高考物理二轮专题复习课件：动力学和能量观点的综合应用

高考物理复习：力学三大观点的综合应用

考点一 动力学和能量观点的应用

[知能必备]

1．过程分析：将复杂的物理过程分解为几个简单的物理过程，挖掘出题中的隐含条件，找出联系不同阶段的“桥梁”．

2．受力及功能分析：分析物体所经历的各个运动过程的受力情况以及做功情况的变化，选择适合的规律求解．

3．规律应用：选用相应规律解决不同阶段的问题，列出规律性方程．

[典例剖析]

(2020·全国卷Ⅱ)如图，一竖直圆管质量为M，下端距水平地面的高度为H，顶端塞有一质量为m的小球．圆管由静止自由下落，与地面发生多次弹性碰撞，且每次碰撞时间均极短；在运动过程中，管始终保持竖直．已知M＝4m，球和管之间的滑动摩擦力大小为4mg，g为重力加速度的大小，不计空气阻力．

(1)求管第一次与地面碰撞后的瞬间，管和球各自的加速度大小；

(2)管第一次落地弹起后，在上升过程中球没有从管中滑出，求管上升的最大高度；

(3)管第二次落地弹起的上升过程中，球仍没有从管中滑出，求圆管长度应满足的条件．

解析：(1)管第一次落地弹起的瞬间，小球仍然向下运动．设此时管的加速度大小为a1，方向向下；球的加速度大小为a2，方向向上；球与管之间的摩擦力大小为f，由牛顿运动定律有

Ma1＝Mg＋f①

ma2＝f－mg②

联立①②式并代入题给数据，得a1＝2g，a2＝3g③

(2)管第一次碰地前与球的速度大小相同．由运动学公式，碰地前瞬间它们的速度大小均为v0＝2gH④

方向均向下．管弹起的瞬间，管的速度反向，球的速度方向依然向下．设自弹起时经过时间t1，管与小球的速度刚好相同．取向上为正方向，由运动学公式

v0－a1t1＝－v0＋a2t1⑤

联立③④⑤式得t1＝25 2Hg⑥

设此时管下端的高度为h1，速度为v.由运动学公式可得

h1＝v0t1－12a1t21⑦ v＝v0－a1t1⑧

由③④⑥⑧式可判断此时v>0.此后，管与小球将以加速度g减速上升h2，到达最高点．由运动学公式有

高三物理第二轮复习动力学、动量和能量观点的综合应用

【学习目标】

①动量定理和动量守恒定律的应用

②动量和能量观点的综合应用

③力学三大观点的应用

1.[2016·全国卷Ⅱ，35(2)]如图5，光滑冰面上静止放置一表面光滑的斜面体，斜面体右侧一蹲在滑板上的小孩和其面前的冰块均静止于冰面上。某时刻小孩将冰块以相对冰面3 m/s的速度向斜面体推出，冰块平滑地滑上斜面体，在斜面体上上升的最大高度为h＝0.3 m(h小于斜面体的高度)。已知小孩与滑板的总质量为m1＝30 kg，冰块的质量为m2＝10 kg，小孩与滑板始终无相对运动。取重力加速度的大小g＝10 m/s2。

(ⅰ)求斜面体的质量；(ⅱ)通过计算判断，冰块与斜面体分离后能否追上小孩？

图5

1.动量定理的公式Ft＝p′－p除表明两边大小、方向的关系外，还说明了两边的因果关系，即合外力的冲量是动量变化的原因.

动量定理说明的是合外力的冲量与动量变化的关系，反映了力对时间的累积效果，与物体的初、末动量无必然联系.动量变化的方向与合外力的冲量方向相同，而物体在某一时刻的动量方向跟合外力的冲量方向无必然联系.

动量定理公式中的F是研究对象所受的包括重力在内的所有外力的合力，它可以是恒力，也可以是变力，当F为变力时，F应是合外力对作用时间的平均值.

2.动量守恒定律

(1)内容：一个系统不受外力或者所受外力之和为零，这个系统的总动量保持不变.

(2)表达式：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(系统总动量的增量为零)；或Δp1＝－Δp2(相互作用的两个物体组成的系统，两物体动量的增量大小相等、方向相反).

(3)守恒条件

①系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的合力为零.

②系统合外力不为零，但在某一方向上系统合力为零，则系统在该方向上动量守恒.

③系统虽受外力，但外力远小于内力且作用时间极短，如碰撞、爆炸过程.

