高考物理复习专题6动力学动量和能量观点的综合应用市赛课公开课一等奖省课获奖课件

专题6动力学、动量和能量观点

综合应用知识专题1/35网络构建2/35考题二动量守恒定律和能量观点综合应用考题三电学中动量和能量观点综合应用栏目索引考题一动量定理和能量观点综合应用3/35考题一动量定理和能量观点综合应用1.动量定理公式：Ft＝p′－p说明：(1)F为合外力①恒力，求Δp时，用Δp＝Ft②b.变力，求I时，用I＝Δp＝mv2－mv1③牛顿第二定律第二种形式：合外力等于动量改变率④当Δp一定时，Ft为确定值：F＝t小F大——如碰撞；t大F小——缓冲知识精讲4/35(2)等式左边是过程量Ft，右边是两个状态量之差，是矢量式.v1、v2是以同一惯性参考物为参考.Δp方向可与mv1一致、相反或成某一角度，不过Δp方向一定与Ft一致.2.力学规律选取标准单个物体：宜选取动量定理、动能定理和牛顿运动定律.若其中包括时间问题，应选取动量定理；若包括位移问题，应选取动能定理；若包括加速度问题，只能选取牛顿第二定律.5/35例1

据统计人在运动过程中，脚底在接触地面瞬间受到冲击力是人体本身重力数倍.为探究这个问题，试验小组同学利用落锤冲击方式进行了试验，即经过一定质量重物从某一高度自由下落冲击地面来模拟人体落地时情况.重物与地面形变很小，可忽略不计.g取10m/s2.下表为一次试验过程中相关数据.典例剖析重物(包含传感器)质量m/kg8.5重物下落高度H/cm45重物反弹高度h/cm20最大冲击力Fm/N850重物与地面接触时间t/s0.16/35(1)请你选择所需数据，经过计算回答以下问题：①重物受到地面最大冲击力时加速度大小；解析重物受到最大冲击力时加速度大小为a解得a＝90m/s2解析答案答案90m/s2

7/35②在重物与地面接触过程中，重物受到地面施加平均作用力是重物所受重力多少倍.解析答案重物与地面接触过程，重物受到平均作用力大小为F，设竖直向上为正方向由动量定理：(F－mg)t＝mv2－m(－v1)所以重物受到地面施加平均作用力是重物所受重力6倍.答案6倍8/35(2)假如人从某一确定高度由静止竖直跳下，为减小脚底在与地面接触过程中受到冲击力，可采取什么详细办法，请你提供一个可行方法并说明理由.解析能够经过增加人与地面接触时间来减小冲击力(如落地后双腿弯曲)，由动量定理Ft＝Δmv可知，接触时间增加了，冲击力F会减小.答案看法析解析答案9/351.高空作业须系安全带，假如质量为m高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落距离为h(可视为自由落体运动).今后经历时间t安全带到达最大伸长量，若在此过程中该作用力一直竖直向上，则该段时间安全带对人平均作用力大小为(

)解析√[变式训练]1210/351211/352.一质量为0.5kg小物块放在水平地面上A点，距离A点5m位置B处是一面墙，如图1所表示.物块以v0＝9m/s初速度从A点沿AB方向运动，在与墙壁碰撞前瞬间速度为7m/s，碰后以6m/s速度反向运动直至静止.g取10m/s2.(1)求物块与地面间动摩擦因数μ；解析对小物块从A运动到B处过程中图1代入数值解得μ＝0.32答案0.3212解析答案12/35(2)若碰撞时间为0.05s，求碰撞过程中墙面对物块平均作用力大小F；解析取向右为正方向，碰后滑块速度v′＝－6m/s由动量定理得：FΔt＝mv′－mv解得F＝－130N其中“－”表示墙面对物块平均作用力方向向左.答案130N解析答案1213/35(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做功W.解析对物块反向运动过程中应用动能定理得返回解析答案解得W＝9J.答案9J1214/351.动量守恒定律(1)表示式：m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′；或p＝p′(系统相互作用前总动量p等于相互作用后总动量p′)；或Δp＝0(系统总动量增量为零)；或Δp1＝－Δp2(相互作用两个物体组成系统，两物体动量增量大小相等、方向相反).考题二动量守恒定律和能量观点综合应用知识精讲15/35(2)动量守恒条件：①理想守恒：系统不受外力或所受外力协力为零.②近似守恒：外力远小于内力，且作用时间极短，外力冲量近似为零，或外力冲量比内力冲量小得多.16/35③单方向守恒：合外力在某方向上分力为零，则系统在该方向上动量守恒.动量守恒定律应用要注意三性(1)矢量性：在一维运动中要选取正方向，未知速度方向一律假设为正方向，带入求解.(2)同时性：m1v1和m2v2——作用前同一时刻动量m1v1′和m2v2′——作用后同一时刻动量17/35(3)同系性：各个速度都必须相对于同一个惯性参考系.定律使用条件：在惯性参考系中普遍适用(宏观、微观、高速、低速)2.力学规律选取标准多个物体组成系统：优先考虑两个守恒定律，若包括碰撞、爆炸、反冲等问题时，应选取动量守恒定律，然后再依据能量关系分析处理.18/35例2

