6-3研究动力学的三个基本观点

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《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业●自主学习研究动力学问题三大观点的比较《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业三大观点力的观点能量观点动量观点规律力的瞬时效应力的空间积累效应力的时间积累效应牛顿第二定律动能定理机械能守恒定律动量定理动量守恒定律规律内容物体的加速度跟所受的合外力成,跟物体的质量成合外力对物体做的总功等于物体的改变量只有重力做功,物体的动能和重力势能发生相互转化,机械能的总量物体所受合外力的冲量等于物体动量的变化量一个系统不受外力或者所受外力的矢量和为零,这个系统的总动量规律表达式F合=W合=Ep+Ek=I合=m1v1+m2v2=研究对象单个物体(质点),任一时刻单个物体(质点),一段位移质点系,一个过程单个物体(质点),一段时间质点系,一个过程正比反比动能保持不变保持不变maΔEkE′p+E′kΔpm1v′1+m2v′2《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业●深化拓展1.三个因果关系第一因果关系:力是产生加速度的原因(也可说力是速度改变的原因,或力是运动状态改变的原因).这是一种瞬时关系,也是一种矢量关系,其规律是牛顿第二定律F=ma.第二因果关系:力对时间的累积效应(即冲量)是物体运动改变的原因.这是一种过程关系,也是一种矢量关系.其规律是动量定理Ft=p2-p1.第三因果关系:力对空间的累积效应(即功)是物体动能改变的原因.这是一种过程关系,也是一种标量关系.其规律是动能定理W合=Ek2-Ek1.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业三种因果关系可用下图表示.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业2.力学规律选用的一般原则力学中首先考虑使用两个守恒定律.从两个守恒定律的表达式看出多项都是状态量(速度、位置),所以守恒定律能解决状态问题,不能解决过程(位移s,时间t)问题,不能解决力(F)的问题.(1)若有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)涉及到速度和时间,应考虑使用动量定理.(3)若物体(或系统)涉及到位移和时间,且受到恒力作用,应考虑使用牛顿运动定律.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业(4)若物体(或系统)涉及到位移和速度,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.点拨:(1)无论使用哪一个规律,受力分析是前提.(2)有的问题往往是一题多解,解题时应从多个角度分析,找出最快捷的解题方法.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业3.动力学问题的解题步骤(1)认真审题,明确题目所述的物理情景,确定研究对象及物理过程.(2)分析研究对象的受力情况及运动状态和运动状态变化的过程,并作草图.(3)根据运动状态变化的规律确定解题观点,选择恰当的物理公式或规律.(4)根据选择的规律列式,有时还需挖掘题目的其他条件(如隐含条件、临界条件、几何关系等)列出补充方程,涉及矢量时要注意其方向性.(5)代入数据(统一单位)计算结果.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业【特别提醒】在一维情况下,对动量定理、动量守恒定律等矢量表达式,可通过选取正方向将矢量运算化为代数运算.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业●针对训练1.下列说法中正确的是()A.一个质点在一个过程中如果其动量守恒,其动能也一定守恒B.一个质点在一个过程中如果其动量守恒,其机械能也一定守恒C.几个物体组成的物体系统在一个过程中如果动量守恒,其机械能也一定守恒D.几个物体组成的物体系统在一个过程中如果机械能守恒,其动量也一定守恒《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业解析:一个质点动量不变,则速度不变,故动能一定不变,但机械能不一定不变,如竖直方向的匀速直线运动.一个物体系统动量守恒,说明系统不受外力,但可受内力,内力可做功,故机械能不一定守恒;一个系统机械能守恒,说明外力不做功,但外力可能不为零,故动量不一定守恒.答案:A《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业2.A、B两球之间压缩一根轻弹簧,静置于光滑水平桌面上.已知A、B两球质量分别为2m和m.当用板挡住A球而只释放B球时,B球被弹出落于距离为s的水平地面上,如图所示.当用同样的程度压缩弹簧,取走A左边的挡板,将A、B同时释放时,B球的落地点距桌边距离为()《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业答案:D《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业●规律方法“滑块”问题是动量和能量的综合应用之一,由于滑块与木板之间常存在一对相互作用的摩擦力,这对摩擦力使滑块、木板的动量发生变化,也使它们的动能发生改变,但若将两者视为系统,则这对摩擦力是系统的内力,它不影响系统的总动量,但克服它做功,使系统机械能损失,所以解决“滑块”问题常用到动量守恒定律.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业另外,解决“滑块”问题时一般要根据题意画出情景示意图,这样有利于帮助分析物理过程,也有利于找出物理量尤其是位移之间的关系.