（高中物理）高三物理力学综合人教实验

1、高三物理力学综合人教实验版【本讲教育信息】一. 教学内容：力学综合二. 具体内容：解答力学问题的三个根本观点为：力的观点，用牛顿定律结合运动学规律解题；动量观点，用动量定理和动量守恒定律解题；能量观点，用动能定理和能量守恒定律或机械能守恒定律解题。一般来说，用动量观点和能量观点，比用力的观点解题简便。1. 研究某一物体所受力的瞬时作用或持续作用与物体运动状态加速度的关系时，一般用力的观点解题。研究某一个物体受到力的持续作用或复杂的瞬时作用，发生速度动量改变时，一般用动量定理和动能定理去解决问题，在研究的对象为多个物体且它们之间有相互作用时，只要不是求解过程量，一般都可用动量守恒定律和能量守恒定

2、律去解决。2. 三种墓本解题思路的比较。1用动量和能量观点解题，只涉及物体的状态，不需要关注过程的细节，解题简便。从物理学角度看，在牛顿第二定律、运动学中出现的加速度a、力F均是 瞬时量，位移s、时间t等是过程量；而守恒定律中出现的动量P、动能EK、势能Ep是状态量。这就是说，应用守恒定律解题可回避瞬时量，即无须分析过程细节，所谓细节，就是这些瞬时量的具体变化情况。但要注意，无须分析过程细节，不等于不作过程分析。应用守恒定律也要作过程分析，但不是分析细节，而是为了确定是否符合守恒条件。2应用守恒定律的另一优点是可绕过复杂的变力作用过程。在力学问题中一旦出现变力，就会出现变加速度过程，假设应用思

3、路一解题，这在高中阶段是很难处理的。而运用能量观点解题，恰能防止出现这些问题。一般说来，解力学题的思路是：首先考虑是否可用守恒定律处理；其次考虑是否可用定理处理；最后再考虑用动力学方程和运动学方程处理。不要拿到习题，就用牛顿第二定律，这是很不好的习惯，但却是一般同学的通病。在许多问题中，常需要把几种思路结合起来处理，总之要灵活运用，不要生搬硬套。【典型例题】例1 质量为M的木块放在光滑的水平面上，质量为m的子弹以速度v0沿水平方向射中木块，并最终留在木块中与木块一起以速度v运动。当子弹相对木块静止时，木块前进距离L，子弹进入木块的深度为s，假设木块对子弹的阻力f视为恒定，那么以下关系式中正确的

4、选项是A. fL=Mv2 B. fs=mv2C. fs=mv02M+mv2 D. fL+s= mv02mv2答案：ACD分析：木块的对地位移为L，子弹的对地位移为L+S，相对位移为s，分别使用动能定理即可。例2 如下列图，在水平方向的匀强电场中，绝缘细线的一端固定在O点，另一端系一带正电的小球在竖直平面内做圆周运动，小球所受的电场力大小等于重力大小，比较a、b、c、d这四点，小球 A. 在最高点a处动能最小B. 在最低点c处重力势能最小C. 在水平直径右端b处机械能最大D. 在水平直径左端d处总能量最大答案：BC分析： 最低点的重力势能最小，故B正确，又由于b点的电势能最小，故机械能最大，因此

5、正确答案为BC。例3 如下列图，在一根长为L的轻杆上的B点和末端C各固定一个质量为m的小球，杆可以在竖直面上绕定点A转动，BC=现将杆拉到水平位置后从静止释放，求末端C到最低点时的速度的大小和这一过程中杆BC段对C球所做的功。AB=，杆的质量与摩擦不计。答案：VC=分析：根据机械能守恒条件可知，由于杆BC分别对B作负功，对C作正功，因此，单独对B球或C球机械能不守恒，对B、C构成的系统，系统内只有两小球的重力做功，故系统的机械能守恒，选择在水平位置时h=0，那么EF=0那么：E1=Ep+EK=0E2=因为 E1=E2所以 又由于存放定在杆上B、C点的小球做圆周运动具有相同的角速度，那么VB:V

6、C=rB:rC=2:3,即VB=代入上式同的角速度，那么VB:VC=rB:rC=2:3，即VB=代入上式得VC=对C使用动能定理即可得例4 如下列图，离地面高的O处用不可伸长的细线挂一质量为的爆竹火药质量忽略不计，线长。把爆竹拉起使细线水平，点燃导火线后将爆竹无初速度释放，爆竹刚好到达最低点B时炸成质量相等的两块，一块朝相反方向水平抛出，落到地面A处，抛出的水平距离为x=5m。另一块仍系在细线上继续做圆周运动通过最高点C。空气阻力忽略不计，取g=10ms2。求：1爆炸瞬间反向抛出那一块的水平速度v1；2继续做圆周运动的那一块通过最高点时细线的拉力T。分析：设爆竹总质量为2m，刚好到达B时的速度

