第21讲-三大动力学观点在力学中(原卷版).docx
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1、2020年高考物理二轮精准备考复习讲义第八部分 专项技能第二十一讲 三大动力学观点在力学中的应用目录一、理清单,记住干11二、研高考,探考情2三、考情揭秘4四、定考点,定题型4超重点突破1 利用三大观点解决“滑块木板”模型4命题角度一 用动力学观点分析“滑块木板”模型5命题角度二 用动量能量观点分析“板块”模型5命题角度三 用动力学观点和能量观点分析“传送带”模型7超重点突破2 用动量观点和能量观点分析直线、圆周平抛综合问题8超重点突破3用三大观点分析弹簧问题10命题角度一 用动力学观点分析弹簧问题10命题角度二 用能量的观点分析弹簧问题11命题角度三 用动量、能量观点分析弹性问题12超重点突
2、破4三大观点在多过程问题的灵活运用13五、固成果,提能力14一、理清单,记住干1.动力学三大观点(1)以牛顿运动定律和运动学公式为基础用动力学的观点解决问题。(2)以功与能的关系、动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律为基础用能量的观点解决问题。(3)以动量定理和动量守恒定律为基础用动量的观点解决问题。2动力学三大观点的选用(1)如果要列出各物理量在某一时刻的关系式,已知力的作用情形,涉及加速度、时间,则用动力学观点解决问题。(2)能量变化反映力在空间上的积累,即功初、末状态的能量变化。Ek2Ek1F合xW合,Ep2Ep1(F场x)W场,F场,如果不需要求解运动过程细节,且已知(或隐含)力与位
3、移的关系,优先用能量的观点解决问题。例如在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律,系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量,即转变为系统内能的量。(3)动量变化反映力在时间上的积累,即冲量 初、末状态的动量变化。p2p1FtI,F,如果不需要求解运动过程细节,且已知(或隐含)力和时间的关系,优先用动量的观点解决问题。例如碰撞、反冲问题(相互作用力大小、作用时间均相等),用微元法(Ftmv)求解碰撞产生的作用力、碰撞产生的压强、正比于速度的阻力作用一段距离后的速度。注:对于实际物理问题,经常要综合使用三条途径解决问题。原则上求解整个过程用能量、动量的观点,求解运动细节用动力学的观点,这要
4、通过多加练习才能体会到。3物理学中的几种功能关系(1)合外力做功与动能的关系:W合Ek。(2)重力做功与重力势能的关系:WGEp。(3)弹簧弹力做功与弹性势能的关系:W弹Ep弹。(4)电场力做功与电势能的关系:W电Ep电。(5)分子力做功与分子势能的关系:W分子Ep分子。(6)除重力、系统内弹力以外其他力做功与机械能的关系:W其他E机。(7)滑动摩擦力与内能的关系:fl相对E内。(8)安培力做功:WA0时,WAE机(若除重力、弹簧弹力外只有安培力做功,则安培力所做的正功等于增加的机械能);WA0时,WAE电(克服安培力所做的功等于产生的电能)。(9)外界对气体做功与气体内能的关系:UWQ。(U
5、表示内能的增量,Q表示从外界吸收的热量)二、研高考,探考情【2019江苏高考】如图所示,质量相等的物块A和B叠放在水平地面上,左边缘对齐。A与B、B与地面间的动摩擦因数均为。先敲击A,A立即获得水平向右的初速度,在B上滑动距离L后停下。接着敲击B,B立即获得水平向右的初速度,A、B都向右运动,左边缘再次对齐时恰好相对静止,此后两者一起运动至停下。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。求:(1)A被敲击后获得的初速度大小vA;(2)在左边缘再次对齐的前、后,B运动加速度的大小aB、aB;(3)B被敲击后获得的初速度大小vB。【2019江苏高考】(多选)如图所示,轻质弹簧的左端固定,并处于自
