物理届高三备考方略力学规律的选用.ppt

《物理届高三备考方略力学规律的选用.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理届高三备考方略力学规律的选用.ppt（41页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、物理届高三备考方略力学规律的选用 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望力学规律的选用力学规律的选用本专题主要复习力学规律的选用。解决力学问本专题主要复习力学规律的选用。解决力学问题有三个基本规律可供选用：题有三个基本规律可供选用：1、力的观点，运用牛顿运动定律、力的观点，运用牛顿运动定律F=ma解题。解题。2、动量的观点，运用动量定理和动量守恒定、动量的观点，运用动量定理和动量守恒定 律解题。律解题。3、能量的观点，运用动能定理和机械能守恒、能量的观点，

2、运用动能定理和机械能守恒定律解题。定律解题。例题一例题一质量为质量为M M的物体从高出地面的物体从高出地面H处静止落下，不计空气处静止落下，不计空气阻力，落入砂坑陷入深度为阻力，落入砂坑陷入深度为L。问物体在砂坑中受到。问物体在砂坑中受到的平均阻力是多少？的平均阻力是多少？研究对象：研究对象：适用规律：适用规律：过程分析：过程分析：状态选取：状态选取：建立方程：建立方程：质量为M M的物体动能定理动能定理先自由落体后减速运动先自由落体后减速运动释放时为初态释放时为初态,停在砂坑中为终态停在砂坑中为终态WG+W阻阻=0-0Mg(H+L)-fL=0f=Mg(H+L)/L例题二如图所示质量为m的重锤

3、从高为H处自由下落，打在质量为M的木桩上，重锤与木桩一起下沉的距离为S。求木桩在下沉过程中受到的平均阻力。思路点拨思路点拨研究对象：研究对象：重锤重锤过程分析：自由落下过程分析：自由落下(第一个过程第一个过程)选用规律：机械能守恒选用规律：机械能守恒选取状态：静止下落为初态，刚接触木桩是终态。选取状态：静止下落为初态，刚接触木桩是终态。建立方程：建立方程：mvmv1 12 2/2=mgH v/2=mgH v1 1=过程分析：过程分析：(第二个过程）碰撞第二个过程）碰撞研究对象：研究对象：重锤与木桩重锤与木桩选用规律：动量守恒选用规律：动量守恒选取状态：碰撞前后选取状态：碰撞前后建立方程：建立方

4、程：mvmv1 1=（m+Mm+M）v v2 2 v v2 2=mv=mv1 1/（m+Mm+M）分析第三个过程研究对象：重锤与木桩研究对象：重锤与木桩适用规律：动能定理适用规律：动能定理过程分析：重力做正功，阻力做负功。过程分析：重力做正功，阻力做负功。状态选取：碰撞刚结束是初态下沉状态选取：碰撞刚结束是初态下沉S S为终态。为终态。建立方程：建立方程：（m+Mm+M）gS-fS=0-gS-fS=0-（m+Mm+M）v v2 22 2/2/2 f=(m+M)g+f=(m+M)g+问题：上述三个过程能否合并为一个过程用动能定理求解？为什么问题：上述三个过程能否合并为一个过程用动能定理求解？为什

5、么？例题三例题三绳绳长长1m，能能承承受受的的最最大大拉拉力力为为14N，绳绳的的上上端端固固定定，下下端端系系着着质质量量为为1kg的的小小球球，要要把把绳绳拉拉断断，在在最最低低点点至少应给小球以多大的冲量？至少应给小球以多大的冲量？研究对象：小球研究对象：小球 适用规律：牛顿运动定律。适用规律：牛顿运动定律。状态选取：最低点。状态选取：最低点。建立方程：建立方程：N-mg=mvN-mg=mv2 2/L/L14-10=v2/1v=2m/sI=mv=2kgm/s例题四例题四如如图图所所示示，A、B两两物物体体质质量量之之比比为为mA:mB=3:2，原原来来静静止止在在平平板板车车C上上，A、

