2020版高考物理大一輪復習第六章專題強化七動力學、動量和能量觀點在力學中的應用課件教科版(55頁PPT)

1、專題強化七動力學、動量和能量觀點在力學中的應用大一輪復習講義第六章動量動量守恒定律第1頁，共55頁。1.本專題是力學三大觀點在力學中的綜合應用，高考對本專題將作為計算題壓軸題的形式命題.2.學好本專題，可以幫助同學們熟練應用力學三大觀點分析和解決綜合問題.3.用到的知識、規(guī)律和方法有：動力學方法(牛頓運動定律、運動學規(guī)律)；動量觀點(動量定理和動量守恒定律)；能量觀點(動能定理、機械能守恒定律和能量守恒定律).專題解讀第2頁，共55頁。NEIRONGSUOYIN內(nèi)容索引過好雙基關研透命題點課時作業(yè)回扣基礎知識 訓練基礎題目細研考綱和真題 分析突破命題點限時訓練 練規(guī)范 練速度第3頁，共55頁。

2、過好雙基關第4頁，共55頁。一、力的三個作用效果與五個規(guī)律分類對應規(guī)律公式表達力的瞬時作用效果牛頓第二定律F合_力對空間積累效果動能定理W合EkW合_機械能守恒定律E1E2ma第5頁，共55頁。力對時間積累效果動量定理F合tppI合_動量守恒定律m1v1m2v2m1v1m2v2p第6頁，共55頁。二、常見的力學模型及其結論模型名稱模型描述模型特征模型結論“速度交換”模型相同質量的兩球發(fā)生彈性正碰m1m2，動量、動能均守恒v10，v2 (v20，v1v0)“完全非彈性碰撞”模型兩球正碰后粘在一起運動動量守恒、能量損失最大v_(v20，v1v0)v0第7頁，共55頁?！白訌棿蚰緣K”模型子彈水平射入

3、靜止在光滑的水平面上的木塊中并最終一起共同運動恒力作用、已知相對位移、動量守恒fx相對 m1v02_“人船”模型人在不計阻力的船上行走已知相對位移、動量守恒、開始時系統(tǒng)靜止x船 L，x人_第8頁，共55頁。研透命題點第9頁，共55頁。1.解動力學問題的三個基本觀點(1)力的觀點：運用牛頓運動定律結合運動學知識解題，可處理勻變速運動問題.(2)能量觀點：用動能定理和能量守恒觀點解題，可處理非勻變速運動問題.(3)動量觀點：用動量守恒觀點解題，可處理非勻變速運動問題.2.力學規(guī)律的選用原則(1)如果要列出各物理量在某一時刻的關系式，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)生運動狀態(tài)改

4、變時，一般用動量定理(涉及時間的問題)或動能定理(涉及位移的問題)去解決問題.命題點一動量與動力學觀點的綜合應用第10頁，共55頁。(3)若研究的對象為一物體系統(tǒng)，且它們之間有相互作用，一般用動量守恒定律和機械能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.(4)在涉及相對位移問題時則優(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)機械能的減少量，即轉變?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，需注意到這些過程一般均隱含有系統(tǒng)機械能與其他形式能量之間的轉換.這種問題由于作用時間都極短，因此用動量守恒定律去解決.第11頁，共55頁。例1(2018全國卷

5、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，立即采取制動措施，但仍然撞上了汽車B.兩車碰撞時和兩車都完全停止后的位置如圖1所示，碰撞后B車向前滑動了4.5 m，A車向前滑動了2.0 m.已知A和B的質量分別為2.0103 kg和1.5103 kg，兩車與該冰雪路面間的動摩擦因數(shù)均為0.10，兩車碰撞時間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動，重力加速度大小g10 m/s2.求：(1)碰撞后的瞬間B車速度的大小；圖1答案3.0 m/s第12頁，共55頁。解析設B車的質量為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摩擦因數(shù).設碰撞后瞬間B車速度的大