6、然状态。小物块的质量为m,从A点向左沿水平地面运动,压缩弹簧后被弹回,运动到A点恰好静止。物块向左运动的最大距离为s,与地面间的动摩擦因数为,重力加速度为g,弹簧未超出弹性限度。在上述过程中()A弹簧的最大弹力为mg B物块克服摩擦力做的功为2mgsC弹簧的最大弹性势能为mgs D物块在A点的初速度为【2019全国卷】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B静止于水平轨道的最左端,如图a所示。t0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B发生弹性碰撞(碰撞时间极短);当A返回到倾斜轨道上的P点(图中未标出)时,速度减为0,此时对其施加一外力,使其
7、在倾斜轨道上保持静止。物块A运动的vt图象如图b所示,图中的v1和t1均为未知量。已知A的质量为m,初始时A与B的高度差为H,重力加速度大小为g,不计空气阻力。(1)求物块B的质量;(2)在图b所描述的整个运动过程中,求物块A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B停止运动后,改变物块与轨道间的动摩擦因数,然后将A从P点释放,一段时间后A刚好能与B再次碰上。求改变前后动摩擦因数的比值。三、考情揭秘1.本专题是力学两大观点在多运动过程问题、传送带问题和滑块木板问题三类问题中的综合应用,高考常以计算题压轴题的形式命题2学好本专题,可以极大地培养同学们的审题能力、推理
8、能力和规范表达能力,针对性的专题强化,可以提升同学们解决压轴题的信心3用到的知识有:动力学方法观点(牛顿运动定律、运动学基本规律),能量观点(动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律)四、定考点,定题型超重点突破1 利用三大观点解决“滑块木板”模型1用动力学观点分析“滑块木板”模型时要抓住一个转折和两个关联。(1)一个转折滑块与木板达到相同速度或者滑块从木板上滑下是受力和运动状态变化的转折点。(2)两个关联转折前、后受力情况之间的关联和滑块、木板位移和板长之间的关联。2用动量和功能观点分析“滑块木板”模型要抓住一个条件和两个分析及一个规律。(1)一个条件滑块和木板组成的系统所受的合外力为零是系统
9、动量守恒的条件。(2)两个分析分析滑块和木板相互作用过程的运动分析和作用前后的动量分析。(3)一个规律能量守恒定律是分析相互作用过程能量转化必定遵守的规律,且牢记摩擦生热的计算公式Qfd相对。命题角度一 用动力学观点分析“滑块木板”模型【例1】(2019贵州毕节二模)一长木板置于粗糙水平地面上,木板右端放置一小物块,如图所示。木板与地面间的动摩擦因数10.1,物块与木板间的动摩擦因数20.4。t0时刻开始,小物块与木板一起以共同速度向墙壁运动,当t1 s时,木板以速度v14 m/s与墙壁碰撞(碰撞时间极短)。碰撞前后木板速度大小不变,方向相反。运动过程中小物块第一次减速为零时恰好从木板上掉下。
10、已知木板的质量是小物块质量的15倍,重力加速度大小g取10 m/s2。求:(1)t0时刻木板的速度;(2)木板的长度。【针对训练1】如图所示,水平地面上有一质量为M的长木板,一个质量为m的物块(可视为质点)放在长木板的最右端。已知物块与木板之间的动摩擦因数为1,木板与地面间的动摩擦因数为2。从某时刻起物块以大小为v1的水平初速度向左运动,同时木板在水平外力F作用下始终向右以大小为v2(v2v1)的速度匀速运动:求:(1)在物块向左运动过程中外力F的大小;(2)木板至少为多长物块才不会从木板上滑下来?命题角度二 用动量能量观点分析“板块”模型【例2】(2019泰安一模)如图所示,质量为m10.5
11、 kg的小物块P置于台面上的A点并与弹簧的右端接触(不拴接),轻弹簧左端固定,且处于原长状态。质量M1 kg的长木板静置于水平面上,其上表面与水平台面相平,且紧靠台面右端。木板左端放有一质量m21 kg的小滑块Q。现用水平向左的推力将P缓慢推至B点(弹簧仍在弹性限度内),撤去推力,此后P沿台面滑到边缘C时速度v010 m/s,与小车左端的滑块Q相碰,最后物块P停在AC的正中点,Q停在木板上。已知台面AB部分光滑,P与台面AC间的动摩擦因数10.1,AC间距离L4 m。Q与木板上表面间的动摩擦因数20.4,木板下表面与水平面间的动摩擦因数30.1(g取10 m/s2),求:(1)撤去推力时弹簧的
