高考物理二轮复习专题二动量与能量第1讲动量观点与能量观点在力学中的应用课件

第1讲 动量观点与能量观点 在力学中的应用 知识识必备备 1.常见见的功能关系 (1)合力做功与动动能的关系：W合Ek。 (2)重力做功与重力势势能的关系：WGEp。 (3)弹弹力做功与弹弹性势势能的关系：W弹 弹Ep。 (4)除重力以外其他力做功与机械能的关系：W其他E机。 (5)滑动动摩擦力做功与内能的关系：Ff x相对 对E内。 2.机械能守恒定律 (1)条件：只有重力、系统统内弹弹力做功。 (2)表达式：Ek1Ep1Ek2Ep2。 3.动动能定理 4.动动量定理及动动量守恒定律 (1)动动量定理：Ftmv2mv1 (2)动动量守恒定律：m1v1m2v2m1v1m2v2 (3) 备备考策略 1.复习时应习时应 理清运动动中功与能的转转化与量度的关系，结结合受力 分析、运动过动过 程分析，熟练练地应应用动动量定理和动动能定理解决 问题问题 。 2.深刻理解功能关系，综综合应应用动动量守恒定律和能量守恒定律， 结结合动动力学方程解决多运动过动过 程的问题问题 。 3.必须领须领 会的“1种物理思想和3种方法” (1)守恒的思想。 (2)守恒法、转转化法、转转移法。 4.必须须辨明的“3个易错错易混点” (1)动动量和动动能是两个和速度有关的不同概念。 (2)系统统的动动量和机械能不一定同时时守恒。 (3)不是所有的碰撞都满满足机械能守恒。 力学中的几个功能关系的应应用 图图1 答案 A 【真题题示例2】 (2017全国卷，24)一质质量为为8.00104 kg的 太空飞飞船从其飞飞行轨轨道返回地面。飞飞船在离地面高度 1.60105 m 处处以7.5103 m/s的速度进进入大气层层，逐渐渐减慢 至速度为为100 m/s时时下落到地面。取地面为为重力势势能零点，在 飞飞船下落过过程中，重力加速度可视为视为 常量，大小取为为9.8 m/s2(结结果保留2位有效数字)。 (1)分别别求出该飞该飞 船着地前瞬间间的机械能和它进进入大气层时层时 的 机械能； (2)求飞飞船从离地面高度600 m处处至着地前瞬间间的过过程中克服阻 力所做的功，已知飞飞船在该处该处 的速度大小是其进进入大气层时层时 速 度大小的2.0%。 答案 (1)(1)4.0108 J 2.41012 J (2)9.7108 J 真题题感悟 1.高考考查查特点 (1)本考点高考命题题既有选择题选择题 也有计计算题题，集中在物体系统统 机械能守恒及物体间间的做功特点、力与运动动的关系，并结结合 平抛、圆圆周运动动等典型运动动及生活科技为为背景综综合考查查。 (2)熟悉掌握并灵活应应用机械能的守恒条件、力学中的功能关 系、常见见典型运动动形式的特点及规规律是突破该该考点的关键键。 2.常见误见误 区及临临考提醒 (1)注意判断物体运动过动过 程中的临临界状态态和隐隐含条件。 (2)注意物理方法的灵活选选用。如全国卷第16题题的等效法(重 心)。 (3)注意提高计计算能力。如全国卷第24题题，试题试题 情境难难度不 大，但增加了计计算的难难度。 预测1功、功率的理解与计算 预测2机械能守恒定律的应用 预测3功能关系、能量转化守恒定律的综合应用 1.(2017潍潍坊模拟拟)质质量为为m2 kg的物体沿水平面向右做直线线 运动动，t0时时刻受到一个水平向左的恒力F，如图图2甲所示，此 后物体的vt图图象如图图乙所示，取水平向右为为正方向，g取10 m/s2，则则( ) 图图2 A.