高考物理二轮专题突破-专题八力学综合问题

专题八力学综合问题主干知识整合一、求解力学问题的途径1．运动与力的方法：牛顿运动定律与直线运动、曲线运动规律结合，适用于匀变速直线运动、圆周运动、抛体运动(类抛体运动)．2．能量方法：根据动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律和功能关系求解，适用于各种形式的运动．3．动量方法：适合满足动量守恒定律条件的各种运动．二、研究对象的选取首先看研究对象是单个物体，还是多个物体组成的系统．有时还要把其中一个或几个物体从系统中分离出来，作为研究对象．这是因为某一规律对整个系统不成立，但对其中一个或几个物体却成立．二是分析物理过程．一方面能把复杂的物理过程分解为几个简单的物理过程，化难为易；另一方面又可挖掘隐含条件，找出联系不同阶段的“桥梁”．三是分析研究对象的受力与运动情况．针对不同的对象，分析它们在各个过程的受力情况与运动情况，同时分清内力和外力，注意各力的特点，以便合理选取物理规律．三、解题方法的选择解决力学问题可用运动与力的方法，也可用动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律和功能关系．当题目不涉及运动过程的细节及加速度等问题或过程中受变力作用及物体做曲线运动时，应首先考虑用能量观点解题；当题目涉及加速度或力的瞬时作用时，一般要用运动与力的观点解题：(1)当物体受到恒力作用发生运动状态的改变而且又涉及时间时，一般选用于动力学方法解题；(2)当涉及功、能和位移时，一般选用动能定理、机械能守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题，题目中出现相对路程时，应优先考虑能量守恒定律；(3)当涉及细节并要求分析力时，一般选用牛顿运动定律，对某一时刻的问题只能应用牛顿第二定律求解；(4)复杂问题的分析一般需要结合运动与力的观点、能量的观点、动量的观点综合解题．四、解决力学问题常涉及的思想方法1．守恒的思想：寻求过程中守恒量以及应用守恒规律解决问题是一重要的物理思想，如机械能守恒定律、能的转化与守恒定律、电荷守恒定律等．在解决问题时如果存在守恒量，应优先应用守恒规律，这样可以简化解题过程．2．能量的思想：物理过程由物体不同的运动形式组成，其中伴随着能量的传递与转化，若物理过程中出现多种形式能量间的转化时，应用能的转化与守恒定律解题方便、快捷，尤其是对涉及未知领域的探究问题更具优越性．3．整体与隔离的思想：一个复杂的物理问题中通常出现多个物体，选整体还是选择其中某一个物体为研究对象，涉及研究对象的整体与隔离的思想；一个复杂的物理过程通常是由多个过程组合而成的，解题时是对全过程还是对其中的某一过程列式，涉及过程的整体与隔离的思想．通常的做法是能整体考虑的优先选整体，然后再隔离．4．等效思想：等效法是物理学研究问题的重要方法，它是根据物理量、物理现象或物理过程的等效性，把复杂问题变换为简单问题的方法，利用等效法可以使问题化难为易、化繁为简、化变为不变．如变力的功率恒定时用“Pt”等效代换变力的功等．要点热点探究►探究点一摩擦生热问题1．摩擦力做功的特点(1)单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功，也可以做负功，还可以不做功；静摩擦力做功的过程，只有机械能的相互转移(静摩擦力起着传递机械能的作用)，而没有内能产生．(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和为零，在静摩擦力做功的过程中，只有机械能的转移(静摩擦力起着传递机械能的作用)，没有机械能转化为其他形式的能，即不产生内能；(3)相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和Wf＝－f·Δs(Δs为两个物体之间的相对路程)，在一对滑动摩擦力做功的过程中，不仅有相互摩擦物体间机械能的转移，还有机械能转化为内能，转化为内能的量等于系统机械能的减少量．(4)大小不变而方向改变的滑动摩擦力做功问题可转换为恒力做功求解，如物体在大小为f不变的滑动摩擦力作用下做曲线运动，摩擦力对其做的功为Wf＝－fs，s为相对位移．2．摩擦生热：摩擦生热指物体之间相对滑动时，物体消耗机械能产生内能的现象，其大小等于滑动摩擦力与相对路程的乘积，即Q＝f·Δs.静摩擦力作用过程不会产生内能．【点评】

本题是涉及的是单一物体的多过程运动问题，运动中摩擦力方向改变而大小不变，摩擦力做功由下式决定：Wf＝－fs，f代表摩擦力大小，而s代表总路程．

如图2－8－2所示，木块A放在木板B的上表面左端，现用水平恒力F将A拉至B的右端，已知A、B间的摩擦力大小为f，第一次将木板B固定在地面上，f对A做功的数值为W1，在此过程中产生的热量为Q1；第二次木板B可以在光滑水平地面上自由滑动，这一次f对A做功的数值为W2，此过程中产生的热量为Q2，则(

)A．W1<W2，Q1＝Q2B．W1＝W2，Q1＝Q2C．W1<W2，Q1<Q2D．W1＝W2，Q1<Q2变式题１变式题２►探究点二传送带问题变式题►探究点三运动与动量、能量综合问题

[2011·天津卷]如图2－8－7所示，圆管构成的半圆形竖直轨道固定在水平地面上，轨道半径为R，MN为直径且与水平面垂直，直径略小于圆管内径的小球A以某一初速度冲进轨道，到达半圆轨道最高点M时与静止于该处的质量与A相同的小球B发生碰撞，碰后两球粘在一起飞出轨道，落地点距N为2R.重力加速度为g，忽略圆管内径，空气阻力及各处摩擦均不计，求：(1)粘合后的两球从飞出轨道到落地的时间t；(2)小球A冲进轨道时速度v的大小．变式题【备选理由】本题主要考查直线运动规律、牛顿运动定律和动能定理能等重要考点，虽然综合性强，但难度不是太大．通过本题巩固力学问题的一般解题方法，培养学生的综合分析能力．一列质量为3×105kg的列车，在额定功率下沿平直的轨道由静止开始出发，在运动的过程中受到的阻力大小恒定，经过300s后速度达到最大行驶速度108km/h.列车以最大速度匀速行驶一段时间后，司机发现前方4.5km处的轨道旁的山体塌方，便立即紧急刹车，这时所附加的制动力为1×104N．结果列车正好到达轨道毁坏处停下．