高考物理一輪復(fù)習(xí)-專題突破4-動(dòng)量、動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)在力學(xué)中的應(yīng)用

專題突破4動(dòng)量、動(dòng)力學(xué)和能量觀點(diǎn)在力學(xué)中的應(yīng)用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。突破點(diǎn)一動(dòng)量和動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用

師生互動(dòng)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。(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)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。[典例1]

如圖所示，水平地面上靜止放置一輛小車A，質(zhì)量mA＝4kg，上表面光滑，小車與地面間的摩擦力極小，可以忽略不計(jì)?？梢暈橘|(zhì)點(diǎn)的物塊B置于A的最右端，B的質(zhì)量mB＝2kg?，F(xiàn)對(duì)A施加一個(gè)水平向右的恒力F＝10N，A運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后，小車左端固定的擋板與B發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，碰后A、B粘在一起，共同在F的作用下繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，碰撞后經(jīng)時(shí)間t＝0.6s，二者的速度達(dá)到v1＝2m/s。求：(1)A開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度a的大?。?2)A、B碰撞后瞬間的共同速度v的大小；(3)A的上表面長(zhǎng)度l；[解析]

(1)以A為研究對(duì)象，由牛頓第二定律有F＝mAa，①代入數(shù)據(jù)解得a＝2.5m/s2。②(2)對(duì)A、B碰撞后共同運(yùn)動(dòng)t＝0.6s的過(guò)程，由動(dòng)量定理得Ft＝(mA＋mB)v1－(mA＋mB)v，③代入數(shù)據(jù)解得v＝1m/s。④[答案]

(1)2.5m/s2

(2)1m/s

(3)0.45m1．(多選)如圖所示，一平臺(tái)到地面的高度為h＝0.45m，質(zhì)量為M＝0.3kg的木塊放在平臺(tái)的右端，木塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2。地面上有一質(zhì)量為m＝0.1kg的玩具青蛙距平臺(tái)右側(cè)的水平距離為x＝1.2m，旋緊發(fā)條后釋放，讓玩具青蛙斜向上跳起，當(dāng)玩具青蛙到達(dá)木塊的位置時(shí)速度恰好沿水平方向，玩具青蛙立即抱住木塊并和木塊一起滑行。已知木塊和玩具青蛙均可視為質(zhì)點(diǎn)，玩具青蛙抱住木塊過(guò)程時(shí)間極短，不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10m/s2，則下列說(shuō)法正確的是(

)A．玩具青蛙在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為0.3sB．玩具青蛙在平臺(tái)上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為2sC．玩具青蛙起跳時(shí)的速度大小為3m/sD．木塊開(kāi)始滑動(dòng)時(shí)的速度大小為1m/sAD2．(2021·廣東汕頭模擬)長(zhǎng)度L＝0.90m的木板在光滑水平地面上向右運(yùn)動(dòng)，將小物塊A相對(duì)于地面靜止輕放到木板右端端點(diǎn)上，一段時(shí)間后物塊運(yùn)動(dòng)到木板左端恰好不會(huì)脫離木板。接著再將另一小物塊B同樣相對(duì)于地面靜止輕放到木板右端端點(diǎn)上。已知物塊A與木板的質(zhì)量相等，而物塊B的質(zhì)量是A的3倍，兩物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.25，物塊與木板間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。重力加速度g取10m/s2，求：(1)木板開(kāi)始時(shí)的初速度v0的大?。?2)最后兩物塊之間的距離。最后兩物塊之間的距離s＝L＋(xB′＋xB)－xA，解得s＝0.66m。答案：(1)3m/s

(2)0.66m1．動(dòng)量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)的比較(1)相同點(diǎn)：①研究對(duì)象都是相互作用的物體組成的系統(tǒng)；②研究過(guò)程都是某一運(yùn)動(dòng)過(guò)程。(2)不同點(diǎn)：動(dòng)量守恒定律是矢量表達(dá)式，還可寫出分量表達(dá)式；而動(dòng)能定理和能量守恒定律是標(biāo)量表達(dá)式，沒(méi)有分量表達(dá)式。突破點(diǎn)二動(dòng)量和能量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用

師生互動(dòng)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。

[典例2]

