2021届高考物理二轮复习课件：第一篇-专题五-考向2-动量与能量综合.ppt

1、考向考向2 2动量与能量综合动量与能量综合研透真题研透真题破题有方破题有方(2019(2019全国卷全国卷)竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接圆弧平滑连接,小物块小物块B B静止于水平轨道的最左端静止于水平轨道的最左端,如图如图(a)(a)所示。所示。t=0t=0时刻时刻,小物小物块块A A在倾斜轨道上从静止开始下滑在倾斜轨道上从静止开始下滑,一段时间后与一段时间后与B B发生弹性碰撞发生弹性碰撞(碰撞时间极碰撞时间极短短););当当A A返回到倾斜轨道上的返回到倾斜轨道上的P P点点(图中未标出图中未标出)时时

2、,速度减为速度减为0,0,此时对其施加一此时对其施加一外力外力,使其在倾斜轨道上保持静止。物块使其在倾斜轨道上保持静止。物块A A运动的运动的v-tv-t图象如图图象如图(b)(b)所示所示,图中的图中的v v1 1和和t t1 1均为未知量。已知均为未知量。已知A A的质量为的质量为m,m,初始时初始时A A与与B B的高度差为的高度差为H,H,重力加速度大小重力加速度大小为为g,g,不计空气阻力。不计空气阻力。(1)(1)求物块求物块B B的质量。的质量。(2)(2)在图在图(b)(b)所描述的整个运动过程中所描述的整个运动过程中,求物块求物块A A克服摩擦力所做的功。克服摩擦力所做的功。

3、(3)(3)已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等,在物块在物块B B停止运动后停止运动后,改变物块改变物块与轨道间的动摩擦因数与轨道间的动摩擦因数,然后将然后将A A从从P P点释放点释放,一段时间后一段时间后A A刚好能与刚好能与B B再次碰上。再次碰上。求改变前后动摩擦因数的比值。求改变前后动摩擦因数的比值。【真题解码真题解码】(1)(1)审题破题眼审题破题眼:看到看到“光滑圆弧光滑圆弧”想到想到“只改变速度方向只改变速度方向,没有能量损失没有能量损失”。看到看到“与与B B发生弹性碰撞发生弹性碰撞(碰撞时间极短碰撞时间极短)”)”想到想到“动量守恒、能

4、量守恒动量守恒、能量守恒”。看到看到“v-t”v-t”图象图象,想到想到“斜率、面积的含义斜率、面积的含义”。(2)(2)情境化模型情境化模型:(3)(3)命题陷阱点命题陷阱点:陷阱陷阱1:1:不理解弹性碰撞的含义不理解弹性碰撞的含义若两物体发生弹性碰撞若两物体发生弹性碰撞,满足动量守恒和能量守恒满足动量守恒和能量守恒(机械能守恒机械能守恒)。陷阱陷阱2:2:不会列系统能量守恒的方程不会列系统能量守恒的方程,对系统应用能量守恒对系统应用能量守恒,要明确总能量和能量要明确总能量和能量的转化过程。的转化过程。【解析解析】(1)(1)根据图根据图(b),v(b),v1 1为物块为物块A A在碰撞前瞬

5、时速度的大小在碰撞前瞬时速度的大小,为其碰撞后瞬为其碰撞后瞬时速度的大小。设物块时速度的大小。设物块B B的质量为的质量为m,m,碰撞后瞬时速度大小为碰撞后瞬时速度大小为v,v,由动量守恒由动量守恒定律和机械能守恒定律有定律和机械能守恒定律有mvmv1 1=m(-)+mv=m(-)+mv联立式得联立式得m=3mm=3m1v21v222211v111mvm()m v2222 【标准解答标准解答】(2)(2)在图在图(b)(b)所描述的运动中所描述的运动中,设物块设物块A A与轨道间的滑动摩擦力大小为与轨道间的滑动摩擦力大小为f,f,下滑过程下滑过程中所走过的路程为中所走过的路程为s s1 1,返

