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文档简介
第4讲“应用三大力学观点解题”的技能强化加强点(一)动量观点与动力学观点的综合应用(1)牛顿第二定律揭示了力的瞬时效应,在研究某一物体所受的力的瞬时作用与物体运动的关系,或者物体受恒力作用直接涉及物体运动过程中的加速度问题时,应采用动力学观点。(2)动量定理反映了力对时间的累积效应,适用于不涉及物体运动过程中的加速度、位移,而涉及运动时间的问题,特别对冲击类问题,应采用动量定理求解。(3)若研究对象是相互作用的物体组成的系统,则有时既要用到动力学观点,又要用到动量守恒定律。[答案]
(1)4.0m/s
1.0m/s
(2)物块B先停止0.50m
(3)0.91m[针对训练]如图所示,固定的粗糙斜面,倾角θ=30°,斜面底端O处固定一个垂直斜
面的弹性挡板。在斜面上P、Q两点有材质相同、质量均为m的滑块A和B,A和B恰好能静止,且均可视为质点,Q到O的距离是L,Q到P的距离是kL(k>0)。现始终给A施加一个大小为F=mg、方向沿斜面向下的力,A开始运动,g为重力加速度。设A、B之间以及B与挡板之间的碰撞时间极短,且无机械能损失,滑块与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。求:(1)A、B第一次碰撞后瞬间它们的速率分别为多少。(2)A、B第一次碰撞与第二次碰撞之间的时间。加强点(二)动量观点与能量观点的综合应用1.两大观点
动量的观点:动量定理和动量守恒定律。
能量的观点:动能定理和能量守恒定律。2.三种技巧(1)若研究对象为一个系统,应优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律(机械能守恒定律)。(2)若研究对象为单一物体,且涉及功和位移问题时,应优先考虑动能定理。(3)动量守恒定律、能量守恒定律(机械能守恒定律)、动能定理都只考查一个物理过程的初、末两个状态有关物理量间的关系,对过程的细节不予细究,这正是它们的方便之处,特别对于变力做功问题,就更显出它们的优越性。[针对训练]如图所示,小物块A、B的质量均为m=0.10kg,B静止在轨道水平段的末端。A以水平速度v0与B碰撞,碰后两物块粘在一起水平抛出。抛出点距离水平地面的竖直高度为h=0.45m,两物块落地点距离轨道末端的水平距离为s=0.30m,取重力加速度g=10m/s2。求:(1)两物块在空中运动的时间t;(2)两物块碰前A的速度v0的大小;(3)两物块碰撞过程中损失的机械能ΔE。答案:(1)0.30s
(2)2.0m/s
(3)0.10J加强点(三)三大力学观点的综合应用1.三大基本观点力的观点运用牛顿定律结合运动学知识解题,可处理匀变速运动问题能量的观点用动能定理和能量守恒观点解题,可处理非匀变速运动问题动量的观点用动量守恒观点解题,可处理非匀变速运动问题2.三大观点的选用原则力学中首先考虑使用两个守恒定律。(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。(4)若物体(或系统)涉及位移和速度,应考虑使用动能定理,系统中摩擦力做功时应用摩擦力乘以相对路程,动能定理解决曲线运动和变加速运动特别方便。[特别提醒]
(1)无论使用哪一个规律,受力分析是前提。(2)有的问题往往一题多解,解题时应从多个角度分析,找出最快捷的解题方法。[典例]
(2023·浙江1月选考)一游戏装置竖直截面如图所示,该装置由固定在水平地面上倾角θ=37°的直轨道AB、螺旋圆形轨道BCDE、倾角θ=37°的直轨道EF、水平直轨道FG组成,除FG段外各段轨道均光滑,且各处平滑连接。螺旋圆形轨道与轨道AB、EF相切于B(E)处。凹槽GHIJ底面HI水平光滑,上面放有一无动力摆渡车,并紧靠在竖直侧壁GH处,摆渡车:上表面与直轨道FG、平台JK位于同一水平面。已知螺旋圆形轨道半径R=0.5m,B点高度为1.2R,FG长度LFG=2.5m,HI长度L0=9m,摆渡车长度L=3m、质量m=1kg。将一质量也为m的滑块从倾斜轨道AB上高度h=2.3m处静止释放,滑块在FG段运动时的阻力为其重力的0.2倍。(摆渡车碰到竖直侧壁IJ立即静止,滑块视为质点,不计空气阻力,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求滑块过C点的速度大小vC和轨道对滑块的作用力大小FC;(2)摆渡车碰到IJ前,滑块恰好不脱离摆渡车,求滑块与摆渡车之间的动摩擦因数μ;(3)在(2)的条件
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