(課改地區(qū)專用)2022-2023學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 專題二 動(dòng)量與動(dòng)量守恒定律章末總結(jié)學(xué)案 新人教版

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1、(課改地區(qū)專用)2022-2023學(xué)年高考物理總復(fù)習(xí) 專題二 動(dòng)量與動(dòng)量守恒定律章末總結(jié)學(xué)案 新人教版 一、動(dòng)量定理和動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用 1.動(dòng)量定理中物體所受合外力的沖量等于該過程中物體動(dòng)量的變化量,它是一個(gè)矢量方程式。 2.動(dòng)能定理中物體所受合外力做的功等于該過程中物體動(dòng)能的改變量,它是一個(gè)標(biāo)量方程式。 3.在研究力作用下物體的運(yùn)動(dòng)過程時(shí),涉及的物理量有F、x、m、v、W、Ek等,一般考慮應(yīng)用動(dòng)能定理。若涉及的物理量有F、t、m、v、I、p等,一般考慮應(yīng)用動(dòng)量定理。 [例1] 質(zhì)量為mB=2 kg的木板B靜止于光滑水平面上,質(zhì)量為mA=6 kg的物塊A停在B的左端,質(zhì)量為mC=

2、2 kg的小球C用長(zhǎng)為L(zhǎng)=0.8 m的輕繩懸掛在固定點(diǎn)O?,F(xiàn)將小球C及輕繩拉直至水平位置后由靜止釋放,小球C在最低點(diǎn)與A發(fā)生正碰,碰撞作用時(shí)間很短為Δt=10-2 s,之后小球C反彈所能上升的最大高度h=0.2 m。已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,物塊與小球均可視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)空氣阻力,取g=10 m/s2。求: 圖1 (1)小球C與物塊A碰撞過程中所受的撞擊力大??; (2)為使物塊A不滑離木板B,木板B至少多長(zhǎng)? 解析 (1)小球C下擺過程,由動(dòng)能定理mCgL=mCv, 小球C反彈過程,由動(dòng)能定理-mCgh=0-mCvC′2 碰撞過程設(shè)向右為正方向,根據(jù)動(dòng)量定理FΔt=-m

3、CvC′-mCvC 聯(lián)立以上各式解得F=-1.2×103 N。 (2)小球C與物塊A碰撞過程,由動(dòng)量守恒定律mCvC=mC(-vC′)+mAvA 當(dāng)物塊A恰好滑至木板B右端并與其共速時(shí),所求木板B的長(zhǎng)度最小。在此過程中動(dòng)量和能量都守恒,則mAvA=(mA+mB)v, μmAg·x=mAv-(mA+mB)v2,解得x=0.5 m。 答案 (1)1.2×103 N (2)0.5 m 二、解答動(dòng)力學(xué)問題的三大規(guī)律 1.三大規(guī)律 (1)力的觀點(diǎn):牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式。 (2)能量觀點(diǎn):動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律。 (3)動(dòng)量觀點(diǎn):動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律。 2.三

4、大規(guī)律的選擇 (1)若考查有關(guān)物理量的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系,則用力的觀點(diǎn)。 (2)若考查一個(gè)過程,三種方法都有可能,但方法不同,處理問題的難易、繁簡(jiǎn)程度可能有很大的差別。 (3)若研究對(duì)象為一個(gè)系統(tǒng),應(yīng)優(yōu)先考慮兩大守恒定律。 (4)若研究對(duì)象為單一物體,可優(yōu)先考慮兩個(gè)定理,特別是涉及時(shí)間問題時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮動(dòng)量定理,涉及功和位移問題時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮動(dòng)能定理。 [例2] 一質(zhì)量為M、長(zhǎng)為l的長(zhǎng)方形木板B放在光滑的水平地面上,在其右端放一質(zhì)量為m的小木塊A,m

5、 (1)若已知A和B的初速度大小為v0,求它們最后的速度的大小和方向; (2)若初速度的大小未知,求小木塊A向左運(yùn)動(dòng)到達(dá)的最遠(yuǎn)處(從地面上看)離出發(fā)點(diǎn)的距離。 解析 (1)法一 用動(dòng)量守恒定律求解:系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒,取水平向右為正方向。木塊A不滑離B板的條件是二者最終處于相對(duì)靜止,設(shè)此時(shí)共同速度為v。 由動(dòng)量守恒定律得Mv0-mv0=(M+m)v,可得v=v0,因?yàn)镸>m,故v方向水平向右。 法二 用牛頓定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解:取水平向右為正方向,由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得,對(duì)A有v=-v0+a1t=-v0+t 對(duì)B有v=v0-a2t=v0-t 可得v=v0,方向向右。 (2)法一 用

6、功能關(guān)系求解:當(dāng)木塊A對(duì)地向左運(yùn)動(dòng)距離最遠(yuǎn)時(shí),末速度為零,在這過程中,克服摩擦力Ff做功消耗了自身的動(dòng)能有Ffx=mv 而A剛好沒有滑離B板的條件是:A滑到B板的最左端,且二者具有相同速度v,A、B間因摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能等于系統(tǒng)動(dòng)能的損失Q=Ffl=(v-v2),v=v0 由以上各式得向左運(yùn)動(dòng)的最遠(yuǎn)距離x=l。 法二 用動(dòng)能定理求解:設(shè)小木塊A向左離出發(fā)點(diǎn)最遠(yuǎn)距離為x,此時(shí)末速度為零(板速度為v1);當(dāng)A、B剛達(dá)到共同速度v時(shí),板B向右運(yùn)動(dòng)的路程為L(zhǎng),A速度由0增大到v時(shí)向右運(yùn)動(dòng)的路程為x1,如圖所示。設(shè)A、B間滑動(dòng)摩擦力為Ff,根據(jù)動(dòng)能定理, 對(duì)A有-Ffx=-mv,F(xiàn)fx1=mv2 對(duì)B有-FfL=(v2-v),v=v0 且有幾何關(guān)系L+(x-x1)=l 由上面幾式可得x=l。 答案 (1)v0 方向向右 (2)l

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