12、弹性势能;(2)长木板运动中的最大速度;(3)长木板的最小长度。【针对训练2】(2019济宁二模)如图所示,长木板B的质量为m21.0 kg,静止放在粗糙的水平地面上,质量为m31.0 kg的物块C(可视为质点)放在长木板的最右端。一个质量为m10.5 kg的物块A由左侧向长木板运动。一段时间后物块A以v06 m/s的速度与长木板B发生弹性正碰(时间极短),之后三者发生相对运动,整个过程物块C始终在长木板上。已知长木板与地面间的动摩擦因数为10.1,物块C与长木板间的动摩擦因数20.3,物块C与长木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取g10 m/s2,求:(1)碰后瞬间物块A和长木板B的速度;
13、(2)长木板B的最小长度。命题角度三 用动力学观点和能量观点分析“传送带”模型1设问的角度(1)动力学角度:首先要正确分析物体的运动过程,做好受力分析,然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移,找出物体和传送带之间的位移关系(2)能量角度:求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等,常依据功能关系或能量守恒定律求解2功能关系分析(1)功能关系分析:WEkEpQ.(2)对W和Q的理解:传送带克服摩擦力做的功:WFfx传;产生的内能:QFfx相对【例3】(2019陕西师大附中模拟)如图所示,与水平面成30角的传送带以v
14、2 m/s的速度按如图所示方向顺时针匀速运动,AB两端距离l9 m把一质量m2 kg的物块(可视为质点)无初速度的轻轻放到传送带的A端,物块在传送带的带动下向上运动若物块与传送带间的动摩擦因数,不计物块的大小,g取10 m/s2.求:(1)从放上物块开始计时,t0.5 s时刻摩擦力对物块做功的功率是多少?此时传送带克服摩擦力做功的功率是多少?(2)把这个物块从A端传送到B端的过程中,传送带运送物块产生的热量是多大?(3)把这个物块从A端传送到B端的过程中,摩擦力对物块做功的平均功率是多少? 【针对训练3】(2019河南省郑州一中上学期期中)如图,一水平传送带以4 m/s的速度逆时针传送,水平部
15、分长L6 m,其左端与一倾角为30的光滑斜面平滑相连,斜面足够长,一个质量为m1.0 kg的物块无初速度地放在传送带最右端,已知物块与传送带间动摩擦因数0.2,g10 m/s2,求物块从放到传送带上到第一次滑回传送带最远处的过程中因摩擦而产生的热量超重点突破2 用动量观点和能量观点分析直线、圆周平抛综合问题1.利用能量观点解决力学问题的思路(1)明确研究对象和研究过程。(2)进行运动分析和受力分析。(3)选择所用的规律列方程求解。动能定理:需要明确初、末动能,明确力的总功,适用于所有情况。机械能守恒定律:根据机械能守恒条件判断研究对象的机械能是否守恒,只有满足机械能守恒的条件时才能应用此规律。
16、功能关系:根据常见的功能关系求解,适用于所有情况。能量守恒定律:适用于所有情况。(4)对结果进行讨论。2.利用动量观点解决力学问题的思路(1)确定研究对象和研究过程。(2)两种解题途径动量守恒定律:判断研究过程中所研究对象动量是否守恒,若守恒,则可用动量守恒定律列方程。(常与机械能守恒定律或能量守恒定律结合)。动量定理:明确初、末状态的动量,明确总冲量。(3)对结果进行讨论。【例4】(2019福建五校高三联考)如图所示,水平光滑轨道OA上有一质量为m的小物块甲正向左运动,速度大小为v40 m/s,小物块乙静止在水平轨道左端,质量与甲相等,二者发生正碰后粘在一起从A点飞出,恰好无碰撞地经过B点,
17、最后进入另一竖直光滑半圆轨道。B是半径为R10 m的光滑圆弧轨道的右端点,C为轨道最低点,且圆弧BC所对圆心角37,C点又与一动摩擦因数0.2的粗糙水平直轨道CD相连,CD长为s15 m,不计空气阻力,两物块均可视为质点,重力加速度取g10 m/s2,sin 370.6,cos 370.8。(1)求小物块甲与小物块乙正碰粘在一起后的速度大小;(2)求A、B两点之间的高度差;(3)通过计算讨论,若甲、乙两物块不脱离半圆轨道DE,则半圆轨道的半径的取值范围为多少?【针对训练4】如图所示,在粗糙水平台阶上静止放置一质量m0.5 kg的小物块,它与水平台阶表面间的动摩擦因数0.5,且与台阶边缘O点的距
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- 21 动力学 观点 力学 原卷版
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