6、B间间有有一一根根被被压压缩缩了了的的弹弹簧簧，A、B与与平平板板车车上上表表面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数相相同同，地地面面光光滑滑，当当弹弹簧簧突突然释放后，则有：然释放后，则有：A.A、B系统动量守恒系统动量守恒 B.A、B、C系统动量守恒系统动量守恒C.小车向左运动小车向左运动 D.小车向右运动小车向右运动思路点拨整体分析：整体分析：A、B、C系统的动量守恒。（总动量等于零）系统的动量守恒。（总动量等于零）分析分析A与与B：fa:fb=3:2，fa向右，向右，fb向左，两者的合力向左，两者的合力向右。外力对向右。外力对A与与B系统的冲量向右，系统的冲量向右，A与与B系统的动量系统的动

7、量向右，所以向右，所以C的动量向左。的动量向左。例题五气气球球质质量量为为200kg，载载有有质质量量为为50kg的的人人，静静止止在在空空中中距距地地面面20m高高处处，气气球球下下悬悬一一根根质质量量可可忽忽略略不不计计的的绳绳子子，此此人人想想从从气气球球上上沿沿绳绳滑滑到到地地面面，则则此此绳绳至至少少应应多多长？长？思路点拨研究对象：研究对象：适用规律：适用规律：过程分析：过程分析：状态选取：状态选取：建立方程：建立方程：人与气球人与气球动量守恒，因合外力等于零动量守恒，因合外力等于零只考虑初终两状态，不必考虑过程。只考虑初终两状态，不必考虑过程。静止时为初态，着地时为终态。静止时为

8、初态，着地时为终态。M人人V人人=M球球V球球两边乘两边乘t得得:(t极小）极小）M人人V人人t=M球球V球球t把所有方程相加得把所有方程相加得M人人S人人=M球球S球球绳长绳长L=S人人+S球球=20+5=25m由图可知由图可知例题六在水平地面上平铺n块砖，每块砖的质量为m，厚度为h，如图所示，现将这些砖一块一块全部叠放起来，问至少要做多少功？思路点拨研究对象：全部砖块。研究对象：全部砖块。适用规律：功能关系。适用规律：功能关系。过程分析：外力做功使砖块的势能增加。过程分析：外力做功使砖块的势能增加。状态选取：平铺时是初态，叠放后是终态。状态选取：平铺时是初态，叠放后是终态。建立方程：建立方

9、程：W W外外=E=Ep2p2-E-Ep1p1=nmgnh/2-nmgh/2=nmgnh/2-nmgh/2=nmgh(n-1)/2 nmgh(n-1)/2思路拓展把一个质量为M边长为L的正方体翻倒至少要做多少功？分析：把正方体翻倒时它的重心必升高。有两种方式可把正方体翻倒，一种是绕底边翻倒，另一种是绕底面的一个顶点翻倒。哪一种翻倒方式做的功少呢？原重心高度为L/2，翻倒过程重心最大高度为如果绕一个顶点翻倒重心最大高度为外力至少做功W=MgL例题七如图所示的均匀铁链全长为L，桌面边缘下垂的部分长为L1，其余部分静止在光滑的水平桌面上。现释放铁链，问：当铁链刚滑离桌面时它的速度是多大？思路点拨研究

10、对象：整个铁链。研究对象：整个铁链。适用规律：机械能守恒。适用规律：机械能守恒。过程分析：只要选取初、终两状态，与中间过程无关。过程分析：只要选取初、终两状态，与中间过程无关。状态选取：开始下滑时初态，滑离桌面时是终态。状态选取：开始下滑时初态，滑离桌面时是终态。建立方程：建立方程：E Ep1p1+0=E+0=Ep2p2+E+Ek2k2以何处为零势能？以何处为零势能？Ep1=-M1gL1/2,Ep2=-MgL/2Ek2=MgL/2-M1gL1/2MgV2/2=(ML-M1L1)g/2M1L1=ML21/LV=例题八游游乐乐场场中中的的过过山山车车由由许许多多节节完完全全相相同同的的车车厢厢组组

