小球在M點時的動能E1。2在圖上標出小球落回x軸時的位置N。3小球到達N點時的動能E2。分析：1在豎直方向小球只受重力，從oM速度由v0減小到0；在水平方向小球只受電場力，速度由0增大到v1，由圖知這兩個分運動平均速度大小之比為23，因此v0v1=23，所以小球在M點時的動能E1=9J。2由豎直分運動知，oM和MN經(jīng)歷的時間相同，因此水平位移大小之比為13，故N點的橫坐標為12。3小球到達N點時的豎直分速度為v0，水平分速度為2v1，由此可得此時動能E2=40J。例7 如下列圖，在光滑的水平地面上，質(zhì)量為M=的長木板A的左端，疊放著一個質(zhì)量為m=的

10、小物塊B可視為質(zhì)點，處于靜止狀態(tài)，小物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)=0.30。在木板A的左端正上方，用長為R=不可伸長的輕繩將質(zhì)量為m=的小球C懸于固定點O?，F(xiàn)將小球C拉至上方與水平方向成=300角的位置，由靜止釋放，在將繩拉直的瞬間，小球C沿繩方向的分速度立刻減為零，而沿切線方向的分速度不變。此后，小球C與B恰好發(fā)生正碰且無機械能損失?？諝庾枇Σ挥?，取g=10m/s2。求：1小球運動到最低點時對細線的拉力；2木板長度L至少為多大時小物塊才不會滑出木板？分析：1靜止釋放后小球做自由落體運動到B點，繩被拉緊后再繞O點向下做圓周運動，如下列圖。小球下落的高度為R而將繩拉直，由機械能守恒定律得：小球下落

11、到B點時沿圓周方向的速度為：小球由B點運動到最低點C點過程中機械能守恒那么：小球在最低點受力如下列圖，由牛頓運動定律得：聯(lián)立解得：N由牛頓第三定律得小球?qū)毨K的拉力為35N，方向豎直向下。2小球與B碰撞過程中遵守動量和機械能兩個守恒，那么解得： v1=0，v2=vC=，碰撞后小球與B交換速度B在木板A上滑動，系統(tǒng)動量守恒，設B滑到木板A最右端時速度為v，那么B在木板A上滑動的過程中，系統(tǒng)減小的機械能轉(zhuǎn)化為熱能，由能量守恒定律得聯(lián)立解得代入數(shù)據(jù)解得m例8 如下列圖，傳送帶以恒定速度V=3m/s向右運動，AB長L=，質(zhì)量為m=5kg的物體，無初速地放到左端A處，同時用水平恒力F=25N向右拉物體，

12、如物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)µ=0.25，求：重力加速度g=10ms21物體從A到B所需時間。2摩擦力對物體做的總功。3物體和傳送帶間因摩擦而使系統(tǒng)損失的機械能。分析：1滑動摩擦力f=開始時摩擦力向右，加速度為a1，那么F+f=ma1 a1=/s2設經(jīng)過時間t1物體與傳送帶速度相等t1=v/a1=0.4s 位移s1=vt1/2=然后摩擦力向左，物體繼續(xù)加速，設加速度為a2Ff=ma2 a2=/s2 位移s2=Ls1= 又s2=vt2+a2t2/2解得 t2=0.8s 故 t=t1+t2=1.2s 2摩擦力先做正功后做負功W=fs1fs2=32.5J 3兩段過程中相對位移分別為s1=v

13、t1s1=s2=s2vt2=系統(tǒng)損失的機械能等于摩擦發(fā)熱 Q=fs1+fs2=17.5J 例9 如下列圖，木槽A質(zhì)量為，置于水平桌面上，木槽上底面光滑，下底面與桌面間的動摩擦因數(shù)為，槽內(nèi)放有兩個滑塊B和C兩滑塊都看作質(zhì)點，B，C的質(zhì)量分別，現(xiàn)用這兩個滑塊將很短的輕質(zhì)彈簧壓緊兩滑塊與彈簧均不連接，彈簧長度忽略不計，此時B到木槽左端、C到木槽右端的距離均為L，彈簧的彈性勢能為?，F(xiàn)同時釋放B、C兩滑塊，并假定滑塊與木槽的豎直內(nèi)壁碰撞后不再別離，且碰撞時間極短求：1滑塊與槽壁第一次碰撞后的共同速度；2滑塊與槽壁第二次碰撞后的共同速度；3整個運動過程中，木槽與桌面因摩擦產(chǎn)生的熱量。分析：1釋放后彈簧彈開

