2021届高考物理一轮复习第六章碰撞与动量守恒专题力学观点的综合应用课件粤教版

1、专题力学观点的综合应用专题力学观点的综合应用1.解动力学问题的三个基本观点解动力学问题的三个基本观点(1)力的观点：运用牛顿运动定律结合运动学知识解题，可处理匀变速运动问力的观点：运用牛顿运动定律结合运动学知识解题，可处理匀变速运动问题。题。(2)能量观点：用动能定理和能量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。能量观点：用动能定理和能量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。(3)动量观点：用动量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。动量观点：用动量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。动量观点与动力学观点的综合应用动量观点与动力学观点的综合应用2.力学中的五大规律力学中的五大规律3.规律的选用

2、规律的选用(1)认真审题，明确题目所述的物理情境，确定研究对象。认真审题，明确题目所述的物理情境，确定研究对象。(2)分析研究对象的受力情况、运动状态以及运动状态的变化过程，作草图。分析研究对象的受力情况、运动状态以及运动状态的变化过程，作草图。(3)根据运动状态的变化规律确定解题观点，选择适用规律：根据运动状态的变化规律确定解题观点，选择适用规律：若用力的观点解题，要认真分析运动状态的变化，关键是求出加速度；若用力的观点解题，要认真分析运动状态的变化，关键是求出加速度；若用两大定理求解，应确定过程的始、末状态的动量若用两大定理求解，应确定过程的始、末状态的动量(动能动能)，分析并求出过程，分

3、析并求出过程中的冲量中的冲量(功功)；若可判断研究对象在某运动过程中满足动量守恒或机械能守恒的条件，则可根若可判断研究对象在某运动过程中满足动量守恒或机械能守恒的条件，则可根据题意选择合适的始、末状态，列守恒关系式，一般这两个守恒定律多用于求研据题意选择合适的始、末状态，列守恒关系式，一般这两个守恒定律多用于求研究对象在末状态时的速度究对象在末状态时的速度(率率)。(4)根据选择的规律列式，有时还需要挖掘题目中的其他条件根据选择的规律列式，有时还需要挖掘题目中的其他条件(如隐含条件、临界条如隐含条件、临界条件、几何关系等件、几何关系等)并列出辅助方程。并列出辅助方程。(5)代入数据，计算结果。

4、代入数据，计算结果。【例【例1】 (2018全国全国卷，卷，24)汽车汽车a在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发在水平冰雪路面上行驶。驾驶员发现其正前方停有汽车现其正前方停有汽车b，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车b。两。两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图1所示，碰撞后所示，碰撞后b车向前滑动车向前滑动了了4.5 m，a车向前滑动了车向前滑动了2.0 m。已知。已知a和和b的质量分别为的质量分别为2.0103 kg和和1.5103 kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰

5、撞时，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g10 m/s2。求：。求：图图1(1)碰撞后的瞬间碰撞后的瞬间b车速度的大小；车速度的大小；(2)碰撞前的瞬间碰撞前的瞬间a车速度的大小。车速度的大小。解析解析(1)设设b车的质量为车的质量为mb，碰后加速度大小为，碰后加速度大小为ab。根据牛顿第二定律有。根据牛顿第二定律有mbgmbab式中式中是汽车与路面间的动摩擦因数。是汽车与路面间的动摩擦因数。设碰撞后瞬间设碰撞后瞬间b车速度的大小为车速度的大小为vb，碰撞后滑行的距离为，碰撞后滑行的距离为sb。由运动学公式有。由运动学公式有v

6、b22absb联立联立式并利用题给数据得式并利用题给数据得vb3.0 m/s。(2)设设a车的质量为车的质量为ma，碰后加速度大小为，碰后加速度大小为aa。根据牛顿第二定律有。根据牛顿第二定律有magmaaa设碰撞后瞬间设碰撞后瞬间a车速度的大小为车速度的大小为va，碰撞后滑行的距离为，碰撞后滑行的距离为sa。由运动学公式有。由运动学公式有va22aasa设碰撞前的瞬间设碰撞前的瞬间a车速度的大小为车速度的大小为va。两车在碰撞过程中动量守恒，有。两车在碰撞过程中动量守恒，有mavamavambvb联立联立式并利用题给数据得式并利用题给数据得va4.25 m/s4.3 m/s 。答案答案(1)