11、成成，列列车车先先沿沿光光滑滑水水平平轨轨道道行行驶驶，然然后后滑滑上上固固定定在在竖竖直直平平面面内内的的半半径径为为R的的光光滑滑的的园园形形轨轨道道，如如下下图图所所示示。若若列列车车全全长长为为L，（L2R），R远远大大于于每每节节车车箱箱的的长长度度和和高高度度。则则列列车车行行驶驶到到园园形形轨轨道道时时的的速速度度至至少少多多大大才才能使整个列车安全通过园轨道？能使整个列车安全通过园轨道？思路点拨研究对象：先研究整体，后研究最高点的车厢。研究对象：先研究整体，后研究最高点的车厢。适用规律：先机械能守恒，后用牛顿定律。适用规律：先机械能守恒，后用牛顿定律。过程分析：最高点的车厢重力

12、作为向心力。过程分析：最高点的车厢重力作为向心力。状态选取：车在水平面上是初态园轨道中充满状态选取：车在水平面上是初态园轨道中充满 车厢时是终态。车厢时是终态。建立方程：最高点的车厢建立方程：最高点的车厢mg=mv2/R v=应注意到各车厢的速度均为应注意到各车厢的速度均为机械能守恒：机械能守恒：MV02/2=Mv2/2+Ep2，Ep2怎么求？怎么求？M2=(M/L)2R,重心高度重心高度h=R,Ep2=(M/L)2R2gMV02/2=MgR/2+(M/L)2R2g V0=例题九如图所示的长木板放在光滑水平面上，木板长为如图所示的长木板放在光滑水平面上，木板长为L=3m，质量，质量M=3kg，

13、在木板的右端放有一质量，在木板的右端放有一质量m=2kg、大小可忽略的物块。对木板施加一大小、大小可忽略的物块。对木板施加一大小为为12N的水平恒力的水平恒力F，使物块和木板从静止开始运，使物块和木板从静止开始运动，已知物块与板间的动摩擦力为动，已知物块与板间的动摩擦力为3N，求物块运动，求物块运动多长时间恰好滑到板的左端？在此时间内恒力多长时间恰好滑到板的左端？在此时间内恒力F做做多少功？多少功？思路点拨研究对象：隔离分析研究对象：隔离分析M M和和m m。适用规律：牛顿运动定律。适用规律：牛顿运动定律。过程分析：过程分析：M M和和m m均作匀变速运动。均作匀变速运动。状态选取：静止时为初

14、态状态选取：静止时为初态m m滑到滑到M M的左端时为终态。的左端时为终态。建立方程：对建立方程：对m am a1 1=1.5m/s=1.5m/s2 2,s,s1 1=1.5t=1.5t2 2/2/2 对对M aM a2 2=3m/s=3m/s2 2S S2 2=3t=3t2 2/2,/2,由图知：由图知：s s2 2=s=s1 1+L,t=2s.W+L,t=2s.WF F=Fs=Fs2 2=72j=72j例题十某物体以初动能从倾角某物体以初动能从倾角为为=37的斜面底端的斜面底端的的A点沿斜面上滑，经点沿斜面上滑，经过过B点到点到C点时动能为点时动能为零。从零。从C点下滑到点下滑到AB的的中

15、点中点D时，动能与上滑时，动能与上滑经过经过B点时动能相等，点时动能相等，如图示。已知如图示。已知AB=S，物体与斜面间的动摩擦物体与斜面间的动摩擦因数为因数为=0.5，求，求BC的长。的长。思路点拨研究对象：物体。研究对象：物体。适用规律：动能定理。适用规律：动能定理。过程分析：重力与摩擦力做功。过程分析：重力与摩擦力做功。建立方程：建立方程：从从A A到到C C-fs-fs1 1-mgs-mgs1 1sin37=0-mvsin37=0-mv2 20 0/2,/2,f=0.4mg,2gsf=0.4mg,2gs1 1=v=v0 02 2从从A到到B，-fs-0.6mgs=mvb2/2-mv02