物体与水平面间间的动动摩擦因数为为0.5 B.10 s末恒力F的瞬时时功率为为6 W C.10 s末物体在计时计时 起点左侧侧4 m处处 D.010 s内恒力F做功的平均功率为为0.6 W 答案 D 2.(多选选)如图图3，直立弹弹射装置的轻质弹轻质弹 簧顶顶端原来在O点，O与 管口P的距离为为2x0，现现将一个重力为为mg的钢钢珠置于弹弹簧顶顶端 ，再把弹弹簧压缩压缩 至M点，压缩压缩 量为为x0，释释放弹弹簧后钢钢珠被弹弹 出，钢钢珠运动动到P点时时的动动能为为4mgx0，不计计一切阻力，下列 说说法正确的是( ) 图图3 A.弹弹射过过程，弹弹簧和钢钢珠组组成的系统统机械能守恒 B.弹弹簧恢复原长时长时 ，弹弹簧的弹弹性势势能全部转转化为钢为钢 珠的动动能 C.钢钢珠弹弹射所到达的最高点距管口P的距离为为7x0 D.弹弹簧被压缩压缩 至M点时时的弹弹性势势能为为7mgx0 答案 AD 解析 弹弹射过过程中，对弹对弹 簧和钢钢珠组组成的系统统而言，只受重力 作用，故系统统机械能守恒，A正确；弹弹簧恢复原长时长时 ，钢钢珠的动动 能和势势能都增加，选项选项 B错误错误 ；钢钢珠运动动到P点时时，钢钢珠的动动 能增加到4mgx0，且竖竖直方向上钢钢珠位置升高了3x0，即重力势势 能增加量Ep3mgx0，故弹弹簧被压缩压缩 至M点时时的弹弹性势势能为为E 4mgx03mgx07mgx0，D正确；钢钢珠到达管口P点时动时动 能 为为4mgx0，当钢钢珠达到最大高度时时，动动能为为0，动动能转转化为为重 力势势能，则则上升的最高点与管口的距离h满满足mgh4mgx0，故 上升的最高点与管口的距离h4x0，C错误错误 。 3.(名师师改编编)如图图4所示，质质量mB3.5 kg的物体B通过过下端固 定在地面上的轻弹轻弹 簧与地面连连接，弹弹簧的劲劲度系数k100 N/m。轻绳轻绳 一端与物体B连连接，另一端绕过绕过 两个光滑的轻质轻质 小 定滑轮轮O1、O2后，与套在光滑直杆顶顶端E处处的质质量mA1.6 kg 的小球A连连接。已知直杆固定不动动，杆长长L为为0.8 m，且与 水平面的夹夹角37。初始时时使小球A静止不动动，与A相连连的 一段绳绳子保持水平，此时绳时绳 子中的张张力F为为45 N。已知EO1 0.5 m，重力加速度g取10 m/s2，绳绳子不可伸长长。现现将小球A 从静止释释放。 图图4 (1)求在释释放小球A之前弹弹簧的形变变量； (2)若直线线CO1与杆垂直，求小球A从静止运动动到C点的过过程中绳绳 子拉力对对小球A所做的功； (3)求小球A运动动到直杆底端D点时时的速度大小。 答案 (1)0.1 m (2)7 J (3)2 m/s 归纳总结归纳总结 解决功能关系问题应问题应 注意的三个问题问题 (1)分析清楚是什么力做功，并且清楚该该力做正功，还还是做负负功 ；根据功能之间间的对应对应 关系，判定能的转转化形式，确定能量之 间间的转转化情况。 (2)也可以根据能量之间间的转转化情况，确定是什么力做功，尤其 是可以方便计计算变变力做功的多少。 (3)功能关系反映了做功和能量转转化之间间的对应对应 关系，功是能量 转转化的量度和原因，在不同问题问题 中的具体表现现不同。 动动量定理和动动能定理的应应用 【真题题示例1】 (多选选)(2017全国卷，20)一质质量为为2 kg的物 块块在合外力F的作用下从静止开始沿直线线运动动。