14、B、C兩滑塊的過程中，根據(jù)動量守恒定律和機械能守恒定律，有，解得式中分別表示B、C兩滑塊離開彈簧時的速度大小?；瑝KB經(jīng)過時間先與木槽A左側(cè)壁碰撞，設碰撞后到達的共同速度為，那么解得，方向水平向左 2木槽A與B滑塊相撞后，一起向左做勻減速運動，其加速度大小為木槽A和滑塊B相撞后速度減為0的時間在這段時同內(nèi)。滑塊C和木槽移動的距離之和為，所以在C與A相撞前AB停止運動 再經(jīng)過一段時間。滑塊C和木槽右側(cè)壁碰撞。那么解得，方向水平向右 3第一次碰撞后A與B的總動能全都轉(zhuǎn)化為摩擦熱第二次碰撞后系統(tǒng)的總動能全都轉(zhuǎn)化為摩擦熱整個過程中木槽和桌面因摩擦而產(chǎn)生的熱量為【模擬試題】1. A、B兩個質(zhì)點沿同一條直線

15、相向運動。A做初速度為零的勻加速直線運動，B做勻減速直線運動，加速度大小均為a，當A開始運動時，AB間距離為S，要想兩質(zhì)點在距B為Sn 處相遇，那么當A開始運動時B的速度應為 A.B. C.D. 2. 如圖為單臂斜拉橋的示意圖，均勻橋板ao重量為G，三根平行鋼索與橋板均成300角，而系點間的距離abbccddo。假設每根鋼索受力相同，那么每根鋼索受力大小為 A. G B. C.D. 3. A、B兩物體的質(zhì)量之比mA : mB1: 2，用質(zhì)量不計的彈簧把它們連接起來，放在光滑水平面上，A物體靠在固定板上，如圖。用力向左推B物體，壓縮彈簧，當外力做功W時，突然撤去外力。從物體A開始運動以后，彈簧彈

16、性勢能的最大值是 A. W/3 B. W/2 C. 2W/3 D. W4. 甲、乙、丙三輛汽車在同一條平直公路上行駛，先后以相同的速度通過同一個路標。從通過此路標開始，甲做勻速直線運動，乙先加速后減速運動，丙先減速后加速運動，它們到達下一個路標時的速度又相同。關于它們通過兩個路標之間所用的時間長短，以下說法中正確的選項是 A. 甲用的時間最短 B.乙用的時間最短C.丙用的時間最短 D.它們用的時間相同5. 質(zhì)量分別為m1、m2的兩個物體以相同的初動量沿同一水平面運動，m1=2m2，它們滑過相等的距離后停下。假設它們各自所受的阻力大小分別是f1、f2，那么f1f2等于A.11 B.21 C.14

17、 D.126. 斜面高，傾角為37°，質(zhì)量是1kg的物體由斜面頂端滑到底端。物體與斜面間的動摩擦因數(shù)為0.25，那么物體在下滑的過程中減少的機械能為g=10m/s2 A.2J B.4J C.6J D.8J7. 如下列圖，一輕彈簧與質(zhì)量為m的物體組成彈簧振子，物體在同一條豎直線上的A、B間作簡諧運動，O為平衡位置，C為AO的中點，設OC=h，振子的周期為T，某時刻物體恰經(jīng)過C點并向上運動，那么從此時刻開始的半個周期時間內(nèi)，以下結論不正確的選項是()A.重力做功2mgh B.重力的沖量大小為mgT/2C.回復力做的功為零 D.回復力的沖量為零8. 一個質(zhì)量為2kg的物體，在5個共點力作用

18、下處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)同時撤去大小分別為15N和10N的兩個力，其余的力保持不變，關于此后該物體的運動的說法中正確的選項是 A.一定做勻變速直線運動，加速度大小可能是5m/s2B.一定做勻變速運動，加速度大小可能等于重力加速度的大小C.可能做勻減速直線運動，加速度大小是2m/s2D.可能做勻速圓周運動，向心加速度大小是5m/s29. 如下列圖，豎直平面內(nèi)固定有一個半徑為R的光滑圓弧軌道，其端點P在圓心O的正上方，另一個端點Q與圓心O在同一水平面上。一只小球視為質(zhì)點從Q點正上方某一高度處自由下落。為使小球從Q點進入圓弧軌道后從P點飛出，且恰好又從Q點進入圓弧軌道，小球開始下落時的位置到P點的高度差h應該是 A.R B.5R/4 C.3R/2 D.無論h是多大都不可能 10. 如圖，將小球甲、乙、丙都可視為質(zhì)點分別從A、B、C三點由靜止同時釋放，最后都到達豎直面內(nèi)圓弧的最低點D。其中甲從圓心A出發(fā)做自由落體運動，乙沿底端在D點的該圓的一根弦軌道從弦的上端開始自由下滑，丙從圓弧軌道上很靠近D的某一