6、小為vB，碰撞后滑行的距離為sB.由運動學公式有vB22aBsB聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得vB3.0 m/s第13頁，共55頁。(2)碰撞前的瞬間A車速度的大小.答案4.25 m/s解析設A車的質量為mA，碰后加速度大小為aA，根據(jù)牛頓第二定律有mAgmAaA設碰撞后瞬間A車速度的大小為vA，碰撞后滑行的距離為sA，由運動學公式有vA22aAsA設碰撞前的瞬間A車速度的大小為vA.兩車在碰撞過程中動量守恒，有mAvAmAvAmBvB聯(lián)立式并利用題給數(shù)據(jù)得vA4.25 m/s第14頁，共55頁。變式1(2018重慶市上學期期末抽測)如圖2甲所示，質量m14 kg的足夠長的長木板靜止在光滑水平面上，質

7、量m21 kg的小物塊靜止在長木板的左端.現(xiàn)對小物塊施加一水平向右的作用力F，小物塊和長木板運動的速度時間圖像如圖乙所示.2 s后，撤去F，g取10 m/s2.求：(1)小物塊與長木板之間的動摩擦因數(shù)；圖2答案0.2解析由題圖可知：由牛頓第二定律可知：小物塊施加給長木板的滑動摩擦力fm1a12 N第15頁，共55頁。(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第16頁，共55頁。(3)撤去F后，小物塊和長木板組成的系統(tǒng)損失的機械能E.答案3.6 J解析撤去F后，小物塊和長木板組成的系統(tǒng)動量守恒，以向右為正方向，最終兩者以相同速度(設為v)運動m1v1m2v2

8、(m1m2)v代入數(shù)據(jù)解得v1.6 m/s第17頁，共55頁。1.兩大觀點動量的觀點：動量定理和動量守恒定律.能量的觀點：動能定理和能量守恒定律.2.解題技巧(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)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初、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.命題點二動量與能量觀點的綜合應用第18頁，共55頁。例2(2018全國卷24)

9、一質量為m的煙花彈獲得動能E后，從地面豎直升空.當煙花彈上升的速度為零時，彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質量相等的兩部分，兩部分獲得的動能之和也為E，且均沿豎直方向運動.爆炸時間極短，重力加速度大小為g，不計空氣阻力和火藥的質量.求：(1)煙花彈從地面開始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過的時間；第19頁，共55頁。解析設煙花彈上升的初速度為v0，由題給條件有設煙花彈從地面開始上升到火藥爆炸所用的時間為t，由運動學公式有0v0gt 聯(lián)立式得第20頁，共55頁。(2)爆炸后煙花彈向上運動的部分距地面的最大高度.第21頁，共55頁。解析設爆炸時煙花彈距地面的高度為h1，由機械能守恒定律有Emgh1 火藥爆炸后，煙

10、花彈上、下兩部分均沿豎直方向運動，設爆炸后瞬間其速度分別為v1和v2.由題給條件和動量守恒定律有由式知，煙花彈兩部分的速度方向相反，向上運動部分做豎直上拋運動.設爆炸后煙花彈上部分繼續(xù)上升的高度為h2，由機械能守恒定律有聯(lián)立式得，煙花彈向上運動部分距地面的最大高度為第22頁，共55頁。變式2(2018四川省樂山市第一次調研)如圖3，一質量M6 kg的木板B靜止于光滑水平面上，物塊A質量m6 kg，停在木板B的左端.質量為m01 kg的小球用長為L0.8 m的輕繩懸掛在固定點O上，將輕繩拉直至水平位置后，由靜止釋放小球，小球在最低點與物塊A發(fā)生碰撞后反彈，反彈所能達到的最大高度為h0.2 m，物

11、塊A與小球可視為質點，不計空氣阻力.已知物塊A、木板B間的動摩擦因數(shù)0.1，(g10 m/s2)求：(1)小球運動到最低點與物塊A碰撞前瞬間，小球的速度大??；圖3答案4 m/s第23頁，共55頁。(2)小球與物塊A碰撞后瞬間，物塊A的速度大??；答案1 m/s解析對小球反彈后過程，由機械能守恒定律得解得：v12 m/s小球與物塊A碰撞過程系統(tǒng)動量守恒，以小球的初速度方向為正方向由動量守恒定律得：m0v0m0v1mvA解得vA1 m/s第24頁，共55頁。(3)為使物塊A、木板B達到共同速度前物塊A不滑離木板，木板B至少多長.答案0.25 m解析物塊A與木板B相互作用過程，系統(tǒng)動量守恒，以物塊A的