7、3.0 m/s(2)4.3 m/s1.(多选多选)从从2017年年6月月5日起至年底，兰州交警采取五项措施部署预防较大道路交日起至年底，兰州交警采取五项措施部署预防较大道路交通事故工作。在交通事故中，汽车与拖车脱钩有时发生。如图通事故工作。在交通事故中，汽车与拖车脱钩有时发生。如图2所示，质量为所示，质量为m的汽车带着质量为的汽车带着质量为m的拖车在平直公路上以加速度的拖车在平直公路上以加速度a匀加速前进，当速度为匀加速前进，当速度为v0时拖车突然与汽车脱钩，到拖车停下瞬间司机才发现。若汽车的牵引力一直时拖车突然与汽车脱钩，到拖车停下瞬间司机才发现。若汽车的牵引力一直未变，车与路面间的动摩擦因

8、数为未变，车与路面间的动摩擦因数为，那么从脱钩到拖车刚停下的过程中，下，那么从脱钩到拖车刚停下的过程中，下列说法正确的是列说法正确的是()图图2答案答案cd2.如图如图3所示，质量为所示，质量为m的的b球用长为球用长为h的细绳悬挂于水平轨道的细绳悬挂于水平轨道bc的出口的出口c处，质处，质量也为量也为m的小球的小球a从距从距bc高高h的的a处由静止释放，沿光滑轨道处由静止释放，沿光滑轨道abc滑下，在滑下，在c处处与与b球发生正碰并与球发生正碰并与b粘在一起。已知粘在一起。已知bc轨道距地面有一定的高度，悬挂轨道距地面有一定的高度，悬挂b球的球的细绳能承受的最大拉力为细绳能承受的最大拉力为2.

9、8mg。则：。则：图图3(1)a球与球与b球碰前瞬间的速度多大？球碰前瞬间的速度多大？(2)a、b两球碰后，细绳是否会断裂？两球碰后，细绳是否会断裂？(要求通过计算回答要求通过计算回答)(2)设碰后设碰后b球的速度为球的速度为v，a、b碰撞过程中动量守恒，则碰撞过程中动量守恒，则mvc(mm)v解得解得ft3mg因因ft2.8mg，故细绳会断裂。，故细绳会断裂。【例【例2】 (20分分)(2019全国全国卷，卷，25)竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接，小物块过一小段光滑圆弧平滑连接，小物块b静止于水平轨道的最左端，如图静止

10、于水平轨道的最左端，如图4(a)所示。所示。t0时刻，小物块时刻，小物块a在倾斜轨道上从静止开始下滑，一段时间后与在倾斜轨道上从静止开始下滑，一段时间后与b发生弹性碰撞发生弹性碰撞(碰撞时间极短碰撞时间极短)；当；当a返回到倾斜轨道上的返回到倾斜轨道上的p点点(图中未标出图中未标出)时，速度减为时，速度减为0，此时，此时对其施加一外力，使其在倾斜轨道上保持静止。物块对其施加一外力，使其在倾斜轨道上保持静止。物块a运动的运动的vt图象如图图象如图(b)所所示，图中的示，图中的v1和和t1均为未知量。已知均为未知量。已知a的质量为的质量为m，初始时，初始时a与与b的高度差为的高度差为h，重，重力加

11、速度大小为力加速度大小为g，不计空气阻力。，不计空气阻力。动量观点与能量观点的综合应用动量观点与能量观点的综合应用图图4(1)求物块求物块b的质量；的质量；(2)在图在图4(b)所描述的整个运动过程中，求物块所描述的整个运动过程中，求物块a克服摩擦力所做的功；克服摩擦力所做的功；(3)已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等。在物块已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等。在物块b停止运动后，改变物块与轨停止运动后，改变物块与轨道间的动摩擦因数，然后将道间的动摩擦因数，然后将a从从p点释放，一段时间后点释放，一段时间后a刚好能与刚好能与b再次碰上。求改再次碰上。求改变前后动摩擦因数的比值。变前后动摩擦

12、因数的比值。(2)在题图在题图(b)所描述的运动中，设物块所描述的运动中，设物块a与轨道间的滑动摩擦力大小为与轨道间的滑动摩擦力大小为f，下滑过程，下滑过程中所走过的路程为中所走过的路程为s1，返回过程中所走过的路程为，返回过程中所走过的路程为s2，p点的高度为点的高度为h，整个过程中，整个过程中克服摩擦力所做的功为克服摩擦力所做的功为w。1.(多选多选)如图如图5，两质量分别为，两质量分别为m11 kg和和m24 kg的小球在光滑水平面上相向而的小球在光滑水平面上相向而行，速度分别为行，速度分别为v14 m/s和和v26 m/s，发生碰撞后，系统损失的机械能可能，发生碰撞后，系统损失的机械能

