2013届高考物理一轮总复习.ppt

1 第3讲力学三大基本规律的综合应用 第六章 动量 2 一 力的三个作用效果与五个规律 3 4 5 二 一般解题步骤解决力学问题有三大途径 其中用动量的观点和能量的观点解决力学问题 是我们的首选 特别是对于变力作用或曲线运动问题 不涉及运动过程的细节 不涉及加速度 更显示出这两大观点的优越性 动量观点包括 动量定理 动量守恒定律 能量观点包括 动能定理 机械能守恒定律 能量转化与守恒定律 或功能关系 6 其中功和能的关系又包含 合外力做功与物体动能的关系 即动能定理 重力做功与重力势能的关系 电场力做功与电势能的关系 重力弹力之外的力做功与机械能转化的关系 滑动摩擦力做功与产生内能的关系 动量和能量是高考中的必考知识点 考查题型多样 考查角度多变 大部分试题都与牛顿定律 曲线运动 电磁学知识相互联系 7 综合出题 其中所涉及的物理情境往往比较复杂 对学生的分析综合能力 推理能力和利用数学工具解决物理问题的能力要求较高 常常需要将动量知识和机械能知识结合起来考虑 有的物理情景设置新颖 有的贴近于学生的生活实际 特别是多次出现动量守恒和能量守恒相结合的综合计算题 在复习中要注意定律的适用条件 掌握几种常见的物理模型 8 一般解题步骤如下 9 三 常见的力学模型及其结论 10 11 12 四 如何选择 处理方法 研究某一物体所受力的瞬时作用与物体运动状态的关系 或涉及加速度 时 一般用力的观点解决问题 研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时 一般选用动量定理 涉及功和位移时优先考虑动能定理 若研究的对象为一物体系统 且它们之间有相互作用时 优先考虑两大守恒定律 特别是出现相对路程的则优先考虑能量守恒定律 13 一般来说 用动量观点和能量观点比用力的观点解题简便 因此在解题时优先选用这两种观点 但在涉及加速度问题时就必须用力的观点 有些问题 用到的观点不止一个 特别像高考中的一些综合题 常用动量观点和能量观点联合求解 或用动量观点与力的观点联合求解 有时甚至三种观点都采用才能求解 因此 三种观点不要绝对化 14 2009年中国女子冰壶队首次获得了世界锦标赛冠军 这引起了人们对冰壶运动的关注 冰壶在水平冰面上的一次滑行可简化为如下过程 如图6 3 1 运动员将静止于O点的冰壶 视为质点 沿直线OO 推到A点放手 此后冰壶沿AO 滑行 最后停于C点 已知冰面和冰壶间的动摩擦因数为 冰壶质量为m AC L CO r 重力加速度为g 图6 3 1 15 1 求冰壶在A点的速率 2 求冰壶从O点到A点的运动过程中受到的冲量大小 3 若将BO 段冰面与冰壶间的动摩擦因数减小为0 8 原只能滑到C点的冰壶能停于点O 求A点与B点之间的距离 动能定理 动量定理 16 1 由得 2 由I mvA 0 将vA代入得 3 由将vA代入得s L 4r 17 柴油打桩机的重锤由汽缸 活塞等若干部件组成 汽缸与活塞间有柴油与空气的混合物 在重锤与桩碰撞的过程中 通过压缩使混合物燃烧 产生高温高压气体 从而使桩向下运动 锤向上运动 现把柴油打桩机和打桩过程简化如下 图6 3 2 18 如图6 3 2所示 柴油打桩机重锤的质量为m 锤在桩帽以上高度为h处 如图甲 从静止开始沿竖直轨道自由落下 打在质量为M 包括桩帽 的钢筋混凝土桩子上 同时 柴油燃烧 产生猛烈推力 锤和桩分离 这一过程的时间极短 随后 桩在泥土中向下移动一距离l 已知锤反跳后到达最高点时 锤与已停下的桩帽之间的距离也为h 如图乙 19 已知m 1 0 103kg M 2 0 103kg h 2 0m l 0 20m 重力加速度g 10m s2 混合物的质量不计 设桩向下移动的过程中泥土对桩的作用力F是恒力 求此力的大小 不计空气阻力 20 解答本题的关键是要分析 理解题意 