6、回过程中所走过的路程为返回过程中所走过的路程为s s2 2,P,P点的高度为点的高度为h,h,整个过程中整个过程中克服摩擦力所做的功为克服摩擦力所做的功为W W。由动能定理有。由动能定理有mgH-fsmgH-fs1 1=-0=-0-(fs-(fs2 2+mgh)=0-+mgh)=0-从图从图(b)(b)所给的所给的v-tv-t图线可知图线可知s s1 1=v=v1 1t t1 1s s2 2=(1.4t=(1.4t1 1-t-t1 1)211mv221v1m()22121v12 2由几何关系由几何关系 物块物块A A在整个过程中克服摩擦力所做的功为在整个过程中克服摩擦力所做的功为W=fsW=f

7、s1 1+fs+fs2 2联立式可得联立式可得W=mgHW=mgH21shsH215(3)(3)设倾斜轨道倾角为设倾斜轨道倾角为,物块与轨道间的动摩擦因数在改变前为物块与轨道间的动摩擦因数在改变前为,有有W=mgcos W=mgcos 设物块设物块B B在水平轨道上能够滑行的距离为在水平轨道上能够滑行的距离为s,s,由动能定理有由动能定理有-mgs=0-mgs=0-mv mv2 2 设改变后的动摩擦因数为设改变后的动摩擦因数为,由动能定理有由动能定理有mgh-mgcos -mgs=0mgh-mgcos -mgs=0 Hhsin12hsin联立联立式可得式可得 答案答案:(1)3m(1)3m(2

8、)mgH(2)mgH(3)(3)119215119必备知能必备知能融会贯通融会贯通【核心必备核心必备】动量与能量观点综合应用技巧动量与能量观点综合应用技巧(1)(1)注意研究过程的合理选取注意研究过程的合理选取,不管是动能定理还是机械能守恒定律或动量守恒不管是动能定理还是机械能守恒定律或动量守恒定律定律,都应合理选取研究过程。都应合理选取研究过程。(2)(2)要掌握摩擦力做功的特征、摩擦力做功与动能变化的关系以及物体在相互要掌握摩擦力做功的特征、摩擦力做功与动能变化的关系以及物体在相互作用时能量的转化关系。作用时能量的转化关系。(3)(3)注意方向性问题注意方向性问题,运用动量定理或动量守恒定

9、律求解时运用动量定理或动量守恒定律求解时,都要选定一个正方都要选定一个正方向向,对力、速度、动量等矢量都应用正、负号代表其方向对力、速度、动量等矢量都应用正、负号代表其方向,代入相关的公式中进代入相关的公式中进行运算。另外行运算。另外,对于碰撞问题对于碰撞问题,要注意碰撞的多种可能性要注意碰撞的多种可能性,作出正确的分析判断作出正确的分析判断后后,再针对不同情况进行计算再针对不同情况进行计算,避免出现漏洞。避免出现漏洞。【考场秘技考场秘技】利用动量和能量观点解题的技巧利用动量和能量观点解题的技巧(1)(1)若研究对象为一个系统若研究对象为一个系统,应优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律应优先

10、考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律(机机械能守恒定律械能守恒定律)。(2)(2)若研究对象为单一物体若研究对象为单一物体,且涉及功和位移问题时且涉及功和位移问题时,应优先考虑动能定理。应优先考虑动能定理。(3)(3)因为动量守恒定律、能量守恒定律因为动量守恒定律、能量守恒定律(机械能守恒定律机械能守恒定律)、动能定理都只考查、动能定理都只考查一个物理过程的始末两个状态有关物理量间的关系一个物理过程的始末两个状态有关物理量间的关系,对过程的细节不予细究对过程的细节不予细究,这这正是它们的方便之处。特别对于变力做功问题正是它们的方便之处。特别对于变力做功问题,就更显示出它们的优越性。就更显示出它们

11、的优越性。1.(1.(动量守恒的综合应用动量守恒的综合应用)如图所示如图所示,光滑水平轨道右边与墙壁连接光滑水平轨道右边与墙壁连接,木块木块A A、B B和和半径为半径为0.5 m0.5 m的的 光滑圆轨道光滑圆轨道C C静置于光滑水平轨道上静置于光滑水平轨道上,A,A、B B、C C质量分别为质量分别为1.5 kg1.5 kg、0.5 kg0.5 kg、4 kg4 kg。现让。现让A A以以6 m/s6 m/s的速度水平向右运动的速度水平向右运动,之后与墙壁碰撞之后与墙壁碰撞,碰撞时间为碰撞时间为0.3 s,0.3 s,碰后速度大小变为碰后速度大小变为4 m/s4 m/s。当。当A A与与B