13、可能为为 ()图图5a.25 j b.35 jc.45 j d.55 j答案答案ab2.(2018全国全国卷，卷，24)一质量为一质量为m的烟花弹获得动能的烟花弹获得动能e后，从地面竖直升空。当后，从地面竖直升空。当烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两烟花弹上升的速度为零时，弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分，两部分获得的动能之和也为部分获得的动能之和也为e，且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短，重力加速，且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短，重力加速度大小为度大小为g，不计空气阻力和火药的质量。求：，不计空气阻力和火药的质量。求：(1)烟花弹从地面开始上升到弹中

14、火药爆炸所经过的时间；烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间；(2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为设烟花弹从地面开始上升到火药爆炸所用的时间为t，由运动学公式有，由运动学公式有0v0gt(2)设爆炸时烟花弹距地面的高度为设爆炸时烟花弹距地面的高度为h1，由机械能守恒定律有，由机械能守恒定律有emgh1由由式知，烟花弹两部分的速度方向相反，向上运动部分做竖直上抛运动。式知，烟花弹两部分的速度方向相反，向上运动部分做竖直上抛运动。设爆炸后烟花弹向上运动部分继续上升的高度为设爆炸后烟花弹向上

15、运动部分继续上升的高度为h2，由机械能守恒定律有，由机械能守恒定律有联立联立式得，烟花弹向上运动部分距地面的最大高度为式得，烟花弹向上运动部分距地面的最大高度为1.力的观点解题力的观点解题：要认真分析运动状态的变化，关键是求出加速度。：要认真分析运动状态的变化，关键是求出加速度。2.两大定理解题两大定理解题：应确定过程的初、末状态的动量：应确定过程的初、末状态的动量(动能动能)，分析并求出过程中的冲，分析并求出过程中的冲量量(功功)。3.三大定律解题三大定律解题：动量守恒定律、机械能守恒定律和能量守恒定律。根据题意选择：动量守恒定律、机械能守恒定律和能量守恒定律。根据题意选择合适的初、末状态，

16、列守恒关系式，一般这几个守恒定律多用于求某状态的速度合适的初、末状态，列守恒关系式，一般这几个守恒定律多用于求某状态的速度(率率)。力学三大观点的综合应用力学三大观点的综合应用【例【例3】 (2019全国全国卷，卷，25)静止在水平地面上的两小物块静止在水平地面上的两小物块a、b，质量分别为，质量分别为ma1.0 kg，mb4.0 kg；两者之间有一被压缩的微型弹簧，；两者之间有一被压缩的微型弹簧，a与其右侧的竖直墙壁与其右侧的竖直墙壁距离距离l1.0 m，如图，如图6所示。某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使所示。某时刻，将压缩的微型弹簧释放，使a、b瞬间分离，瞬间分离，两物块获得的动能之和为两

17、物块获得的动能之和为ek10.0 j。释放后，。释放后，a沿着与墙壁垂直的方向向右运沿着与墙壁垂直的方向向右运动。动。a、b与地面之间的动摩擦因数均为与地面之间的动摩擦因数均为0.20。重力加速度取。重力加速度取g10 m/s2。a、b运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。运动过程中所涉及的碰撞均为弹性碰撞且碰撞时间极短。图图6(1)求弹簧释放后瞬间求弹簧释放后瞬间a、b速度的大小；速度的大小；(2)物块物块a、b中的哪一个先停止？该物块刚停止时中的哪一个先停止？该物块刚停止时a与与b之间的距离是多少？之间的距离是多少？(3)a和和b都停止后，都停止后，a与与b之间的距离是多少？之

18、间的距离是多少？解析解析(1)设弹簧释放瞬间设弹簧释放瞬间a和和b的速度大小分别为的速度大小分别为va、vb，以向右为正，由动量守，以向右为正，由动量守恒定律和题给条件有恒定律和题给条件有0mavambvb联立联立式并代入题给数据得式并代入题给数据得va4.0 m/s，vb1.0 m/s。(2)a、b两物块与地面间的动摩擦因数相等，因而两者滑动时加速度大小相等，设两物块与地面间的动摩擦因数相等，因而两者滑动时加速度大小相等，设为为a。假设。假设a和和b发生碰撞前，已经有一个物块停止，此物块应为弹簧释放后速度较发生碰撞前，已经有一个物块停止，此物块应为弹簧释放后速度较小的小的b。设从弹簧释放到。

