高三物理复习：6.4 动力学知识的综合应用.doc

本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网高三物理复习动力学知识的综合应用知识梳理功和能的关系概述改变物体的动能势能都可以通过做功来实现改变物体的内能也可以通过做功来完成做功的多少一定与能的转化的量相对应功是能量转化的量度力学中功能关系的主要形式合外力的功等于物体动能的增量即合重力的功等于重力势能增量的负值即弹力的功等于弹性势能增量的负值即弹除系统内的重力和弹力以外其他力做的总功等于系统机械能的增量即21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站摩擦力做功与产生热能的关系静摩擦力做功的过程中只有机械能的相互转移静摩擦力起着传递机械能的作用而没有热能的产生滑动摩擦力做功的过程中能量的变化有两个方向一是相互摩擦的物体之间机械能的转移二是机械能转化为内能转化为内能的量值等于机械能的减小量其值为21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站能量守恒定律概述能量不能凭空产生也不能凭空消失它只能从一种形式的能转化为另一种形式的能或者从一个物体转移到另一物体这就是能量守恒定律应从以下两方面去理解某种形式的能量减少一定存在其他形式的能量增加且减少量和增加量一定相等某物体的能量减少一定存在其他物体的能量增加且减少量和增加量一定相等这也是列能量守恒方程式的两条基本思路解题的一般步骤分清有多少种形式的能如动能势能内能等在变化分别列出减少的能量21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站和增加的能量21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站的表达式列出恒等式21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解决动力学问题的三种途径力的途径利用牛顿运动定律结合运动学公式这是解决力学问题的基本思路和方法此种方法常常涉及的是瞬时关系解题时必须考虑运动的细节并且只能用于解决匀变速运动问题不能用于解决变加速运动问题动量的途径主要包括动量定理和动量守恒定理解题能量的途径主要包括用动能定理机械能守恒和能量守恒定律解题后两种途径研究的是物体或系统经历的过程中状态的改变这不涉及运动过程的细节而关心的是过程的初末状态的动量动能和力在此过程中的冲量和功一般情况下对单个物体宜用两个定理涉及时间就先考虑用动量定理涉及位移优先考虑用动能定理若研究对象有两个相互作用的物体则优先考虑用两大守恒定律特别是出现相对距离或相对路程时则优先考虑用能量守恒定律本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网力学综合性问题的解题思路认真读题弄清题目的物理过程挖掘题目的隐含条件建立起关于所求问题的物理图景恰当地选择研究对象分析其受力情况和运动情况注意物理过程中的关键状态根据物理过程的分析合理地选择解题途径力动量和能量建立相应的方程或方程组求解解题后要回顾一下解题的思维过程找出解题的关键所在分析题解结果是否正确合理典例精析例一粒钢珠从静止状态开始自由下落然后陷入泥潭中若把在空中下落的过程称为过程进入泥潭直到停止的过程称为过程则过程中钢珠动量的改变量等于重力的冲量过程中阻力的冲量大小等于过程中重力冲量的大小过程中钢珠克服阻力所做的功等于过程与过程所减少的重力势能之和过程中损失的机械能等于过程中所增加的动能解析钢珠由静止开始自由下落至地面时钢珠的动量变化其原因是受到重力冲量的作用依据动量定理可判断出选项正确过程钢珠受钢珠受重力和地面阻力合力的冲量作用依据动量定理可列方程为21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解得21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站故选项错钢珠自静止正落到进入泥潭静止全过程中物体的机械能减为零取钢珠进入泥潭后所在平面为零势能参照面并设钢珠下落位置距地面高度为陷入深度为据功能关系可列21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站故选项正确由上式可以看出过程损失的机械能不等于故选项错故项正确点评本例考查的知识点有动量动量定理动能定理考查的是理解能力分析推理能力解决这一问题的关键在于对物理过程的分析运动状态的确定例在光滑水平地面上有两个相同的弹性小球质量都为现球静止球向球运动发生正碰已知碰撞过程中总机械能守恒两球压缩最紧时的弹性势能为则碰前球的速度等于21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解析球向球运动球原来静止两球接触初期21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站两球形变增大弹性势能增加从以后由于弹力作用21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站两球形变逐步恢复弹性势能减小显然时弹性势能最大两球碰撞动量守恒设球初速度为据本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网据机械能守恒定律这时的弹性势能21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解得21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站选答案为点评本例以碰撞为情景命题涉及动量守恒定律机械能守恒定律等重要知识点并要求通过分析物理过程找出弹性形变最大时的运动状态在考查对物理规律理解的同时更侧重于综合分析与推理能力的考查例如图所示固定斜面的倾角为一挡板垂直于斜面放置质量为的物块从距离挡板为位置开始以初速度沿斜面上滑已知物块与斜面的摩擦因数为摩擦力21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站若物块每次与挡板相碰均无机械能损失斜面足够长求物块经过的路程21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解析由于物块重力沿斜面向下的分力大于物块所受的摩擦力所以物块最终必依靠在挡板处全过程中只有重力和摩擦力做功可用动能定理求解设物块经过的路程为对物块从开始到最后停下的全过程用动能定理21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站即21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解得21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站此题也可以根据能的转化和守恒定律去求解同学们不妨自行分析一下此题中求摩擦力的功为何是用路程而不是用位移请同学们分析其中道理例如图所示质量为的平板车原来静止在光滑的水平面上另一质量为的物体以的水平速度滑向平板车的另一端假设平板车与物体间的动摩擦因数为取求21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站如果不会从的另一端滑下则的最终速度是多少要保证不滑下平板车至少要有多长解析方法一从能量观点解题物体在平板车上滑行的过程中由于摩擦力的作用做匀减速直线运动被初速度为零的匀加速直线运动由于系统的合外力为零所以总动量守恒如果平板车足