7、为v，爆炸后抛出那一块的水平速度为v1，做圆周运动的那一块初速度为v2：1平抛运动的那一块：由及H=5m，x=5m 得：v1=5ms 2D到B机械能守恒：爆竹爆炸，动量守恒： 由及L=0。45m得：v2=11ms 那你 设向上做圆周运动的那一块通过最高点时速度为vC，由机械能守恒可得：设最高点时线的拉力为T，由牛顿运动定律得： 由得：T=43.78N 例5 如下列图，物体B和物体C用劲度系数为k的轻弹簧连接并竖直地静置于水平地面上，此时弹簧的弹性势能为E。一个物体A从物体B的正上方由静止释放，下落后与物体B碰撞，碰撞后A与B立刻一起向下运动，但A、B之间并不粘连。物体A、B、C的质量均为M，重

8、力加速度为g，忽略空气阻力。求当物体A从距B多大的高度自由落下时，才能使物体C恰好离开水平地面？解：B静止时弹簧压缩量x=Mg/k 设物体A从距B的高度H处自由落下，A与B碰撞前的速度为v1，由机械能守恒定律得v1=设A、B碰撞后共同速度为v2，那么由动量守恒定律得：Mv12Mv2当弹簧恢复原长时A、B别离，设此时共速v3，能量守恒有当C刚好离开地面时，B速度为零，且弹簧伸长量为x=Mg/k,弹性势能仍为E能量守恒有以上各式解得例6 如下列图，在竖直平面的xoy坐标系内，oy表示竖直向上方向。该平面内存在沿x轴正向的匀强电场。一个带电小球从坐标原点沿oy方向竖直向上抛出，初动能为4J，不计空气

9、阻力。它到达的最高点位置如图中M点所示。求：1小球在M点时的动能E1。2在图上标出小球落回x轴时的位置N。3小球到达N点时的动能E2。分析：1在竖直方向小球只受重力，从oM速度由v0减小到0；在水平方向小球只受电场力，速度由0增大到v1，由图知这两个分运动平均速度大小之比为23，因此v0v1=23，所以小球在M点时的动能E1=9J。2由竖直分运动知，oM和MN经历的时间相同，因此水平位移大小之比为13，故N点的横坐标为12。3小球到达N点时的竖直分速度为v0，水平分速度为2v1，由此可得此时动能E2=40J。例7 如下列图，在光滑的水平地面上，质量为M=的长木板A的左端，叠放着一个质量为m=的

10、小物块B可视为质点，处于静止状态，小物块与木板之间的动摩擦因数=0.30。在木板A的左端正上方，用长为R=不可伸长的轻绳将质量为m=的小球C悬于固定点O。现将小球C拉至上方与水平方向成=300角的位置，由静止释放，在将绳拉直的瞬间，小球C沿绳方向的分速度立刻减为零，而沿切线方向的分速度不变。此后，小球C与B恰好发生正碰且无机械能损失。空气阻力不计，取g=10m/s2。求：1小球运动到最低点时对细线的拉力；2木板长度L至少为多大时小物块才不会滑出木板？分析：1静止释放后小球做自由落体运动到B点，绳被拉紧后再绕O点向下做圆周运动，如下列图。小球下落的高度为R而将绳拉直，由机械能守恒定律得：小球下落

11、到B点时沿圆周方向的速度为：小球由B点运动到最低点C点过程中机械能守恒那么：小球在最低点受力如下列图，由牛顿运动定律得：联立解得：N由牛顿第三定律得小球对细绳的拉力为35N，方向竖直向下。2小球与B碰撞过程中遵守动量和机械能两个守恒，那么解得： v1=0，v2=vC=，碰撞后小球与B交换速度B在木板A上滑动，系统动量守恒，设B滑到木板A最右端时速度为v，那么B在木板A上滑动的过程中，系统减小的机械能转化为热能，由能量守恒定律得联立解得代入数据解得m例8 如下列图，传送带以恒定速度V=3m/s向右运动，AB长L=，质量为m=5kg的物体，无初速地放到左端A处，同时用水平恒力F=25N向右拉物体，

12、如物体与传送带间的动摩擦因数µ=0.25，求：重力加速度g=10ms21物体从A到B所需时间。2摩擦力对物体做的总功。3物体和传送带间因摩擦而使系统损失的机械能。分析：1滑动摩擦力f=开始时摩擦力向右，加速度为a1，那么F+f=ma1 a1=/s2设经过时间t1物体与传送带速度相等t1=v/a1=0.4s 位移s1=vt1/2=然后摩擦力向左，物体继续加速，设加速度为a2Ff=ma2 a2=/s2 位移s2=Ls1= 又s2=vt2+a2t2/2解得 t2=0.8s 故 t=t1+t2=1.2s 2摩擦力先做正功后做负功W=fs1fs2=32.5J 3两段过程中相对位移分别为s1=v