16、/2mvb2/2=mg(s1-s)=mgbc从从C到到D，（，（0.6mg-f)(bc+s/2)=mvb2/2-0=mg(s1-s)0.2mg(bc+s/2)=mgbc,bc=s/8练习一练习一质量m=1kg的物体，以V0=22m/s的初速度竖直向上抛出，上升的最大高度是20m,若运动过程中空气阻力保持不变，请用动能定理计算：（1）空气阻力 （2）落回起抛点时的速度。(g=10m/s2)解答上升过程，-（mg+f）S=0-mV02/2f=2.1N下落过程，（mg-f）=mV2/2-0V=17.8m/s练习二右右图图示示的的冲冲击击摆摆质质量量是是2.8kg，摆摆长长为为L=0.4m，弹弹丸丸质

17、质量量=200g，弹弹丸丸水水平平打打入入摆摆中中没没穿穿出出，摆摆恰恰在在竖竖直直平平面面内内作作园园周周运运动动。求求：（1）弹弹丸丸打入摆时的速度打入摆时的速度（2）系统损失的机械能。）系统损失的机械能。解答最高点重力作为向心力，V=2m/s动量守恒mV0=(M+m)V1机械能守恒练习三下图所示，质量为m=0.4kg的木块以2m/s的速度水平地滑上静止在光滑水平地面上的小车,车的质量为M=1.6kg,木块与小车间的动摩擦因数=0.2,当木块与小车相对静止时,小车和木块所组成的系统损失的机械能是多少?小车和木块相互作用时间是多少?解答动量守恒MV0=(M=m)V1,V1=0.4m/sE损=

18、mv02/2-(M+m)V12/2=0.64Jf=mg=0.8N,a=0.5m/s2V=at,t=0.8s练习四一一水水平平光光滑滑轨轨道道连连接接一一个个半半园园形形光光滑滑轨轨道道,轨轨道道半半径径R=0.50m,小小球球m以以15m/s的的速速度度与与静静止止在在半半园园形形轨轨道道下下端端的的球球M作作对对心心碰碰撞撞后后以以5m/s的速度反弹回来的速度反弹回来.(1)要要使使M碰碰撞撞后后恰恰能能沿沿半半园园轨轨道道运运动动到到最最高高点点,求两球求两球的质量之比的质量之比m:M=?（2 2）在上述条件下）在上述条件下,球球M落回到水平面上的位置到落回到水平面上的位置到半园形轨道下端

19、的距离是多少半园形轨道下端的距离是多少?解答动量守恒，m15=m(-5)+MV1MV1=20m机械能守恒MV12/2=Mg 2R+MV高2/2，V1=5m/s5M=20m,m/M=1/4M作平抛运动，X=V高t练习五图示的木板图示的木板A长为长为L，质量为，质量为M，A静止在光滑的静止在光滑的水平面上，有一质量为水平面上，有一质量为m的小木块的小木块B以水平面速以水平面速度度V0滑入木板滑入木板A的左端。的左端。A与与B之间的动摩擦因数之间的动摩擦因数为为，B可视为质点，问：（可视为质点，问：（1）A和和B的加速度的加速度各是多少？（各是多少？（2）如果最后）如果最后B恰好到达恰好到达A的右端

20、不的右端不落下，则落下，则V0大小是多少？大小是多少？解答aB=gg mg=Ma mg=MaA A,a,aA A=mg/M=mg/MmVmV0 0=(M+m)V=(M+m)VE E损损=mV=mV0 02 2/2-(M+m)V/2-(M+m)V2 2/2=MmV/2=MmV0 02 2/2(M+m)/2(M+m)E E损损=mgL=mgL相对，相对，L L相对相对=L=L练习六如图所示，质量是如图所示，质量是2.0kg的小车放在光滑的水的小车放在光滑的水平面上，在小车右端放一质量为平面上，在小车右端放一质量为1.0kg的小物的小物块，物块与小车间的动摩擦因数为块，物块与小车间的动摩擦因数为0.