如图2所表示，一条带有圆轨道长轨道水平固定，圆轨道竖直，底端分别与两侧直轨道相切，半径R＝0.5m，物块A以v0＝6m/s速度滑入圆轨道，滑过最高点Q，再沿圆轨道滑出后，与直轨上P处静止物块B碰撞，碰后粘在一起运动，P点左侧轨道光滑，右侧轨道呈粗糙段、光滑段交替排列，每段长度都为L＝0.1m，物块与各粗糙段间动摩擦因数都为μ＝0.1，A、B质量均为m＝1kg(重力加速度g取10m/s2；A、B视为质点，碰撞时间极短).(1)求A滑过Q点时速度大小v和受到弹力大小F；解析答案典例剖析图219/35解得F＝22N.答案4m/s

22N

20/35(2)若碰后AB最终停顿在第k个粗糙段上，求k数值；解析A撞B，由动量守恒得mv0＝2mv′解得x＝4.5m答案45解析答案21/35(3)求碰后AB滑至第n个(n＜k)光滑段上速度vn与n关系式.解析AB滑至第n个光滑段上，由动能定理得解析答案22/353.如图3，在足够长光滑水平面上，物体A、B、C位于同一直线上，A位于B、C之间.A质量为m，B、C质量都为M，三者均处于静止状态.现使A以某一速度向右运动，求m和M之间应满足什么条件，才能使A只与B、C各发生一次碰撞.设物体间碰撞都是弹性.[变式训练]图3解析答案返回23/35解析设A运动初速度为v0，A向右运动与C发生碰撞，由动量守恒定律得mv0＝mv1＋Mv2要使得A与B能发生碰撞，需要满足v1＜0，即m＜MA反向向左运动与B发生碰撞过程，有mv1＝mv3＋Mv4解析答案24/35因为m＜M，所以A还会向右运动，依据要求不发生第二次碰撞，需要满足v3≤v2整理可得m2＋4Mm≥M2返回25/35

考题三电学中动量和能量观点综合应用方法指导系统化思维方法，就是依据众多已知要素、事实，按照一定联络方式，将其各部分连接成整体方法.(1)对多个物理过程进行整体思维，即把几个过程合为一个过程来处理，如用动量守恒定律处理比较复杂运动.(2)对多个研究对象进行整体思维，即把两个或两个以上独立物体合为一个整体进行考虑，如应用动量守恒定律时，就是把多个物体看成一个整体(或系统).26/35典例剖析例3

如图4所表示，直角坐标系xOy位于竖直平面内，x轴与绝缘水平面重合，在y轴右方有垂直纸面向里匀强磁场和竖直向上匀强电场.质量为m2＝8×10－3kg不带电小物块静止在原点O，A点距O点l＝0.045m，质量m1＝1×10－3kg带电小物块以初速度v0＝0.5m/s从A点水平向右运动，在O点与m2发生正碰并把部分电量转移到m2上，碰撞后m2速度为0.1m/s，今后不再考虑m1、m2间库仑力.已知电场强度E＝40N/C，小物块m1与水平面动摩擦因数为μ＝0.1，取g＝10m/s2，求：(1)碰后m1速度；图4解析答案27/35代入数据解得：v1＝0.4m/sv2＝0.1m/s，m1、m2正碰，由动量守恒有：m1v1＝m1v1′＋m2v2代入数据得：v1′＝－0.4m/s，方向水平向左答案－0.4m/s，方向水平向左28/35解析答案(2)若碰后m2做匀速圆周运动且恰好经过P点，OP与x轴夹角θ＝30°，OP长为lOP＝0.4m，求磁感应强度B大小；解析m2恰好做匀速圆周运动，所以qE＝m2g得：q＝2×10－3C由洛伦兹力提供向心力，设物块m2做圆周运动半径为R，则qv2B＝轨迹如图，由几何关系有：R＝lOP解得：B＝1T答案1T29/35(3)其它条件不变，若改变磁场磁感应强度大小，使m2能与m1再次相碰，求B′大小.解析答案30/35解析当m2经过y轴时速度水平向左，离开电场后做平抛运动，m1碰后做匀减速运动.m1匀减速运动至停顿，其平均速度大小为：所以m2在m1停顿后与其相碰由牛顿第二定律有：Ff＝μm1g＝m1a设m2做匀速圆周运动半径为R′，由几何关系有：答案0.25T31/354.如图5所表示，C1D1E1F1和C2D2E2F2是距离为L相同光滑导轨，C1D1和E1F1为两段四分之一圆弧，半径分别为r1＝8r和r2＝r.在水平矩形D1E1E2D2内有竖直向上匀强磁场，磁感应强度为B.导体棒P、Q长度均为L，质量均为m，电阻均为R，其余电阻不计，Q停在图中位置，现将P从轨道最高点无初速度释放，则：(1)求导体棒P进入磁场瞬间，回路中电流大小和方向(顺时针或逆时针)；[变式训练]解析答案图53