處理動力學問題的三大觀點

處理動力學問題的三大觀點專題強化訓練13學習目標：1.掌握解決動力學問題的三個根本觀點：力的觀點、動量的觀點、能量的觀點2.能夠熟練、準確合理的選用規(guī)律解決問題3.正確把握物理問題的情境，提高綜合分析問題的能力根底知識梳理：1.力學的知識體系：2.研究動力學問題三大觀點比擬三大觀點力的觀點能量的觀點動量的觀點規(guī)律力的瞬時效應力的空間積累力的時間積累牛頓第二定律功能關系機械能守恒、能量守恒動量定理動量守恒定律內容規(guī)律表達式研究對象單個物體任一時刻單個物體一段位移質點系一個過程單體一段時間質點系一個過程受力分析特點分析每個外力的大小、方向后求出合力分析一段位移上每個力做功情況后確定〔〕做的總功分析系統(tǒng)外力是否做功，是否只有重力或彈力做功分析一段時間外力后求外力的合沖量分析系統(tǒng)所受外力，比便確定系統(tǒng)所受合外力是否為零3.力學規(guī)律的選用原那么〔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)作用而發(fā)生運動狀態(tài)改變時，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．〔3〕假設研究的對象為一物體系統(tǒng)，且它們之間有相互作用，一般用兩個守恒定律去解決問題，但須注意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優(yōu)先考慮能量守恒定律，即用系統(tǒng)克服摩擦力所做的總功等于系統(tǒng)機械能的減少量，也即轉變?yōu)橄到y(tǒng)內能的量．〔5〕在涉及碰撞、爆炸、打擊、繩繃緊等物理過程時，必須注意到一般這些過程中均隱含有系統(tǒng)機械能與其他形式能量之間的轉化．這種問題由于作用時間都極短，故動量守恒定律一般能派上大用場．預習檢測：1、假設物體在運動過程中受到的合外力不為零，那么〔〕A．物體的動能不可能總是不變的B．物體的動量不可能總是不變的C．物體的加速度一定變化D．物體的速度的方向一定變化2．以下說法中正確的有()A．一個質點在一個過程中如果其動量守恒，其動能也一定守恒B．一個質點在一個過程中如果其動量守恒，其機械能也一定守恒C．幾個物體組成的物體系統(tǒng)在一個過程中如果動量守恒，其機械能也一定守恒D．幾個物體組成的物體系統(tǒng)在一個過程中如果機械能守恒，其動量也一定守恒3.假設合力對某一物體做的功不為零，那么以下說法錯誤的選項是()A．該物體的動能必定變化B．該物體的機械能必定變化C．該物體的動量必定變化D．合力對該物體的沖量必定不為零4.如下圖的裝置中，木塊B在水平桌面間的接觸是光滑的，子彈A沿水平方向射入木塊后留在木塊內，將彈簧壓縮到最短，那么此系統(tǒng)從子彈開始射入木塊到彈簧壓縮至最短的整個過程中：()Bv0Bv0mB、動量不守恒，機械能不守恒C、動量守恒，機械能不守恒D、動量不守恒，機械能守恒5.如下圖，水平輕彈簧與物體A和B相連，放在光滑水平面上，處于靜止狀態(tài)，物體A的質量為m，物體B的質量為M，且M>m.現(xiàn)用大小相等的水平恒力F1、F2拉A和B，從它們開始運動到彈簧第一次到達最長的過程中()A．因M>m，所以B的動量大于A的動量B．A的動能最大時，B的動能也最大C．F1和F2做的總功為零D．彈簧第一次最長時A和B總動能最大6.如下圖，一根足夠長的水平滑桿SS′上套有一質量為m的光滑金屬圓環(huán)，在滑桿的正下方與其平行放置一足夠長的光滑水平的絕緣軌道PP′，PP′穿過金屬環(huán)的圓心．現(xiàn)使質量為M的條形磁鐵以水平速度v0沿絕緣軌道向右運動，那么()A．磁鐵穿過金屬環(huán)后，兩者將先、后停下來B．磁鐵將不會穿越滑環(huán)運動C．磁鐵與圓環(huán)的最終速度eq\f(Mv0,M＋m)D．整個過程最多能產生熱量eq\f(Mm,2(M＋m))veq\o\al(2,0)一、考查多運動組合的多過程問題——力學內綜合一7.某校物理興趣小組決定舉行遙控賽車比賽.比賽路徑如圖2所示,賽車從起點A出發(fā),沿水平直線軌道運動L后,由B點進入半徑為R的光滑豎直圓軌道,離開豎直圓軌道后繼續(xù)在光滑平直軌道上運動到C點,并能越過壕溝.賽車質量m=0.1kg,通電后以額定功率P=1.5W工作,進入豎直軌道前受到的阻力恒為0.3N,隨后在運動中受到的阻力均可不計.圖中L=10.00m,R=0.32m,h=1.25m,s=1.50m.問：要使賽車完成比賽,電動機至少工作多長時間？(取g=10m/s2)8.如圖6所示,一輛平板汽車上放一質量為m=50kg的木箱,木箱與汽車車廂底板左端距離為L=3m,汽車車廂底板距地面高為H=0.8m,木箱用一根能承受最大拉力為Fm=200N的水平細繩拴在車廂上,木箱與車廂底板間的動摩擦因數(shù)為μ=0.2(最大靜摩擦力可按滑動摩擦力計算,取g=10m/s2).