F随时间时间 t变变化的 图线图线 如图图5所示，则则( ) 图图5 A.t1 s时时物块块的速率为为1 m/s B.t2 s时时物块块的动动量大小为为4 kgm/s C.t3 s时时物块块的动动量大小为为5 kgm/s D.t4 s时时物块块的速度为为零 答案 AB 【真题题示例2】 (2017全国卷，24)为为提高冰球运动员动员 的加速 能力，教练员练员 在冰面上与起跑线线相距s0和s1(s1s0)处处分别设别设 置一个挡挡板和一面小旗，如图图6所示。训练时训练时 ，让让运动员动员 和冰 球都位于起跑线线上，教练员练员 将冰球以速度v0击击出，使冰球在冰 面上沿垂直于起跑线线的方向滑向挡挡板；冰球被击击出的同时时，运 动员动员 垂直于起跑线线从静止出发发滑向小旗。训练训练 要求当冰球到 达挡挡板时时，运动员动员 至少到达小旗处处。假定运动员动员 在滑行过过程 中做匀加速运动动，冰球到达挡挡板时时的速度为为v1。重力加速度为为 g。求： 图图6 (1)冰球与冰面之间间的动动摩擦因数； (2)满满足训练训练 要求的运动员动员 的最小加速度。 真题题感悟 1.高考考查查特点 (1)动动能定理是高考的必考热热点，运用动动量定理解决生活中的物 理问题问题 也已成为为高考的热热点。 (2)一般以生活中的物理问题问题 (如2017年全国卷第24以冰球运 动动)为为背景考查对动查对动 能定理的理解及应应用。 2.常见误见误 区及临临考提醒 (1)不清楚物体动动量变变化规规律是由合外力的冲量决定的，物体动动 能变变化规规律是由合外力的功决定的。 (2)不清楚动动能定理表达式是标标量式，动动量定理表达式是矢量式 。 预测1动能定理的应用 预测2动量定理的应用 预测3动能定理、动量定理的综合应用 1.(多选选)一物体静止在粗糙水平面上，某时时刻受到一沿水平方向 的恒定拉力作用开始沿水平方向做直线线运动动，已知在第1 s内 合力对对物体做的功为为45 J，在第1 s末撤去拉力，物体整个运 动过动过 程的vt图图象如图图7所示，g取10 m/s2，则则( ) 图图7 A.物体的质质量为为5 kg B.物体与水平面间间的动动摩擦因数为为0.1 C.第1 s内摩擦力对对物体做的功为为60 J D.第1 s内拉力对对物体做的功为为60 J 答案 BD 2.(多选选)(2017陕陕西省宝鸡鸡市高三教学质质量检测检测 )如图图8所示，用 高压压水枪喷枪喷 出的强力水柱冲击击右侧侧的煤层层。设设水柱直径为为D ，水流速度为为v，方向水平，水柱垂直煤层层表面，水柱冲击击煤 层层后水的速度为为零。高压压水枪枪的质质量为为M，手持高压压水枪枪操 作，进进入水枪枪的水流速度可忽略不计计，已知水的密度为为。下 列说说法正确的是( ) 图图8 答案 BC 3.如图图9所示，轻绳长为轻绳长为 l，竖竖直悬悬挂质质量为为M的摆摆 球，在最低点A经经两次打击击后到达圆圆周最高点C， 若第一次平均打击击力为为10 N，摆摆球恰升到水平位 置OB处处，则则第二次平均打击击力至少应该为应该为 多大， 才能使摆摆球上升到最高点？(设设两次打击时间击时间 相等 且极短) 图图9 归纳总结归纳总结 1.应应用动动能定理解题应题应 抓好“一个过过程、两个状态态、四个关注” (1)一个过过程：明确研究过过程，确定这这一过过程研究对对象的受 力情况和位置变变化或位移信息。 (2)两个状态态：明确研究对对象的始、末状态态的速度或动动能情 况。 (3)四个关注： 建立运动动模型，判断物体做了哪些运动动。 