21、5，物块，物块与小车同时分别受到水平向左与小车同时分别受到水平向左F1=6.0N拉力和拉力和水平向右的拉力水平向右的拉力F2=9.0N，经，经0.4s同时撤去两同时撤去两力，为使物块不从小车上滑下，求小车最少有力，为使物块不从小车上滑下，求小车最少有多长？多长？解答a1=1m/s2,S1=a1t2/2=0.08m,V1=0.4m/s.a2=2m/s2,S2=a2t2/2=0.16m,V2=0.8m/s.撤去外力后动量守恒MV2-mV1=(M+m)V,V=0.4m/s(向右)E损=mv12/2+MV22/2-(M+m)V2/2=0.48JE损=mgSmgS相对相对S S相对相对=0.096m=0

22、.096mL=S1+S2+S S相对相对=0.336m=0.336m练习七如图所示，质量为如图所示，质量为M长为长为L的木板放在倾角为的木板放在倾角为的的光滑斜面上，（光滑斜面上，（1）为使木板静止在斜面上，质量）为使木板静止在斜面上，质量为为m m的人应在木板上以多大的加速度跑动？方向如的人应在木板上以多大的加速度跑动？方向如何？（设脚与木板间不打滑）（何？（设脚与木板间不打滑）（2）为使人与斜面）为使人与斜面保持相对静止，人在木板上跑动时木板的加速度保持相对静止，人在木板上跑动时木板的加速度是多大？是多大？解答（1）先研究木板Mgsin =f人对板再研究人mgsin +f板对人=ma,a=

23、(M+m)gsin /m（2）先研究人mgsin=f=f板对人板对人 再研究板Mgsin+f+f人对板=Ma2a a2 2=(M+m)gsin/M,=(M+m)gsin/M,方向沿斜面向下方向沿斜面向下练习八如图所示，甲乙两小孩各乘一辆冰车在山坡前的水如图所示，甲乙两小孩各乘一辆冰车在山坡前的水平冰道上游戏。甲和他的冰车总质量平冰道上游戏。甲和他的冰车总质量m1=40kg，从，从山坡上自由下滑到水平面冰道上时速度山坡上自由下滑到水平面冰道上时速度v1=3m/s，乙和他的冰车总质量乙和他的冰车总质量m2=60kg。乙以大小为。乙以大小为v2=0.5m/s的速度迎着甲滑来，与甲相碰，不计一的速度迎

24、着甲滑来，与甲相碰，不计一切摩擦，小车也不直接接触。问：相碰时甲对乙施切摩擦，小车也不直接接触。问：相碰时甲对乙施加的推力做的功在什么范围内，才能使两小车分开加的推力做的功在什么范围内，才能使两小车分开并且以后在原直线上运动时甲、乙两人不再相碰。并且以后在原直线上运动时甲、乙两人不再相碰。（山坡与水平冰道连接处为园弧（山坡与水平冰道连接处为园弧,且乙不推车）且乙不推车）解答动量守恒（向右为正）403-600.5=40V甲+60V乙=90若V甲向右则V甲V乙时两车不会再相遇取V甲=V乙=Vs，Vs=0.9m/sW1=m2Vs2/2-m2V22/2=16.8J若V甲向左则V甲的绝对值小于V乙时两车

25、不会再相遇，60V-40V=90,V=4.5m/sW2=600J.取习题九习题九如图所示，质量为M1.99kg的木质小车静止在光滑水平面上，其左端板上固定一轻弹簧，弹簧右端靠放着m2kg的小物块（弹簧与小物块不连结）小物块左侧的车表面光滑，而右侧的车面与小物块之间的动摩擦因数0.2，现有质量m00.01kg的子弹以v0400m/s的水平速度射入小车并留在小车内部，取g10m/s2，求：（1）小车在运动过程中，弹簧的弹性势能最大值；（2）为使小物块不从小车上滑下，车面粗糙部分至少多长？思路点拨思路点拨m0V0=(M+m0)V1 V1=2m/sm0V0=(M+m0+m)V2 V2=1m/sEpm=(M+m0)V12/2-(M+m0+m)V2 2/2=2Jmgx=mvmgx=mv1 12 2/2-(M+m/2-(M+m0 0+m)V+m)V2 22 2/2 x=0.5m/2 x=0.5m