2020版高考物理总复习第六章专题探究六动力学、动量和能量观点的综合应用课件.pptx

专题探究六 动力学、动量和能量观点的综合 应用,考点研析,素养提升,考点研析 核心探究重难突破,考点一 碰撞类问题的综合分析,力学研究的是物体的受力与运动变化的关系,其知识脉络如下表:,【典例1】 (2019四川绵阳模拟)如图所示,半径为R的四分之三光滑圆轨道竖直放置,CB是竖直直径,A点与圆心等高,有小球b静止在轨道底部,小球a自轨道上方某一高度处由静止释放,自A点与轨道相切进入竖直圆轨道,a,b小球直径相等,质量之比为31,两小球在轨道底部发生弹性正碰后小球b经过C点水平抛出落在离C点水平距离为2R的地面上,重力加速度为g,不计空气阻力,小球均可视为质点.求: (1)小球b碰后瞬间的速度; (2)小球a经A点时速度的大小和碰后在轨道中能上升的最大高度.,运动过程图示,题组训练,1.如图所示,用轻弹簧相连的质量均为2 kg的A,B两物块均以v=6 m/s的速度在光滑水平地面上向右运动,弹簧处于原长,质量为4 kg的物块C静止在前方,B与C碰撞后二者粘在一起运动.在以后的运动中,求:,解析:(1)当A,B,C三者的速度相等时弹簧的弹性势能最大.由于A,B,C三者组成的系统动量守恒,有(mA+mB)v=(mA+mB+mC)vA代入数据解得vA=3 m/s.,(1)当弹簧的弹性势能最大时,物块A的速度大小; (2)弹性势能的最大值;,答案:见解析,(3)物块A是否有可能向左运动,说明理由.,答案:见解析,2.(2019陕西西安一中月考)如图,上侧足够长的水平传送带始终以大小为v= 3 m/s的速度向左运动,传送带上有一质量为M=2 kg的小木盒B,B与传送带之间的动摩擦因数为=0.3.开始时,B与传送带之间保持相对静止.先后相隔t= 3 s有两个质量为m=1 kg的光滑小球A自传送带的左端出发,以v0=15 m/s的速度在传送带上向右运动.第1个球与木盒相遇后,球立即进入盒中与盒保持相对静止,第2个球出发后历时t1= s而与木盒相遇(取g=10 m/s2).求:,(1)第1个球与木盒相遇后瞬间,两者共同运动的速度多大?,解析:(1)设第1个球与木盒相遇后瞬间,两者共同运动的速度为v1, 根据动量守恒定律有mv0-Mv=(m+M)v1, 代入数据,解得v1=3 m/s. 答案:(1)3 m/s,(2)第1个球出发后经过多长时间与木盒相遇?,答案:(2)0.5 s,(3)自木盒与第1个球相遇至与第2个球相遇的过程中,由于木盒与传送带间的摩擦而产生的热量是多少?,答案:(3)54 J,考点二 多过程问题的综合分析,力学规律的选用原则 (1)如果要列出各物理量在某一时刻的关系式,可用牛顿第二定律. (2)研究某一物体受到力的持续作用而发生运动状态改变时,一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移的问题)去解决问题. (3)若研究的对象为一物体系统,且它们之间有相互作用,一般用两个守恒定律去解决问题,但必须注意研究的问题是否满足守恒的条件. (4)在涉及相对位移问题时优先考虑能量守恒定律,即系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量,也即转变为系统内能的量. (5)在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理过程中,必须注意到一般这些过程中均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化.这种问题由于作用时间都极短,故动量守恒定律一般能派上大用场.,【典例2】 (2018辽宁大连一模)如图所示,固定的光滑曲面与长度L=1 m的水平传送带BC平滑连接,传送带以v=1 m/s的速度运行.质量m1=1 kg的物块甲(可视为质点)从曲面上高h=1 m的A点由静止释放,物块甲与传送带之间的动摩擦因数=0.2.传送带右侧光滑水平地面上有一个四分之一光滑圆轨道状物体乙,物体乙的质量m2=3 kg,重力加速度g=10 m/s2.求: (1)甲第一次运动到C点的速度大小; (2)甲第二次运动到C点的速度大小; (3)甲第二次到C点后,经多长时间再次到达C点?,审题指导,答案:(1)4 m/s (2)2 m/s (3)2.25 s,题组训练,1.(2019山东菏泽一中月考)如图所示,质量为m1=3 kg的二分之一光滑圆弧形轨道ABC与一质量为m2=1 kg的物块P紧靠着(不粘连)静置于光滑水平面上,B为半圆轨道的最低点,AC为轨道的水平直径,轨道半径R=0.3 m.一质量为m3=2 kg的小球(可视为质点)从圆弧轨道的A处由静止释放,g取10 m/s2,求:,(1)小球第一次滑到B点时的速度v1;,答案:(1)2 m/s 方向向右,(2)小球第一次经过B点后,相对B能上升的最大高度h.,答案:(2)0.27 m,2.