理清物理过程 本题中锤经历了自由落体 碰撞 竖直上抛三个过程 桩经历了碰撞 减速下降两个过程 其中 锤桩的碰撞过程是属于 瞬时强内力作用 过程 满足动量守恒 为了求出锤的碰后速度 我们要结合动量守恒定律与机械能守恒定律求解 而桩的下降过程可利用动能定理列式 锤自由下落 碰桩前速度v1向下 据自由落体运动规律知 21 碰后 已知锤上升高度为 h l 据竖直上抛运动规律知 设碰后桩的速度为V 方向向下 在碰撞过程满足动量守恒 mv1 MV mv2 22 桩下降的过程中 根据功能关系 由 式得 代入数值 得 F 2 1 105N 23 下雪天 卡车在笔直的高速公路上匀速行驶 司机突然发现前方停着一辆故障车 他将刹车踩到底 车轮被抱死 但卡车仍向前滑行 并撞上故障车 且推着它共同滑行了一段距离l后停下 事故发生后 经测量 卡车刹车时与故障车距离为L 撞车后共同滑行的距离假定两车轮胎与雪地之间的动摩擦因数相同 已知卡车质量M为故障车质量m的4倍 24 1 设卡车与故障车相撞前的速度为v1 两车相撞后的速度变为v2 求 2 卡车司机至少在距故障车多远处采取同样的紧急刹车措施 事故就能免于发生 动能定理 动量守恒定律 1 由碰撞过程动量守恒Mv1 M m v2 则 25 2 设卡车刹车前速度为v0 轮胎与雪地之间的动摩擦因数为 两车相撞前卡车动能变化 碰撞后两车共同向前滑动 动能变化 由 式v02 v12 2 gL 26 由 式v22 2 gl又因 得v02 3 gL如果卡车滑到故障车前就停止 由 故这意味着卡车司机在距故障车至少处紧急刹车 事故就能够免于发生 27 如图6 3 3所示 一质量为M的平板车B放在光滑水平面上 在其右端放一质量为m的小木块A m M A B间动摩擦因数为 现给A和B以大小相等 方向相反的初速度v0 使A开始向左运动 B开始向右运动 最后A刚好没有滑离B 求 28 1 A B最后的速度大小和方向 2 从地面上看 小木块向左运动到离出发点最远处时 平板车向右运动的位移大小 图6 3 3 29 1 A刚好没有滑离B板 表示当A滑到B板的最左端时 A B具有相同的速度 设此速度为v A和B的初速度的大小为v0 则据动量守恒定律可得 Mv0 mv0 M m v解得 方向水平向右 30 2 从地面上看 小木块向左运动到离出发点最远处时 木块速度为零 平板车速度为v 由动量守恒定律得 Mv0 mv0 Mv 这一过程平板车向右运动s 解得 31 如图6 3 4所示 两个完全相同的质量为m的木板A B置于水平地面上 它们的间距s 2 88m 质量为2m 大小可忽略的物块C置于A板的左端 C与A之间的动摩擦因数为 1 0 22 A B与水平地面之间的动摩擦因数为 2 0 10 最大静摩擦力可以认为等于滑动摩擦力 开始时 三个物体处于静止状态 32 现给C施加一个水平向右 大小为的恒力F 假定木板A B碰撞时间极短且碰撞后粘连在一起 要使C最终不脱离木板 每块木板的长度至少应为多少 动能定理 动量守恒定律 图6 3 4 33 设A C之间的滑动摩擦力大小为f1 A与水平地面之间的滑动摩擦力大小为f2因为 1 0 22 2 0 10所以 且 所以一开始A和C保持相对静止 在F的作用下向右加速运动 有 34 A B两木板碰撞瞬间 内力的冲量远大于外力的冲量 由动量守恒定律得mv1 m m v2 碰撞结束后到三个物体达到共同速度的相互作用过程中 设木板向前移动的位移为s1 选三个物体构成的整体为研究对象 外力之和为零 则 35 2mv1 m m v2 2m m m v3 f3 2 2m m m g F 对C物体 由动能定理 由以上各式 再代入数据可得l 0 3m 36 两质量分别为M1和M2的劈A和B 高度相同 放在光滑水平面上 A和B的倾斜面都是光滑曲面 曲面下端与水平面相切 如图6 3 5所示 一质量为m的物块位于劈A的倾