如圖所示，一質(zhì)量M＝0.8kg的小車靜置于光滑水平地面上，其左側(cè)用固定在地面上的銷釘擋住。小車上表面由光滑圓弧軌道BC和水平粗糙軌道CD組成，圓弧軌道BC與水平軌道CD相切于C處，圓弧BC所對(duì)應(yīng)的圓心角θ＝37°、半徑R＝5m，CD的長(zhǎng)度l＝6m。質(zhì)量m＝0.2kg的小物塊(視為質(zhì)點(diǎn))從某一高度處的A點(diǎn)以大小v0＝4m/s的速度水平拋出，恰好沿切線方向從B點(diǎn)進(jìn)入圓弧軌道，物塊恰好不滑離小車。取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，空氣阻力不計(jì)。求：(1)物塊通過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度大小vB；(2)物塊滑到圓弧軌道的C點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力大小N；(3)物塊與水平軌道CD間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。[答案]

(1)5m/s

(2)3.8N

(3)0.33．(2021·河北衡水中學(xué)高三調(diào)研)如圖所示，足夠長(zhǎng)的小平板車B的質(zhì)量為M，以水平速度v0向右在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)，與此同時(shí)，質(zhì)量為m的小物體A從車的右端以水平速度v0沿車的粗糙上表面向左運(yùn)動(dòng)。若物體與車面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則在足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)(

)D

4．如圖所示，豎直平面內(nèi)一光滑圓弧軌道在P點(diǎn)與水平地面平滑連接，水平段PQ＝0.5h，且光滑，Q點(diǎn)右側(cè)地面粗糙。一質(zhì)量為m的小物塊A從高h(yuǎn)處由靜止開(kāi)始沿軌道下滑，在Q點(diǎn)與質(zhì)量為4m的靜止小物塊B發(fā)生完全彈性碰撞(碰撞時(shí)間極短)。A、B與粗糙地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5，重力加速度大小為g。(1)求物塊A第一次剛滑到水平地面時(shí)的速度大?。?2)求第一次碰撞后物塊B離Q點(diǎn)的最大距離；(3)請(qǐng)計(jì)算說(shuō)明物塊A與B能否發(fā)生第二次碰撞。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)。突破點(diǎn)三動(dòng)力學(xué)、動(dòng)量和動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用

師生互動(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)。(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)。[典例3]

(2019·高考全國(guó)卷Ⅰ)豎直面內(nèi)一傾斜軌道與一足夠長(zhǎng)的水平軌道通過(guò)一小段光滑圓弧平滑連接，小物塊B靜止于水平軌道的最左端，如圖(a)所示。t＝0時(shí)刻，小物塊A在傾斜軌道上從靜止開(kāi)始下滑，一段時(shí)間后與B發(fā)生彈性碰撞(碰撞時(shí)間極短)；當(dāng)A返回到傾斜軌道上的P點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)時(shí)，速度減為0，此時(shí)對(duì)其施加一外力，使其在傾斜軌道上保持靜止。物塊A運(yùn)動(dòng)的vt

圖像如圖(b)所示，圖中的v1和t1均為未知量。已知A的質(zhì)量為m，初始時(shí)A與B的高度差為H，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力。(1)求物塊B的質(zhì)量；(2)在圖(b)所描述的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，求物塊A克服摩擦力所做的功；(3)已知兩物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)均相等。在物塊B停止運(yùn)動(dòng)后，改變物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)，然后將A從P點(diǎn)釋放，一段時(shí)間后A剛好能與B再次碰上。求改變前后動(dòng)摩擦因數(shù)的比值。5.(2021·四川成都期中)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)＝10m，C是半徑R＝20m圓弧的最低點(diǎn)，質(zhì)量m＝60kg的運(yùn)動(dòng)員從A處由靜止開(kāi)始勻加速下滑，加速度a＝4.5m/s2，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度vB＝30m/s。取重力加速度g＝10m/s2。(1)求長(zhǎng)直助滑道AB的長(zhǎng)度L；(2)求運(yùn)動(dòng)員在AB段所受合外力的沖量的I大?。?3)若不計(jì)BC段的阻力，畫出運(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N的大小。答案：(1)100m

(2)1800N·s

(3)圖見(jiàn)解析3900N6．如圖所示，水平地面放置A和B兩個(gè)物塊，物塊A的質(zhì)量m1＝2kg，物塊B的質(zhì)量m2＝1kg，物塊A、B與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ＝0.5?，F(xiàn)對(duì)物塊A施加一個(gè)與水平方向成37°角的外力F，F(xiàn)＝10N，物塊A由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)12s物塊A剛好運(yùn)動(dòng)到物塊B處，A物塊與B物塊碰前瞬間撤掉外力F，物塊A與物塊B碰撞過(guò)程沒(méi)有能量損失，設(shè)碰撞時(shí)間很短，A、B兩物塊均可視為質(zhì)點(diǎn)，g