19、设从弹簧释放到b停止所需时间为停止所需时间为t，b向左运动的路程为向左运动的路程为sb，则有，则有mbgmbavbat0在时间在时间t内，内，a可能与墙发生弹性碰撞，碰撞后可能与墙发生弹性碰撞，碰撞后a将向左运动，碰撞并不改变将向左运动，碰撞并不改变a的的速度大小，所以无论此时碰撞是否发生，速度大小，所以无论此时碰撞是否发生，a在时间在时间t内的路程内的路程sa都可表示为都可表示为联立联立式并代入题给数据得式并代入题给数据得sa1.75 m，sb0.25 m这表明在时间这表明在时间t内内a已与墙壁发生碰撞，但没有与已与墙壁发生碰撞，但没有与b发生碰撞，此时发生碰撞，此时a位于出发点右位于出发点

20、右边边0.25 m处，处，b位于出发点左边位于出发点左边0.25 m处，两物块之间的距离处，两物块之间的距离s为为s0.25 m0.25 m0.50 m。故故a与与b将发生碰撞。设碰撞后将发生碰撞。设碰撞后a、b的速度分别为的速度分别为va和和vb，由动量守恒定律与，由动量守恒定律与机械能守恒定律有机械能守恒定律有这表明碰撞后这表明碰撞后a将向右运动，将向右运动，b继续向左运动，设碰撞后继续向左运动，设碰撞后a向右运动距离为向右运动距离为sa时时停止，停止，b向左运动距离为向左运动距离为sb时停止，由运动学公式时停止，由运动学公式答案答案(1)4.0 m/s1.0 m/s(2)物块物块b先停止

21、先停止0.50 m(3)0.91 m1.如图如图7甲所示，质量均为甲所示，质量均为m0.5 kg的相同物块的相同物块p和和q(均可视为质点均可视为质点)分别静止在水分别静止在水平地面上平地面上a、c两点，两点，p在按图乙所示的随时间变化的水平力在按图乙所示的随时间变化的水平力f作用下由静止开始作用下由静止开始向右运动，向右运动，3 s末撤去末撤去f，此时，此时p运动到运动到b点，之后继续滑行并与点，之后继续滑行并与q发生弹性碰撞。发生弹性碰撞。已知已知b、c两点间的距离两点间的距离l3.75 m，p、q与地面间的动摩擦因数均为与地面间的动摩擦因数均为0.2，取，取g10 m/s2，求：，求：图

22、图7(1)p到达到达b点时的速度大小点时的速度大小v及其与及其与q碰撞前瞬间的速度大小碰撞前瞬间的速度大小v1；(2)q运动的时间运动的时间t。解析解析(1)在在03 s内，对内，对p，由动量定理可得，由动量定理可得f1t1f2t2mg(t1t2)mv0，其中其中f12 n，f23 n，t12 s，t21 s，解得，解得v8 m/s。设设p在在b、c两点间滑行的加速度大小为两点间滑行的加速度大小为a，由牛顿第二定律可得，由牛顿第二定律可得mgma，解得解得v17 m/s。(2)设设p与与q发生弹性碰撞后瞬间的速度大小分别为发生弹性碰撞后瞬间的速度大小分别为v1和和v2，取水平向右为正方向，取水

23、平向右为正方向，由动量守恒定律和机械能守恒定律可得由动量守恒定律和机械能守恒定律可得mv1mv1mv2，联立解得联立解得v2v17 m/s，碰后碰后q做匀减速直线运动，加速度大小做匀减速直线运动，加速度大小ag2 m/s2，答案答案(1)8 m/s7 m/s(2)3.5 s2.如图如图8所示，半径所示，半径r2.8 m的光滑半圆轨道的光滑半圆轨道bc与倾角与倾角37的粗糙的粗糙斜面轨道在同一竖直平面内，两轨道间由一条光滑水平轨道斜面轨道在同一竖直平面内，两轨道间由一条光滑水平轨道ab相连，相连，a处用光滑小圆弧轨道平滑连接，处用光滑小圆弧轨道平滑连接，b处与圆轨道相切。在水平轨道上，处与圆轨道相切。在水