分析各个运动过动过 程中物体的受力和运动动情况。 抓住运动动模型之间间的联联系纽带纽带 ，如速度、加速度、位移 ，确定初、末状态态。 根据实际实际 情况分阶阶段或整体利用动动能定理列式计计算。 2.使用动动量定理的注意事项项 (1)动动量定理不仅仅适用于恒力，也适用于变变力。这这种情况下， 动动量定理中的力F应应理解为变为变 力在作用时间时间 内的平均值值。 (2)动动量定理的表达式是矢量式，运用它分析问题时问题时 要特别别注 意冲量、动动量及动动量变变化量的方向，公式中的F是物体或系统统 所受的合力。 动动量观观点和能量观观点的综综合应应用 【真题题示例1】 (2017全国卷，14)将质质量为为1.00 kg的模型火 箭点火升空，50 g燃烧烧的燃气以大小为为600 m/s的速度从火箭 喷喷口在很短时间时间 内喷喷出。在燃气喷喷出后的瞬间间，火箭的动动量 大小为为(喷喷出过过程中重力和空气阻力可忽略)( ) A.30 kgm/s B.5.7102 kgm/s C.6.0102 kgm/s D.6.3102 kgm/s 解析 设设火箭的质质量为为m1，燃气的质质量为为m2。由题题意可知，燃 气的动动量p2m2v250103600 kgm/s30 kgm/s。根据 动动量守恒定律可得0m1v1m2v2，则则火箭的动动量大小为为p1 m1v1m2v230 kgm/s，所以A正确，B、C、D错误错误 。 答案 A 【真题题示例2】 (2017天津理综综，10)如图图10所示 ，物块块A和B通过过一根轻质轻质 不可伸长长的细绳细绳 相连连 ，跨放在质质量不计计的光滑定滑轮轮两侧侧，质质量分 别为别为 mA2 kg、mB1 kg。初始时时A静止于水 平地面上，B悬悬于空中。现现将B竖竖直向上再举举高h 1.8 m(未触及滑轮轮)，然后由静止释释放。一段时时 间间后细绳绷细绳绷 直，A、B以大小相等的速度一起运 动动，之后B恰好可以和地面接触。取g10 m/s2 ，空气阻力不计计。求： 图图10 (1)B从释释放到细绳刚绷细绳刚绷 直时时的运动时间动时间 t； (2)A的最大速度v的大小； (3)初始时时B离地面的高度H。 答案 (1)0.6 s (2)2 m/s (3)0.6 m 真题题感悟 1.高考考查查特点 (1)动动量守恒定律的应应用是高考热热点，碰撞模型、反冲运动动 是动动量守恒定律的基础础与核心模型。 (2)熟悉掌握并灵活应应用动动量守恒的条件，掌握常见见的碰撞 模型及规规律是突破该该考点的关键键。 2.常见误见误 区及临临考提醒 (1)对动对动 量守恒条件理解不准确。 (2)注意物理模型的构建。如天津卷第10题题，绳绳子绷绷直瞬 间间，两物块获块获 得共同速度，可等效于发发生完全非弹弹性碰撞 。 预测1动量守恒定律的应用 预测2与动量守恒定律相关的临界问题 预测3动量观点和能量观点的综合应用 1.(2017云南玉溪一中模拟拟)在一水平支架上放置一个质质量m1 0.98 kg的小球A，一颗质颗质 量为为m020 g的子弹弹以v0300 m/s的水平速度击击中小球A并留在其中。之后小球A水平抛出恰 好落入迎面驶驶来的沙车车中，已知沙车车的质质量m22 kg，沙车车 的速度v12 m/s，水平面光滑，不计计小球与支架间间的摩擦。 图图11 (1)若子弹弹打入小球A的过过程用时时t0.01 s，求子 弹弹与小球间间的平均作用力大小； (2)求最终终沙车车B的速度。 图图12 (1)B、C碰撞刚结刚结 束时时的瞬