1 动力学观点在力学中的应用

专题定位 本专题解决的是物体(或带电体)在力的作用下的匀变速直线运动问题．高考对本专题考查的内容主要有：①匀变速直线运动的规律及运动图象问题；②行车安全问题；③物体在传送带(或平板车)上的运动问题；④带电粒子(或带电体)在电场、磁场中的匀变速直线运动问题；⑤电磁感应中的动力学分析．考查的主要方法和规律有：动力学方法、图象法、运动学的基本规律、临界问题的处理方法等．

应考策略 抓住“两个分析”和“一个桥梁”．“两个分析”是指“受力分析”和“运动情景或运动过程分析”．“一个桥梁”是指加速度是联系运动和受力的桥梁．综合应用牛顿运动定律和运动学公式解决问题．

1． 物体或带电粒子做匀变速直线运动的条件是：物体所受合力为恒力，且与速度方向共线．

2． 匀变速直线运动的基本规律为

速度公式：v＝v0＋at

位移公式：x＝v0t＋12at2

速度和位移公式的推论为：v2－v20＝2ax

中间时刻的瞬时速度为vt2＝xt＝v0＋v2

任意相邻两个连续相等的时间内的位移之差是一个恒量，即Δx＝xn＋1－xn＝a·(Δt)2.

3． 速度—时间关系图线的斜率表示物体运动的加速度，图线与时间轴所包围的面积表示物体运动的位移．匀变速直线运动的v－t图象是一条倾斜直线．

4． 位移—时间关系图线的斜率表示物体的速度，匀变速直线运动的x－t图象是一条抛物线．

5． 超重或失重时，物体的重力并未发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化．物体发生超重或失重现象与物体的运动方向无关，只决定于物体的加速度方向．当a有竖直向上的分量时，超重；当a有竖直向下的分量时，失重；当a＝g且竖直向下时，完全失重．

1． 动力学的两类基本问题的处理思路

2． 解决动力学问题的常用方法

(1)整体法与隔离法．

(2)正交分解法：一般沿加速度方向和垂直于加速度方向进行分解，有时根据情况也可以把加速度进行正交分解．

第5课时　动量与能量观点的综

合应用

考点　动量定理与动量守恒定律的应用

1．动量定理

(1)公式：Ft

＝p

′－p

＝Δp

(2)理解：

等式左边是过程量Ft

，右边是两个状态量之差，是矢量式．v

1、v

2是以同一惯性参考系为

参照的；Δp

的方向可与mv

1一致、相反或成某一角度，但是Δp

的方向一定与F的方向一

致．

2．动量守恒定律

(1)表达式：m

1v

1＋m

2v

2＝m

1v

1′＋m

2v

2′或p

＝p

′，或Δp

＝0，或Δp

1＝－Δp

2.

(2)守恒条件①系统不受外力或系统虽受外力但所受外力的合力为零．②系统所受外力的合力不为零，但在某一方向上系统受到的合力为零，则系统在该方向上

动量守恒．③系统虽受外力，但外力远小于内力且作用时间极短，如碰撞、爆炸过程．

3．应用技巧

(1)动量定理没有适用条件，在计算与时间有关的问题或求平均冲力时可以用．

(2)动量定理的研究对象可以是单一物体，也可以是物体系统．

(3)判断动量是否守恒时，要注意所选取的系统，区分内力和外力．

(4)两规律都是矢量式，书写时要规定正方向．

例1　(2019·山东济南市上学期期末)某研究小组经查阅资料了解到，在空气中低速下落的物体所受的空气阻力可认为与物体速度大小成正比关系，因此下落的物体最终会达到一

个恒定的速度，称之为收尾速度．如图1所示为小球由静止开始，在低速下落过程中速度

随时间变化的一部分图象．图中作出了t

＝0.5s时刻的切线，小球的质量为0.5kg，重力

加速度g

取10m/s2，求：

图1

(1)小球在t

＝0.5s时刻的加速度大小；

(2)小球最终的收尾速度的大小；

(3)小球从静止下落到t

＝0.5s时刻的位移大小．

答案　(1)4m/s2　(2)m/s　(3)m20

32

3

解析　(1)由题图图象可知：a

＝＝4m/s2Δv

Δ

t

(2)设空气阻力与速度大小的正比系数为k

，当v

＝4m/s时，有：mg

－kv

＝ma

达到最大速度时，有mg

＝kv

m

联立解得：k

＝，v

m＝m/s3

420

3

(3)在0到t