够长二者总有一个时刻变为相同之后摩擦力消失以相同的速度匀速运动在此过程中由于的位移不同所以滑动摩擦力分别对和做的功大小也不等故整个系统动能减小内能增加总能量不变要求平板车的最小长度可以用动能定理分别对和列方程也可以用能的转化和守恒定律对系统直接列方程设共同运动的速度为的初速度为则对组成的系统由动量守恒定律可得本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解得21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站设在上滑行的距离为小车从开始运动至速度刚增到时位移大小为则由动能定理可得对21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站对21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站又21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站由代入数据可解得故要保证不滑下平板车至少应有长亦可直接取系统为研究对象由于内能的增加等于系统动能的减少根据能的转化和守恒定律有21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解得方法二利用牛顿定律解题设的初速度为在上滑动过程中加速度为的加速度为滑行时间为发生的位移为发生的位移为车长至少为对由牛顿第二定律得21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站对由牛顿第二定律得21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站当和速度相等时不再发生相对滑动即画出运动过程如图所示21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站由题意可知21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站代入数据解得点评对于受恒力作用下的物体的运动问题既可以用牛顿定律加运动学公式求解也可以从动量角度求解还可以综合运用动量和能量关系求解到底选用哪种方法应根据解决问题的方法性原则而定例相隔一定距离的两球质量相等假定它们之间存在恒定的斥力作用原来两球被按住处在静止状态现突然松开两球同时给球以速度使之沿两球连线射向球球初速为零若两球间的距离从最小值两球未接触到刚恢复到原始值所经历的时本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网间为求球斥力作用下的加速度21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解析弄清题目所给的物理过程研究对象的运动状态是正确解答这类问题的基础松开后球做初速为的匀减速运动球做同向的初速度为零的匀加速运动两球间的距离由变小到恢复到的过程中如图所示设球的路程为球的路程为间距刚恢复到时球速度为球速度为由动量守恒定律得由动能定理得对球21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站对球21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站由题意据示意图得即分析出这一隐含条件是解答本题的关键联立动量守恒定律21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站得21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站球在恒定斥力下加速度由匀变速运动公式21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站得21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站的方向与的方向相同例如图是光滑的21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站圆轨道为光滑的半圆轨道都放置在坚直平面内且相切于点两点距地面的高度均为现将一质量为的小球以21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站的初速从点开始沿轨道滑动求小球最后落到轨道上时的动能21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解析小球恰能过点时21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站据根据能守恒故小球从以速度平抛则由21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站及21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站得21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站故21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站例质量为的钢板与直立轻弹簧的上端连接弹簧下端固定在地上平衡时弹簧的压缩量为如图所示一物块从钢板正上方距离为的处自由落下打在钢板上并立刻与钢板一起向下运动已知物块质量也为时它们恰能回到点若物块质量为仍从处自由落下则物块与钢板回到点还具有向上的速度求物块向上运动到达的最本资料来自于资源最齐全的世纪教育网世纪教育网中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站版权所有httpwww21cnjycom世纪教育网高点与点的距离21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站解析物块与钢板碰撞时的速度21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站设表示质量为的物块与钢板碰撞后一起开始向下运动的速度因碰撞时间极短动量守恒则21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站刚碰完时弹簧的弹性势能为当它们一起回到点时弹簧无形变弹性势能为零根据题给条件这时物块与钢板的速度为零由机械能守恒则21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站设表示质量为的物块与钢板碰撞后开始一起向下运动的速度则有21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站刚碰完时弹簧的弹性势能为它们回到点时弹性势能为零但它们仍继续向上运动设此时速度为则有21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站在以上两种情况中弹簧的初始压缩量都是故有21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站当质量为的物块与钢板一起回到点弹簧的弹力为零物块与钢板只受到重力作用加速度为一过点钢板受到弹簧向下的拉力作用加速度大于由于物块与钢板不粘连物块不可能受到钢板的拉力其加速度仍为故在点物块与钢板分离分离后物块以速度坚直上升则由以上各式解得物块向上运动所到最高点与点的距离为21世纪教育网45中国最大型最专业的中小学教育资源门户网站世纪教育网