高考物理总复习 第七章 第2课 研究小滑块与长木板(车)相对运动模型课件.ppt

第二单元专题 动量守恒定律的应用第2课研究小滑块与长木板 车 相对运动模型 第七章动量守恒定律及其应用 知能要求与高考展望 1 掌握动量守恒与功能关系结合解决小滑块与长木板 车 相对运动问题的分析方法 2 考查题型齐全 以综合题为主 往往是高考最后一题的命题热点 课前自修 解决动力学问题的三大观点解决动力学问题的三大观点是 和 1 力的观点是利用牛顿运动定律 将物体的 情况与物体的 情况联系起来 它们之间是 关系 联系它们的桥梁是 力的观点 动量的观点 能量的观点 受力 运动 瞬时对应 加速度 2 能量的观点是利用动能定理和功能原理将物体的 与 联系起来 当除重力与弹力外没有其他力做功时 保持不变 这就是机械能守恒定律 能量在转移与转化过程中总量保持不变 这就是 定律 功是力对 的积累效果 所以能量观点就是从力对位移的积累效果方面来研究力学问题的 能量变化 做功 机械能 能量守恒 位移 3 动量的观点是利用不受外力或所受的合外力为零时 动量将保持不变 这就是 定律 它对物体之间相对运动的速度过渡起着很重要的 作用 动量守恒 纽带 重难突破 1 动量守恒的原则在小滑块与长木板 车 相对运动问题中 地面 或水平面 都是光滑的 因为它们之间相对运动的时间较长 不像碰撞那样很短 只有这样 才能符合动量定恒的条件 而地面 或水平面 不光滑 则要用牛顿第二定律和运动学解答 难度较大 高考较少出现 2 摩擦力做功的处理一对滑动摩擦力做功的过程中 既有通过摩擦力做功 将部分机械能从一个物体转移到另一个物体 又有部分机械能转化为内能 对于单个物体 要用动能定理列式 计算各个物体对地运动的位移 对于系统 要用功能关系列式 计算系统损失的机械能即等于系统获得的内能 而这个内能又恰好等于滑动摩擦力与相对位移的乘积 3 这类问题的解题方法 1 受力分析和物体相对运动过程的分析 2 相对运动过程的作图 3 参考系的选择 4 动量守恒定律的运用 5 摩擦力做功与动能之间的关系 6 能量守恒定律的运用 题型探究 题型一 探索 滑块与长木板 或长板车 的相对运动 问题 例1 如图所示 一质量为m的长木板 静止在光滑水平桌面上 一个质量为m的滑块 视为质点 以水平速度v0从长木板一端开始在木板上滑动 直到离开木板 滑块刚离开木板时的速度为 若把木板固定在水平桌面上 其他条件相同 求滑块离开长木板时的速度u 解析 设第一次滑块离开木板时 木板速度为v 由系统动量守恒 有mv0 m mv 设滑块与木板间的摩擦力为f 由能量守恒定律 有 fl mv02 m 2 mv2 当木板固定时 滑块与木板间的摩擦力f不变 滑块相对木板滑过的距离相等 为板长l 应用动能定理 有 fl mv02 mu2 联立得 u 答案 方法点窍 这类问题就是滑块与长木板重叠 通过滑动摩擦实现系统机械能部分转化为内能的问题 解答的关键是弄清物理过程 建立清晰图景 然后针对系统的整个过程进行研究 系统处理时要采用动量和能量守恒 个体处理时要采用动能定理 题型二 滑块与长木板的相对运动 仅是题的 中间过程 例2 如图所示 质量m 1kg的小物块p从半径r 0 8m的光滑的固定的圆弧顶点由静止释放 滑上质量m 1kg 高h 0 8m 长l 1m的小车q的左端 小车放置于光滑水平地面上 已知小物块与小车上表面的动摩擦因数 0 3 g取10m s2 问小物块p能否从小车q的右端飞出 若能 求小物块p落地时与小车右端的水平距离s 解析 设小物块p滑上小车左端时的速度为v1 根据机械能守恒定律 有 mgr mv12 解得 v1 4m s 小物块p在小车q的上表面滑动的过程中 受滑动摩擦力作用 p做减速运动 q做加速运动 设p滑至小车右端时的速度为vp 小车的速度为vq 相对运动过程中p q构成的系统所受合外力为零 动量守恒 有 mv1 mvp mvq 相对运动过程中系统的能量守恒 有 mgl mv12 mvp2 mvq2 联立并代入已知数据解得 vp 3m s vq 1m s vp 1m s vq 3m s不合理 舍去 因vp vq 故小物块p从小车q的右端飞出 小物块p能从小车q的右端飞出 然后做平抛运动 根据平抛运动的规律 在竖直方向上 有 h gt2 代入数据解得 t 0 4s 在水平方向上 有 sp vpt 1 2m 在小物块做平抛运动的时间内小车向右的位移sq vqt 0 4m 由此可得小物块p落地时与小车右端的水平距离s sp sq 0 8m 答案 能0 8m 方法点窍 小滑块与长木板 车 的相对运动仅是物理过程中的一部分 前后各接一至二段其他形式的运动 即一体多段 其中包含直线运动 平抛运动 圆周运动等模型 这是广东新高考的命题特点 只要逐段分析 利用各种运动规律公式解答 就能很好地完成这些试题 题型三 滑块 木板模型 问题 例3 2011 海南 一质量为2m的物体p静止于光滑水平地面上 其截面如图所示 图中ab为粗糙的水平面 长度为l bc为一光滑斜面 斜面和水平面通过与ab和bc均相切的长度可忽略的光滑圆弧连接 现有一质量为m的木块以大小为v0的水平初速度从a点