第7讲力学三大观点的综合应用

第7讲力学三大观点的综合应用分析考情明方向01核心考点核心考点情境图示模型方法动量和能量观点的综合应用2023·辽宁卷,15板块模型弹簧模型2022·广东卷,13弹性碰撞模型应用三大观点解决动力学综合问题2023·山东卷,18多物体多过程问题临界极值问题2023·全国乙卷,25弹性碰撞模型多过程问题2023·广东卷,15传送带模型平抛模型2022·湖南卷,14归纳法突破核心提能力02核心考点一动量和能量观点的综合应用(2022·全国乙卷,20)(多选)质量为1kg的物块在水平力F的作用下由静止开始在水平地面上做直线运动,F与时间t的关系如图所示。已知物块与地面间的动摩擦因数为0.2,重力加速度大小g取10m/s2。则(

)A.4s时物块的动能为零B.6s时物块回到初始位置C.3s时物块的动量为12kg·m/sD.0～6s时间内F对物块所做的功为40J√√√√√(1)木板a与物块c粘合的过程,动量守恒吗?木板a与物块c粘合后b和a、c竖直方向合外力均为零,水平方向受什么力?提示:木板a与物块c粘合的过程,系统合外力为零,动量守恒。水平方向受相互的滑动摩擦力。(2)用牛顿运动定律与运动学规律解答。(3)从a与c碰撞到b与a、c相对静止过程中产生的热量为多少?(1)求木板刚接触弹簧时速度v1的大小及木板运动前右端距弹簧左端的距离x1。答案:(1)1m/s

0.125m(2)求木板与弹簧接触以后,物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量x2及此时木板速度v2的大小。(3)已知木板向右运动的速度从v2减小到0所用时间为t0。求木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中,系统因摩擦转化的内能ΔU(用t0表示)。核心考点二应用三大观点解决动力学综合问题1.解决力学问题的“三大观点”分类规律表达式动力学观点力的瞬时作用牛顿第二定律F合=ma牛顿第三定律F=-F′能量观点力的空间累积作用动能定理W合=Ek2-Ek1机械能守恒定律Ek1+Ep1=Ek2+Ep2动量观点力的时间累积作用动量定理F合t=mv′-mv动量守恒定律m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′2.力学规律选用的一般原则(1)若是多个物体组成的系统,优先考虑使用两个守恒定律。(2)若物体(或系统)涉及速度和时间,应考虑使用动量定理。(3)若物体(或系统)涉及位移和时间,且受到恒力作用,应考虑使用牛顿运动定律或动能定理。(4)若物体(或系统)涉及位移和速度,应考虑使用动能定理,系统中滑动摩擦力做功产生热量应用摩擦力乘以相对位移,运用动能定理解决曲线运动和变加速运动问题特别方便。(1)第一次碰撞后瞬间小球和圆盘的速度大小;(2)在第一次碰撞到第二次碰撞之间,小球与圆盘间的最远距离;答案:(2)l(3)圆盘在管内运动过程中,小球与圆盘碰撞的次数。答案:(3)4次(1)求物块甲运动到最高点时的速度大小;答案:(1)3m/s(2)求弹簧最初储存的弹性势能;答案:(2)2.2J(3)求木板运动的总路程;答案:(3)1.0m(4)若木板的质量为m3=0.4kg,木板与挡板仅能发生两次碰撞,求挡板与木板距离的范围。冲破瓶颈达素养03一、一个无法计算的量用另一个可计算的量代替

(2023·山东烟台模拟)在半径为R的光滑“魔环”上滚动的质量为m的小球,恰能做完整的圆周运动,试求小球从最高点A的位置滚到最低位置B的过程中,所受合力的冲量。(1)此题中小球从A到B的运动过程中,轨道对小球的合力是变力,不能用I=Ft求冲量。可利用代换法,根据动量定理Ft可由Δp代替。(2)物理学中的许多规律常可写成数学等式,这些规律便成为“一个无法计算的量用另一个可计算的量代替”的基础。应用这种方法解题,分析清楚物理现象和过程是关键,要选择合适的规律进行等值代换。二、数学归纳法的应用(1)求篮球与地面碰撞的碰后速率与碰前速率之比;(2)若篮球反弹至最高处h时,运动员对篮球施加一个向下的压力F,使得篮球与地面碰撞一次后恰好反弹至h的高度处,力F随高度y的变化如图乙所示,其中h0已知,求F0的大小;(3)篮球从H高度处由静止下落后,每次反弹至最高点时,运动员拍击一次篮球(拍击时间极短),瞬间给其一个竖直向下、大小相等的冲量I,经过N次拍击后篮球恰好反弹至H高度处,求冲量I