13、t1s1=s2=s2vt2=系统损失的机械能等于摩擦发热 Q=fs1+fs2=17.5J 例9 如下列图，木槽A质量为，置于水平桌面上，木槽上底面光滑，下底面与桌面间的动摩擦因数为，槽内放有两个滑块B和C两滑块都看作质点，B，C的质量分别，现用这两个滑块将很短的轻质弹簧压紧两滑块与弹簧均不连接，弹簧长度忽略不计，此时B到木槽左端、C到木槽右端的距离均为L，弹簧的弹性势能为。现同时释放B、C两滑块，并假定滑块与木槽的竖直内壁碰撞后不再别离，且碰撞时间极短求：1滑块与槽壁第一次碰撞后的共同速度；2滑块与槽壁第二次碰撞后的共同速度；3整个运动过程中，木槽与桌面因摩擦产生的热量。分析：1释放后弹簧弹开

14、B、C两滑块的过程中，根据动量守恒定律和机械能守恒定律，有，解得式中分别表示B、C两滑块离开弹簧时的速度大小。滑块B经过时间先与木槽A左侧壁碰撞，设碰撞后到达的共同速度为，那么解得，方向水平向左 2木槽A与B滑块相撞后，一起向左做匀减速运动，其加速度大小为木槽A和滑块B相撞后速度减为0的时间在这段时同内。滑块C和木槽移动的距离之和为，所以在C与A相撞前AB停止运动 再经过一段时间。滑块C和木槽右侧壁碰撞。那么解得，方向水平向右 3第一次碰撞后A与B的总动能全都转化为摩擦热第二次碰撞后系统的总动能全都转化为摩擦热整个过程中木槽和桌面因摩擦而产生的热量为【模拟试题】1. A、B两个质点沿同一条直线

15、相向运动。A做初速度为零的匀加速直线运动，B做匀减速直线运动，加速度大小均为a，当A开始运动时，AB间距离为S，要想两质点在距B为Sn 处相遇，那么当A开始运动时B的速度应为 A.B. C.D. 2. 如图为单臂斜拉桥的示意图，均匀桥板ao重量为G，三根平行钢索与桥板均成300角，而系点间的距离abbccddo。假设每根钢索受力相同，那么每根钢索受力大小为 A. G B. C.D. 3. A、B两物体的质量之比mA : mB1: 2，用质量不计的弹簧把它们连接起来，放在光滑水平面上，A物体靠在固定板上，如图。用力向左推B物体，压缩弹簧，当外力做功W时，突然撤去外力。从物体A开始运动以后，弹簧弹

16、性势能的最大值是 A. W/3 B. W/2 C. 2W/3 D. W4. 甲、乙、丙三辆汽车在同一条平直公路上行驶，先后以相同的速度通过同一个路标。从通过此路标开始，甲做匀速直线运动，乙先加速后减速运动，丙先减速后加速运动，它们到达下一个路标时的速度又相同。关于它们通过两个路标之间所用的时间长短，以下说法中正确的选项是 A. 甲用的时间最短 B.乙用的时间最短C.丙用的时间最短 D.它们用的时间相同5. 质量分别为m1、m2的两个物体以相同的初动量沿同一水平面运动，m1=2m2，它们滑过相等的距离后停下。假设它们各自所受的阻力大小分别是f1、f2，那么f1f2等于A.11 B.21 C.14

17、 D.126. 斜面高，倾角为37°，质量是1kg的物体由斜面顶端滑到底端。物体与斜面间的动摩擦因数为0.25，那么物体在下滑的过程中减少的机械能为g=10m/s2 A.2J B.4J C.6J D.8J7. 如下列图，一轻弹簧与质量为m的物体组成弹簧振子，物体在同一条竖直线上的A、B间作简谐运动，O为平衡位置，C为AO的中点，设OC=h，振子的周期为T，某时刻物体恰经过C点并向上运动，那么从此时刻开始的半个周期时间内，以下结论不正确的选项是()A.重力做功2mgh B.重力的冲量大小为mgT/2C.回复力做的功为零 D.回复力的冲量为零8. 一个质量为2kg的物体，在5个共点力作用

18、下处于平衡状态。现同时撤去大小分别为15N和10N的两个力，其余的力保持不变，关于此后该物体的运动的说法中正确的选项是 A.一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是5m/s2B.一定做匀变速运动，加速度大小可能等于重力加速度的大小C.可能做匀减速直线运动，加速度大小是2m/s2D.可能做匀速圆周运动，向心加速度大小是5m/s29. 如下列图，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆弧轨道，其端点P在圆心O的正上方，另一个端点Q与圆心O在同一水平面上。一只小球视为质点从Q点正上方某一高度处自由下落。为使小球从Q点进入圆弧轨道后从P点飞出，且恰好又从Q点进入圆弧轨道，小球开始下落时的位置到P点的高度差h应该是 A.R B.5R/4 C.3R/2 D.无论h是多大都不可能 10. 如图，将小球甲、乙、丙都可视为质点分别从A、B、C三点由静止同时释放，最后都到达竖直面内圆弧的最低点D。其中甲从圆心A出发做自由落体运动，乙沿底端在D点的该圆的一根弦轨道从弦的上端开始自由下滑，丙从圆弧轨道上很靠近D的某一