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业【例1】(2009·洛阳名校摸底测试)如图所示,光滑水平地面上停着一辆平板车,其质量为2m,长为L,车上右端(A点)有一块静止的质量为m的小金属块.金属块与平板车的上表面之间存在摩擦,以上表面的中点C为分界点,已知金属块与AC段之间的动摩擦因数为μ,与CB段的动摩擦因数未知.现给一个向右的水平恒力F=5μmg,使车向右运动,同时金属块在车上也开始滑动,当金属块滑到中点C时,立即撤去这个水平恒力F,最后金属块恰好停在车的左端(B点).已知重力加速度为g.求:《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业(1)撤去力F的瞬间,金属块的速度v1、车的速度v2分别为多少?(2)金属块与CB段的动摩擦因数μ′.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业[解析](1)撤去F前,根据牛顿第二定律,对金属块有μmg=ma1对平板车有5μmg-μmg=2ma2《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业[总结提升]物块与滑板之间有摩擦力作用,系统动量守恒,在滑动摩擦力作用下系统损失机械能.对系统应用动量守恒定律,对物块和滑板分别应用动能定理列方程解之.系统损失的动能等于滑动摩擦力和物块在滑板上滑动的距离的乘积.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业(2009·高考天津理综)如图所示,质量m1=0.3kg的小车静止在光滑的水平面上,车长L=1.5m,现有质量m2=0.2kg可视为质点的物块,以水平向右的速度v0=2m/s从左端滑上小车,最后在车面上某处与小车保持相对静止.物块与车面间的动摩擦因数μ=0.5,取g=10m/s2,求:(1)物块在车面上滑行的时间t;(2)要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0′不超过多少.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业解析:(1)设物块与小车共同速度为v,以水平向右为正方向,根据动量守恒定律有m2v0=(m1+m2)v设物块与车面间的滑动摩擦力为F,对物块应用动量定理有-Ft=m2v-m2v0其中F=μm2g,解得t=代入数据得t=0.24s.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业(2)要使物块恰好不从小车右端滑出,须使物块到小车最右端时与小车有共同的速度,设其为v′,则m2v0′=(m1+m2)v′代入数据解得v0′=5m/s故要使物块不从小车右端滑出,物块滑上小车左端的速度v0′应不超过5m/s.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业●规律方法由弹簧组成的孤立系统在相互作用过程中不仅动量守恒,而且由于弹簧的形变只引起弹性势能与动能的相互转化,因而系统的总动能将发生变化,但系统的机械能守恒.在相互作用过程中,弹簧伸长或压缩到最大程度时系统内各物体具有相同速度,此时弹性势能最大、系统动能最小.若系统内每个物体除弹簧的弹力外所受的合力为零(如光滑水平面的连结体问题).当弹簧为自然长度时,系统内将出现某个物体具有最大速度.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业【例2】如图所示,质量M=400g、上表面保持水平的铁板固定在一根轻弹簧上方,弹簧的下端固定在水平面上,弹簧与铁板组成的系统处于静止状态.在铁板中心的正上方有一质量m=100g的木块,从离铁板上表面高h=80cm处自由下落,木块撞到铁板上以后不再离开,两者一起开始做简谐运动.木块撞到铁板上以后,共同下降l1=2.0cm时,它们的速度第一次达到最大值;又继续下降了l2=8.0cm后,它们的速度第一次减小为零.空气阻力忽略不计,取g=10m/s2,弹簧始终处于弹性限度内.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业(1)求此弹簧的劲度系数k.(2)从木块和铁板共同开始向下运动到它们的共同速度第一次减小到零的过程中,弹簧的弹性势能增加了多少?(3)在振动过程中,铁板对木块的弹力的最小值FN是多少?《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业[分析]木块先做自由落体运动,与铁块相碰后一起做简谐运动.做简谐运动时,木块、铁板和弹簧组成的系统机械能守恒;木块、铁板相碰撞时,因作用时间短,故动量守恒;相碰前铁板受力平衡,相碰后,铁板和木块的共同速度最大时,铁板和木块组成的系统的加速度为零.[解析](1)铁板静止时,设弹簧的压缩量为l0,则:Mg=kl0铁板和木块的速度最大时,它们组成的系统的加速度为零,则:(M+m)g-k(l0+l1)=0联立解得:l0=8cm,k=50N/m.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业(2)木块下落h的过程中,由机械能守恒有:联立解得:ΔE=0.66J.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业(3)在最低点时,对铁板、木块组成的系统有:k(l0+l1+l2)-(M+m)g=(M+m)a1在最高点时,对木板有:mg-FN=ma2根据简谐运动的对称性可知a1=a2联立解得:a1=a2=8m/s2,FN=0.2N.[答案](1)k=50N/m(2)ΔE=0.66J(3)FN=0.2N[总结提升]木块和铁板相碰后与弹簧组成了一个弹簧振子并做简谐运动,由此可知系统的机械能守恒.当振子上下运动时,由于加速度未超过10m/s2,所以在最高点铁板和木块之间的弹力最小.《走向高考》高考总复习·物理第6章动量考点完全解读首页上页下页末页方法规律技巧课后强化作业(2009·高考重庆卷)探究某种笔的弹跳问题时,把笔分为轻质弹簧、内芯和外壳三部分,其中内芯和外壳质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