12、速度方向為正方向由動量守恒定律得：mvA(mM)v，解得v0.5 m/s解得x0.25 m.第25頁，共55頁。1.表現(xiàn)形式(1)直線運動：水平面上的直線運動、斜面上的直線運動、傳送帶上的直線運動.(2)圓周運動：繩模型圓周運動、桿模型圓周運動、拱形橋模型圓周運動.(3)平拋運動：與斜面相關的平拋運動、與圓軌道相關的平拋運動.2.應對策略(1)力的觀點解題：要認真分析運動狀態(tài)的變化，關鍵是求出加速度；(2)兩大定理解題：應確定過程的初、末狀態(tài)的動量(動能)，分析并求出過程中的沖量(功)；(3)過程中動量或機械能守恒：根據(jù)題意選擇合適的初、末狀態(tài)，列守恒關系式，一般這兩個守恒定律多用于求某狀態(tài)的

13、速度(率).命題點三力學三大觀點解決多過程問題第26頁，共55頁。例3(2018山東省泰安市一模)如圖4所示，質量為m10.5 kg的小物塊P置于臺面上的A點并與水平彈簧的右端接觸(不拴接)，輕彈簧左端固定，且處于原長狀態(tài).質量M1 kg的長木板靜置于水平面上，其上表面與水平臺面相平，且緊靠臺面右端.木板左端放有一質量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(彈簧仍在彈性限度內(nèi))，撤去推力，此后P沿臺面滑到邊緣C時速度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，滑塊Q停在木板上.已知臺面AB部分光滑，P與臺面AC間的動摩擦因數(shù)10.1，A、C間距離L

14、4 m.滑塊Q與木板上表面間的動摩擦因數(shù)20.4，木板下表面與水平面間的動摩擦因數(shù)30.1(g取10 m/s2)，求：圖4第27頁，共55頁。(1)撤去推力時彈簧的彈性勢能；答案27 J解析小物塊P由B點到C點的過程：解得：W彈27 JEpW彈27 J即：撤去推力時彈簧的彈性勢能為27 J.第28頁，共55頁。(2)長木板運動中的最大速度；答案2 m/s第29頁，共55頁。解析小物塊P和滑塊Q碰撞過程動量守恒，以v0的方向為正方向m1v0m1vPm2vQ小物塊P從碰撞后到靜止解得vQ6 m/s滑塊Q在長木板上滑動過程中：對Q：2m2gm2a1對木板：2m2g3(Mm2)gMa2解得：a14 m

15、/s2a22 m/s2當滑塊Q和木板速度相等時，木板速度最大，第30頁，共55頁。設最大速度為v，滑行時間為t0對QvvQa1t0對木板：va2t0解得：t01 sv2 m/s則長木板運動中的最大速度為2 m/s第31頁，共55頁。(3)長木板的最小長度.答案3 m解析在滑塊Q和木板相對滑動過程中Q的位移：木板的最小長度：LxQx板解得：L3 m.第32頁，共55頁。變式3(2018河北省定州中學承智班月考)如圖5所示，固定點O上系一長L0.6 m的細繩，細繩的下端系一質量m1.0 kg的小球(可視為質點)，原來處于靜止狀態(tài)，球與平臺的B點接觸但對平臺無壓力，平臺高h0.80 m，一質量M2.

16、0 kg的物塊開始靜止在平臺上的P點，現(xiàn)對物塊M施予一水平向右的初速答案3.0 m/s圖5度v0，物塊M沿粗糙平臺自左向右運動到平臺邊緣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動，經(jīng)最高點A時，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，其水平位移x1.2 m，不計空氣阻力，g10 m/s2. (1)求物塊M碰撞后的速度大??；第33頁，共55頁。解析碰后物塊M做平拋運動，設其平拋運動的初速度為v3，平拋運動時間為txv3t 第34頁，共55頁。(2)若平臺表面與物塊M間的動摩擦因數(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

