2019版高考物理二轮复习 专题二 动量与能量 第1讲 动量观点与能量观点在力学中的应用课件.ppt

第1讲动量观点与能量观点在力学中的应用 网络构建 1 解决力学综合题目的关键要做好 三选择 1 当运动物体受到恒力作用而且又涉及时间时 一般选择用动力学方法解题 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 功能关系解题 题目中出现相对位移时 应优先选择能量守恒定律 3 当涉及多个物体及时间时 一般考虑动量定理 动量守恒定律 2 碰撞中的 三看 和 三想 1 看到 弹性碰撞 想到 动量守恒与机械能守恒 2 看到 非弹性碰撞 想到 动量守恒但机械能有损失 3 看到 完全非弹性碰撞或者碰后连体 想到 动量守恒 机械能损失最大 备考策略 典例1 多选 2018 全国卷 19 地下矿井中的矿石装在矿车中 用电机通过竖井运送到地面 某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图1所示 其中图线 分别描述两次不同的提升过程 它们变速阶段加速度的大小都相同 两次提升的高度相同 提升的质量相等 不考虑摩擦阻力和空气阻力 对于第 次和第 次提升过程 能量观点在力学中的应用 功和功率的理解与计算 图1 A 矿车上升所用的时间之比为4 5B 电机的最大牵引力之比为2 1C 电机输出的最大功率之比为2 1D 电机所做的功之比为4 5 答案AC 典例2 2018 全国卷 14 如图2 某同学用绳子拉动木箱 使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度 木箱获得的动能一定 A 小于拉力所做的功B 等于拉力所做的功C 等于克服摩擦力所做的功D 大于克服摩擦力所做的功解析由动能定理WF Wf Ek 0 可知木箱获得的动能一定小于拉力所做的功 A正确 答案A 动能定理的应用 图2 典例3 2018 全国卷 18 如图3 abc是竖直面内的光滑固定轨道 ab水平 长度为2R bc是半径为R的四分之一圆弧 与ab相切于b点 一质量为m的小球 始终受到与重力大小相等的水平外力的作用 自a点处从静止开始向右运动 重力加速度大小为g 小球从a点开始运动到其轨迹最高点 机械能的增量为 图3A 2mgRB 4mgRC 5mgRD 6mgR 动力学规律和动能定理的综合应用 答案C 应用动力学观点和能量观点解决多过程问题 图4 1 水平恒力的大小和小球到达C点时速度的大小 2 小球到达A点时动量的大小 3 小球从C点落至水平轨道所用的时间 功能关系的应用 三注意 1 分清是什么力做功 并且分析该力做正功还是做负功 根据功能之间的对应关系 判定能的转化形式 确定能量之间的转化情况 2 当涉及摩擦力做功时 机械能不守恒 一般应用能的转化和守恒定律 特别注意摩擦产生的内能Q Ffx相对 x相对为相对滑动的两物体间相对滑动路径的总长度 3 应用能量守恒定律解题时 首先确定初 末状态 然后分清有多少种形式的能在转化 再分析状态变化过程中哪种形式的能量减少 哪种形式的能量增加 求出减少的能量总和 E减和增加的能量总和 E增 最后由 E减 E增列式求解 1 多选 如图5所示为一滑草场 某条滑道由上下两段高均为h 与水平面倾角分别为45 和37 的滑道组成 滑草车与草地之间的动摩擦因数为 质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑 经过上 下两段滑道后 最后恰好静止于滑道的底端 不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失 sin37 0 6 cos37 0 8 则 图5 载人滑草车克服摩擦力做的功与重力做功相等 即W 2mgh 选项C错误 答案AB 2 如图6所示 BC是高处的一个平台 BC右端连接内壁光滑 半径r 0 2m的四分之一细圆管CD 管口D端正下方一根劲度系数为k 100N m的轻弹簧直立于水平地面上 弹簧下端固定 上端恰好与管口D端平齐 一可视为质点的小球在水平地面上的A点斜向上抛出 恰好从B点沿水平方向进入高处平台 A B间的水平距离为xAB 1 2m 小球质量m 1kg 已知平台离地面的高度为h 0 8m 小球与BC间的动摩擦因数 0 2 小球进入管口C端时 它对上管壁有10N的作用力 通过CD后 在压缩弹簧过程中小球速度最大时弹簧弹性势能Ep 0 5J 