(2019山东济宁模拟)如图所示,一条竖直的由圆管制成的圆轨道,底端分别与两侧的直轨道相切,半径R=0.5 m,物块A以v0=6 m/s的速度滑入圆轨道,滑过最高点Q,再沿圆轨道滑出后,与直轨上P处静止的物块B碰撞,碰后粘在一起运动,P点左侧轨道光滑,右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列,每段长度都为L=1 m,物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为=0.1,A,B的质量均为m=1 kg(重力加速度g取10 m/s2,A,B可视为质点,碰撞时间极短).,(1)求A滑过Q点时的速度大小v和受到的弹力大小FN;,答案:(1)4 m/s 22 N,(2)若碰后AB最终停止在第k个粗糙段上,求k的数值;,答案:(2)5,(3)求碰后AB滑至第n个(nk)光滑段上的速度vn与n的关系式.,考点三 “滑块滑板”问题的综合分析,“滑块滑板”模型作为力学的基本模型经常出现,解决该类题目需要综合应用直线运动、牛顿运动定律、动量守恒定律及功能关系的有关知识.这类问题可分为两类: (1)没有外力参与,滑板放在光滑水平面上,滑块以一定速度在滑板上运动,滑块与滑板组成的系统动量守恒,注意滑块若不滑离滑板,最后二者具有共同速度.摩擦力在相对路程所做的功等于系统动能的损失,即Ffs相对=Ek. (2)系统受到外力,这时一般对滑块和滑板隔离分析,画出它们运动的示意图,应用牛顿运动定律、运动学公式、动量定理、动量守恒定律及功能关系求解.,【典例3】 (2018河南三市二模)如图所示,长木板B的质量为m2=1.0 kg,静止放在粗糙的水平地面上,质量为m3=1.0 kg的物块C(可视为质点)放在长木板的最右端.一个质量为m1=0.5 kg的物块A从距离长木板B左侧l=9.5 m处,以速度v0= 10 m/s向着长木板运动.一段时间后物块A与长木板B发生弹性正碰(时间极短),之后三者发生相对运动,整个过程物块C始终在长木板上.已知物块A及长木板与地面间的动摩擦因数均为1=0.1,物块C与长木板间的动摩擦因数2=0.2,物块C与长木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2,求:,(1)碰后瞬间物块A和长木板B的速度;,答案:(1)-3 m/s 6 m/s,(2)长木板B的最小长度和物块A离长木板左侧的最终距离.,答案:(2)3 m 10.5 m,方法技巧,“滑块滑板”模型解题指导 (1)应用系统的动量守恒. (2)在涉及滑块或滑板的时间时,优先考虑用动量定理. (3)在涉及滑块或滑板的位移时,优先考虑用动能定理. (4)在涉及滑块的相对位移时,优先考虑用系统的能量守恒. (5)滑块恰好不相对滑动时,滑块与滑板达到共同速度.,题组训练,1.(2018湖南长郡中学高三一模)(多选)如图所示,质量为M的长木板静止在光滑水平面上,上表面OA段光滑,AB段粗糙且长为l,左端O处固定轻质弹簧,右侧用不可伸长的轻绳连接于竖直墙上,轻绳所能承受的最大拉力为F.质量为m的小滑块以速度v从A点向左滑动压缩弹簧,弹簧的压缩量达最大时细绳恰好被拉断,再过一段时间后长木板停止运动,小滑块恰未掉落,则( ),ABD,2.(2019湖南长沙模拟)如图所示,光滑的水平面上有一木板,在其左端放有一重物,右方有一竖直的墙,重物的质量为木板质量的2倍,重物与木板间的动摩擦因数为=0.2.使木板与重物以共同的速度v0=6 m/s向右运动,某时刻木板与墙发生弹性碰撞,碰撞时间极短.已知木板足够长,重物始终在木板上,重力加速度g取10 m/s2.求木板从第一次与墙碰撞到第二次与墙碰撞所经历的时间.,答案:4 s,素养提升 学科素养演练提升,高考模拟,(1)水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小;,(2)小球到达A点时动量的大小;,(3)小球从C点落至水平轨道所用的时间.,2.(2018安徽芜湖一模)如图所示,水平地面上静止放置一辆小车A,质量mA=4 kg,上表面光滑,小车与地面间的摩擦力极小,可以忽略不计.可视为质点的物块B置于A的最右端,B的质量mB=2 kg,现对A施加一个水平向右的恒力F=10 N,A运动一段时间后,小车左端固定的挡板与B发生碰撞,碰撞时间极短,碰后A,B粘合在一起,共同在F的作用下继续运动,碰撞后经时间t=0.6 s,二者的速度达到 v=2 m/s,求:,(1)A开始运动时加速度a的大小; (2)A,B碰撞后瞬间的共同速度v1的大小;,解析:(1)以A为研究对象,由牛顿第二定律得F=mAa, 代入数据解得a=2.5 m/s2. (2)对A,B碰撞后共同运动t=0.6 s的过程中,由动能定理得Ft=(mA+mB)v-(mA+mB)v1, 代入数据解得v1=1 m/s. 答案:(1)2.5 m/s2 (2)1 m/s,(3)A的上表面长度l.,答案:(3)0.45 m,3.(2019山东沂水一中模拟)如图所示,半径R1=1 m的四分之一光滑圆弧轨道AB与平台BC在B点平滑连接,半径R2=0.8 m的四分之一圆弧轨道上端与平台C端连接,下端与水平地面平滑连接,质量m=1 kg的乙物块放在平台BC的右端C点,将质量也为m的甲物块在A点由静止释放