17、 m/s第35頁，共55頁。解析物塊M與小球在B點處碰撞，設碰撞前物塊M的速度為v1，碰撞后小球的速度為v2，由動量守恒定律：Mv1mv2Mv3 碰后小球從B點處運動到最高點A過程中機械能守恒，設小球在A點的速度為vA，則由解得：v26.0 m/s 第36頁，共55頁。物塊M從P點運動到B點過程中，由動能定理：第37頁，共55頁。課時作業(yè)第38頁，共55頁。1.(2018北京理綜22)2022年將在我國舉辦第二十四屆冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一.某滑道示意圖如圖1所示，長直助滑道AB與彎曲滑道BC平滑銜接，滑道BC高h10 m，C是半徑R20 m圓弧的最低點.質量m60 kg的運

18、動員從A處由靜止開始勻加速下滑，加速度a4.5 m/s2，到達B點時速度vB30 m/s.取重力加速度g10 m/s2.(1)求長直助滑道AB的長度L；1234圖1答案100 m第39頁，共55頁。(2)求運動員在AB段所受合外力的沖量I的大??；答案1 800 Ns解析根據(jù)動量定理，有ImvBmvA1 800 Ns1234第40頁，共55頁。(3)若不計BC段的阻力，畫出運動員經(jīng)過C點時的受力圖，并求其所受支持力FN的大小.答案見解析圖3 900 N1234第41頁，共55頁。解析運動員經(jīng)過C點時的受力分析如圖所示.根據(jù)動能定理，運動員在BC段運動的過程中，有1234根據(jù)牛頓第二定律，有得FN

19、3 900 N第42頁，共55頁。2.(2018安徽省黃山市一質檢)如圖2所示，一對雜技演員(都視為質點)蕩秋千(秋千繩處于水平位置)，從A點由靜止出發(fā)繞O點下擺，當擺到最低點B時，女演員在極短時間內(nèi)將男演員沿水平方向推出，然后自己剛好能回到高處A.已知男演員質量為2m和女演員質量為m，秋千的質量不計，秋千的擺長為R，C點比O點低5R.不計空氣阻力，求：(1)擺到最低點B，女演員未推男演員時秋千繩的拉力；圖21234答案9mg第43頁，共55頁。解析第一個過程：兩雜技演員從A點下擺到B點，只有重力做功，機械能守恒.設二者到達B點的速度大小為v0，1234女演員未推男演員時，秋千繩的拉力設為T，

20、由兩雜技演員受力分析有：所以T9mg第44頁，共55頁。(2)推開過程中，女演員對男演員做的功；答案6mgR解析第二個過程：兩演員相互作用，沿水平方向動量守恒.設作用后女、男演員的速度大小分別為v1、v2，所以有(m2m)v02mv2mv1.1234第45頁，共55頁。(3)男演員落地點C與O點的水平距離s.答案8R解析第四個過程：男演員自B點平拋，有：sv2t.1234聯(lián)立可解得s8R.第46頁，共55頁。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

21、處與圓軌道相切.在水平軌道上，兩靜止小球P、Q壓緊輕質彈簧后用細線連在一起.某時刻剪斷細線后，小球P向左運動到A點時，小球Q沿圓軌道到達C點；之后小球Q落到斜面上時恰好與沿斜面向下運動的小球P發(fā)生碰撞.已知小球P的質量m13.2 kg，小球Q的質量m21 kg，小球P與斜面間的動摩擦因數(shù)0.5，剪斷細線前彈簧的彈性勢能Ep168 J，小球到達A點或B點時已和彈簧分離.重力加速度g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，不計空氣阻力，求：圖31234第47頁，共55頁。(1)小球Q運動到C點時的速度大??；1234答案12 m/s解析兩小球彈開的過程，由動量守恒定律得：m1v1m2

22、v2聯(lián)立可得：v15 m/s，v216 m/s小球Q沿圓軌道運動過程中，由機械能守恒定律可得：解得：vC12 m/s，第48頁，共55頁。(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在斜面向上運動的加速度為a1，由牛頓第二定律得：m1gsin m1gcos m1a1，解得：a110 m/s2第49頁，共55頁。(3)小球Q離開圓軌道后經(jīng)過多長時間與小球P相碰.1234答案1 s解析設兩小球相遇點距離A點為x，小球P從A點上升到兩小球相遇所用的時間為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.第50頁，共55頁。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