若不计空气阻力 取重力加速度大小g 10m s2 求 图6 1 小球通过C点时的速度大小vC 2 平台BC的长度L 3 在压缩弹簧过程中小球的最大动能Ekm 3 小球压缩弹簧至速度达到最大时 加速度为零 则mg kx弹簧的压缩量x 0 1m 答案 1 2m s 2 1 25m 3 4 5J 典例1 2018 全国卷 14 高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的匀加速直线运动 在启动阶段 列车的动能 A 与它所经历的时间成比B 与它的位移成正比C 与它的速度成正比D 与它的动量成正比 动量观点和能量观点在力学中的应用 动量和动能的关系 答案B 典例2 2018 全国卷 15 高空坠物极易对行人造成伤害 若一个50g的鸡蛋从一居民楼的25层坠下 与地面的碰撞时间约为2ms 则该鸡蛋对地面产生的冲击力约为 A 10NB 102NC 103ND 104N解析根据自由落体运动和动量定理有2gh v2 h为25层楼的高度 约70m Ft mv 代入数据解得F 1 103N 所以C正确 答案C 动量定理的应用 典例3 2018 全国卷 24 一质量为m的烟花弹获得动能E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 重力加速度大小为g 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 动量守恒定律和能量守恒定律的综合应用 动量和能量综合问题的主要情境模型为 碰撞 滑块在滑板上滑动和爆炸 1 碰撞过程满足动量守恒并遵循碰撞后系统动能不增加 碰撞前后的运动情况要合理的原则 2 滑块放置在光滑水平地面的滑板上滑动时 滑块和滑板组成的系统满足动量守恒 滑块和滑板之间因摩擦生热 故系统机械能减少 一般利用功能关系 即摩擦产生的热量等于系统动能的减少量 列方程求解 1 2018 重庆一模 某研究小组通过实验测得两滑块碰撞前后运动的实验数据 得到如图7所示的位移 时间图象 图中的线段a b c分别表示沿光滑水平面上同一条直线运动的滑块 和它们发生正碰后结合体的位移变化关系 已知相互作用时间极短 由图象给出的信息可知 图7 解析由x t图象可知 碰前 va 2m svb 0 8m s碰后 vc 0 4m sva vb 5 2 故选项A错误 由图象可知 两滑块碰后的动量方向与碰撞滑块 的动量方向相同 所以滑块 的动量比滑块 的动量小 选项B错误 由动量守恒定律得mbvb mava ma mb vc 答案D 2 如图8所示 质量为mB 2kg的木板B静止在光滑的水平地面上 质量为mA 6kg的物块A停在B的左端 质量为mC 2kg的小球C用长为L 0 8m的轻绳悬挂在固定点O 现将小球C及轻绳拉直至水平位置后由静止释放 小球C在最低点与A发生正碰 碰撞时间极短 之后小球C反弹所能上升的最大高度为h 0 2m 已知A B间的动摩擦因数为 0 1 物块与小球均可视为质点 不计空气阻力 重力加速度g取10m s2 图8 1 若碰撞时间为 t 10 2s 试求小球C与物块A碰撞过程中所受撞击力的大小 2 为使物块A不滑离木板B 则木板B至少应为多长 以向右的方向为正方向 设小球C与物块A碰撞过程中所受撞击力大小为F 则由动量定理可得 F t mCvC mCvC 代入数据可得F 1200N 2 由题意可知 小球C与物块A的碰撞过程满足动量守恒定律 即mCvC mCvC mAvA解得碰后物块A的速度vA 2m sA恰好滑至木板B右端并与其共速时 所求B的长度最小 设二者的共同速度大小为v 由动量守恒定律可得mAvA mA mB v 解得v 1 5m s 答案 1 1200N 2 0 5m 第一步 审条件挖隐含任何一个物理问题都是由条件和结论两部分构成的 条件是解题的主要素材 充分利用条件间的内在联系是解题的必经之路 条件有明示的 有隐含的 审视条件更重要的是要充分挖掘每一个条件的内涵和隐含的信息 发挥隐含条件的解题功能 第二步 审情景建模型有些题目 直接给出了物理情景 我们还需通过分析把这些物理情景转化为具体的物理条件或物理模型后 才能利用物理规律求解 破解高考压轴题策略 审题 三步走 第三步 审过程理思路高考物理计算题往往综合性强 题目情景新 设置障碍点多 一般不能一眼看透解题的思路和方法 这就需要我们静下心来 对物体进行受力分析 过程分析 根据物体运动过程构建出物理模型 选择合理的物理规律 图9