12、 B碰撞后会立即粘在一起运碰撞后会立即粘在一起运动动,g,g取取10 m/s10 m/s2 2,求求:(1)A(1)A与墙壁碰撞过程中与墙壁碰撞过程中,墙壁对小球平均作用力的大小墙壁对小球平均作用力的大小;(2)AB(2)AB第一次滑上圆轨道所能达到的最大高度第一次滑上圆轨道所能达到的最大高度h h。多维猜押多维猜押制霸考场制霸考场14【解析解析】(1)A(1)A与墙壁碰撞过程与墙壁碰撞过程,规定水平向左为正方向规定水平向左为正方向,对对A A由动量定理有由动量定理有Ft=mFt=mA Av v2 2-m-mA A(-v(-v1 1)解得解得F=50 NF=50 N。(2)A(2)A与与B B

13、碰撞过程碰撞过程,对对A A、B B系统系统,水平方向动量守恒有水平方向动量守恒有m mA Av v2 2=(m=(mB B+m+mA A)v)v3 3A A、B B滑上斜面到最高点的过程滑上斜面到最高点的过程,对对A A、B B、C C系统系统,水平方向动量守恒有水平方向动量守恒有(m(mB B+m+mA A)v)v3 3=(m=(mB B+m+mA A+m+mC C)v)v4 4由能量守恒得由能量守恒得 (m(mB B+m+mA A)=(m)=(mB B+m+mA A+m+mC C)+(m)+(mB B+m+mA A)gh)gh解得解得h=0.3 mh=0.3 m。答案答案:(1)50 N

14、(1)50 N(2)0.3 m(2)0.3 m1223v1224v2.(2.(动量守恒解决实际问题动量守恒解决实际问题)如图所示如图所示,某超市两辆相同的手推购物车质量均为某超市两辆相同的手推购物车质量均为10 kg,10 kg,相距为相距为3 m3 m沿直线排列沿直线排列,静置于水平地面上。为了节省收纳空间静置于水平地面上。为了节省收纳空间,工人给工人给第一辆车一个瞬间的水平推力使其运动第一辆车一个瞬间的水平推力使其运动,并与第二辆车相碰并与第二辆车相碰,且在极短时间内相且在极短时间内相互嵌套结为一体互嵌套结为一体,以共同的速度运动了以共同的速度运动了1 m,1 m,恰好停靠在墙边。若车运动

15、时受到恰好停靠在墙边。若车运动时受到的摩擦力恒为车重力的的摩擦力恒为车重力的0.20.2倍倍,忽略空气阻力忽略空气阻力,重力加速度重力加速度g g取取10 m/s10 m/s2 2。求。求:(1)(1)购物车碰撞过程中系统损失的机械能购物车碰撞过程中系统损失的机械能;(2)(2)工人给第一辆购物车的水平冲量大小。工人给第一辆购物车的水平冲量大小。【解析解析】(1)(1)设第一辆车碰前瞬间的速度为设第一辆车碰前瞬间的速度为v v1 1,碰前两车间距为碰前两车间距为L L1 1,与第二辆车碰与第二辆车碰后的共同速度为后的共同速度为v v2 2,共同移动的距离为共同移动的距离为L L2 2,由动量守

16、恒定律得由动量守恒定律得mvmv1 1=2mv=2mv2 2由动能定理得由动能定理得-0.2-0.22mgL2mgL2 2=0-(2m)=0-(2m)则碰撞中系统损失的机械能则碰撞中系统损失的机械能E=E=联立解得联立解得E=40 JE=40 J。1222v221211mv(2m)v22(2)(2)设第一辆车推出时的速度为设第一辆车推出时的速度为v v0 0由动能定理得由动能定理得-0.2mgL-0.2mgL1 1=第一辆车的水平冲量大小第一辆车的水平冲量大小I=mvI=mv0 0联立解得联立解得I=20 NsI=20 Ns。答案答案:(1)40 J(1)40 J(2)20 Ns(2)20 Ns221011mvmv2277