(1)假設汽車從靜止開始啟動,為了保證細繩不被拉斷,求汽車的最大加速度am.(2)假設汽車在勻速運動中的某時刻開始突然以a1=8m/s2的加速度勻加速行駛,求從開始加速后,經多長時間木箱落到地面上.二、考查動力學觀點和能量觀點的結合——力學內綜合二9.冰壺比賽是在水平冰面上進行的體育工程,比賽場地示意圖如圖3所示.比賽時,運發(fā)動從起滑架處推著冰壺出發(fā),在投擲線AB處放手讓冰壺以一定的速度滑出,使冰壺的停止位置盡量靠近圓心O.為使冰壺滑行得更遠,運發(fā)動可以用毛刷擦冰壺運行前方的冰面,使冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)減小.設冰壺與冰面間的動摩擦因數(shù)為μ1=0.008,用毛刷擦冰面后動摩擦因數(shù)減少至μ2=0.004.在某次比賽中,運發(fā)動使冰壺C在投擲線中點處以2m/s的速度沿虛線滑出.為使冰壺C能夠沿虛線恰好到達圓心O點,運發(fā)動用毛刷擦冰面的長度應為多少？(g取10m/s2)10.如下圖,將傾角θ=30°、外表粗糙的斜面固定在地面上,用一根輕質細繩跨過兩個光滑的半徑很小的滑輪連接甲、乙兩物體(均可視為質點),把甲物體放在斜面上且細繩與斜面平行,把乙物體懸在空中,并使細繩拉直且偏離豎直方向α=60°開始時甲、乙均靜止.現(xiàn)同時釋放甲乙兩物體,乙物體將在豎直平面內往反運動,測得繩長OA為l=0.5m,當乙物體運動經過最高點和最低點時,甲物體在斜面上均恰好未滑動,乙物體的質量為m=1kg,忽略空氣阻力,取重力加速度g=10m/s2.求:(1)乙物體在豎直平面內運動到最低點時的速度大小以及所受的拉力大小(結果可用根式表示).(2)甲物體的質量以及斜面對甲物體的最大靜摩擦力的大小.(3)斜面與甲物體之間的動摩擦因數(shù)μ(設最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,結果保存兩位有效數(shù)字)三、考查動量和能量觀點——力學內綜合三11.一輕質彈簧，上端懸掛于天花板上，下端系一質量為M的平板，處在平衡狀態(tài)．一質量為m的均勻環(huán)套在彈簧外，與平板的距離為h，如圖26所示．讓環(huán)自由下落，撞擊平板．碰后環(huán)與板以相同的速度向下運動，使彈簧伸長()A．假設碰撞時間極短，那么碰撞過程中環(huán)與板的總動量守恒B．假設碰撞時間極短，那么碰撞過程中環(huán)與板的總機械能守恒C.環(huán)撞擊板后，板的新平衡位置與h的大小無關D．在碰后板和環(huán)一起下落的過程中，它們減少的動能等于克服彈簧彈力所做的功12.如下圖,水平地面上靜止放置著物塊B和C,相距l(xiāng)=1.0m.物塊A以速度v0=10m/s沿水平方向與B正碰.碰撞后A和B牢固地粘在一起向右運動,并再與C發(fā)生正碰,碰后瞬間C的速度v=2.0m/s.A和B的質量均為m,C的質量為A質量的k倍,物塊與地面的動摩擦因數(shù)μ=0.45(設碰撞時間很短,g取10m/s2)(1)計算與C碰撞前瞬間AB的速度.(2)根據AB與C的碰撞過程分析k的取值范圍,并討論與C碰撞后AB的可能運動方向.13.如下圖，光滑水平面MN上放兩相同小物塊A、B，左端擋板處有一彈射裝置P，右端N處與水平傳送帶理想連接，傳送帶水平局部長度L＝8m，沿逆時針方向以恒定速度v＝6m/s勻速轉動．物塊A、B(大小不計)與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2.物塊A、B質量mA＝mB＝1kg.開始時A、B靜止，A、B間壓縮一輕質彈簧，貯有彈性勢能Ep＝16J．現(xiàn)解除鎖定，彈開A、B.求：(1)物塊B沿傳送帶向右滑動的最遠距離；(2)物塊B滑回水平面MN的速度vB′；(3)假設物塊B返回水平面MN后與被彈射裝置P彈回的A在水平面上相碰，且A、B碰后互換速度，那么彈射裝置P必須給A做多少功才能讓AB碰后B能從Q端滑出？課后練習：1.圖為某工廠生產流水線上水平傳輸裝置的俯視圖,它由傳送帶和轉盤組成.物品從A處無初速放到傳送帶上,運動到B處后進入勻速轉動的轉盤,設物品進入轉盤時速度大小不發(fā)生變化,此后隨轉盤一起運動(無相對滑動)到C處被取走裝箱.A、B兩處的距離L=10m,傳送帶的傳輸速度v=2.0m/s,物品在轉盤上與軸O的距離R=4.0m,物品與傳送帶間的動摩擦因數(shù)μ1=0.25.取g=10m/s2.(1)求物品從A處運動到B處的時間t.(2)假設物品在轉盤上的最大靜摩擦力可視為滑動摩擦力,求物品與轉盤間的動摩擦因數(shù)μ2.2.傳送帶裝置如下圖,其中AB段是水平的,長度LA