《2017-2018学年高中物理 专题4 动量和能量观点的综合应用复习学案 新人教版选修3-5》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2017-2018学年高中物理 专题4 动量和能量观点的综合应用复习学案 新人教版选修3-5（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、专题4 动量和能量观点的综合应用1动量的观点和能量的观点动量的观点：动量定理和动量守恒定律能量的观点：动能定理和能量守恒定律若研究对象为一个系统，应优先考虑两大守恒定律，若研究对象为单个物体，可优先考虑两个定理，特别涉及时间问题时，应优先考虑动量定理，涉及功和位移问题时，应优先考虑动能定理这两个观点研究的是一个物理过程的初、末两个状态，不对过程变化的细节作深入的研究，这是它们比牛顿运动定律的方便之处2利用动量的观点和能量的观点解题应注意下列问题(1)动量定理和动量守恒定律是矢量表达式，还可写出分量表达式；(2)动能定理和能量守恒定律是标量表达式，绝无分量表达式曲线运动(a不恒定)、竖直面内的圆
2、周运动、碰撞等，就中学知识而言，不可能单纯考虑用力和运动的观点求解，若用动量或能量的观点求解会比较方便复习过关1(多选)如图1所示，质量为M的楔形物体静止在光滑的水平地面上，其斜面光滑且足够长，与水平方向的夹角为.一个质量为m的小物块从斜面底端沿斜面向上以初速度v0开始运动当小物块沿斜面向上运动到最高点时，速度大小为v，距地面高度为h，则下列关系式中正确的是()图1Amv0(mM)vBmv0cos (mM)vCmghm(v0sin )2Dmgh(mM)v2mv答案BD解析小物块上升到最高点时，速度与楔形物体的速度相同，系统水平方向动量守恒，全过程机械能也守恒以向右为正方向，在小物块上升过程中，
3、由水平方向系统动量守恒得：mv0cos (mM)v，故A错误，B正确；系统机械能守恒，由机械能守恒定律得：mgh(mM)v2mv，故C错误，D正确2.如图2所示，在光滑水平地面上，质量为M的滑块上用轻杆及轻绳悬吊质量为m的小球，轻绳的长度为L.此装置一起以速度v0向右滑动另一质量也为M的滑块静止于上述装置的右侧当两滑块相撞后，便粘在一起向右运动，求：图2(1)两滑块相撞过程中损失的机械能；(2)当小球向右摆到最大高度时两滑块的速度大小答案(1)Mv(2)解析(1)两滑块相撞过程，由于碰撞时间极短，小球的位置还没有发生改变，两滑块已经达到共同速度，因此悬线仍保持竖直方向由动量守恒定律，有Mv02
4、Mv，得vv0该过程中，损失的机械能为EMv2Mv2Mv(2)两滑块碰撞完毕后，小球上升到最高点的过程，系统在水平方向上所受合外力为零，动量守恒，小球上升到最高点时，系统有相同的水平速度，则2Mvmv0(2Mm)v解得，v.3如图3所示，水平光滑地面上停放着一辆质量为M的小车，小车左端靠在竖直墙壁上，其左侧半径为R的四分之一圆弧轨道AB是光滑的，轨道最低点B与水平轨道BC相切，BC2R，整个轨道处于同一竖直面内将质量为m的物块(可视为质点，其中M2m)从A点无初速度释放，物块与小车上表面BC之间的动摩擦因数为0.5.求物块相对BC运动的位移(g10 m/s)图3答案R解析小物块从A下滑到B的过
5、程中，小车保持静止，对物块由机械能守恒定律得mgRmv从B到C的过程中，小车和物块组成的系统水平方向动量守恒，有mv0(mM)v1从B到C的过程中，由功能关系得mgxmv(mM)v联立各式得xR.4如图4所示，质量m10.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L1.5 m，现有质量m20.2 kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v02 m/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0.5，取g10 m/s2，求：图4(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不超过多少答案 (1)0.24 s(2)5 m/s解
6、析(1)设物块与小车相对静止时的共同速度为v，以水平向右为正方向，根据动量守恒定律有m2v0(m1m2)v设物块与车面间的滑动摩擦力大小为Ff，对物块应用动量定理有Fftm2(v0v)又Ffm2g解得t代入数据得t0.24 s.(2)要使物块恰好不从小车右端滑出，须使物块到达车面最右端时与小车有共同的速度，设其为v，则m2v0(m1m2)v由功能关系有m2v02(m1m2)v2m2gL代入数据解得v05 m/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不超过5 m/s.5置于光滑水平面上的 A、 B两球质量均为m，相隔一定距离，两球之间存在恒定斥力作用，初始时两球均被锁定而处于静止
7、状态现同时给两球解除锁定并给 A球一冲量I，使之沿两球连线射向 B球， B球初速度为零在之后的运动过程中两球始终未接触，试求：(1)两球间的距离最小时 B球的速度；(2)两球间的距离从最小值到刚恢复到初始值过程中斥力对 A球做的功答案(1)(2)解析(1)对A球由动量定理可得Imv0两球间的距离最小时两球等速，根据系统动量守恒mv02mv得v(2)从初始状态到二者距离达到与初始状态相等过程中，设二者位移大小均为l，根据动量守恒定律得mv0mv1mv2对A由动能定理可得Flmvmv对B由动能定理可得Flmv0(写出类似弹性碰撞的方程即前、后两个时刻的动能不变也可)可得v10，v2v0两球距离从最
8、小值到刚恢复到初始值过程中斥力对A球做的功WAmvmv2.6如图5所示，光滑的水平地面上有一质量为M3 kg的木板，其左端放有一可看成质点、质量m1 kg的重物，右方有一竖直的墙重物与木板间的动摩擦因数为0.5.使木板与重物以共同的速度v06 m/s向右运动，某时刻木板与墙发生碰撞，经t0.1 s木板以v14 m/s的速度返回，重力加速度为g10 m/s2.求：图5(1)墙壁对木板的平均作用力的大小；(2)板与墙作用时间很短，忽略碰撞过程中重物的速度变化若重物不从木板上掉下来，则木板的最小长度为多少答案(1)305 N(2)7.5 m解析(1)设向左为正方向，板碰后速度为v1，由动量定理有：(
9、Fmg)tMv1(Mv0)代入数据可求得F305 N(2)设重物与板共速为v共，由动量守恒定律有Mv1mv0(Mm)v共得v共1.5 m/s设板最小长度为L，从板与墙碰后到板与重物相对静止，系统损失的动能全部转化为内能，有mgLMvmv(Mm)v代入数据得：L7.5 m.7如图6所示，固定在地面上的光滑圆弧面与车C的上表面平滑相接，在圆弧面上有一个滑块A，其质量为mA2 kg，在距车的水平面高h1.25 m 处由静止下滑，车 C的质量为mC6 kg，在车C的左端有一个质量mB2 kg的滑块B，滑块A与B均可看做质点，滑块A与B碰撞后粘合在一起共同运动，最终没有从车C上滑出，已知滑块 A、B 与
10、车C的动摩擦因数均为0.5，车 C与水平地面的摩擦忽略不计取 g10 m/s2.求：图6(1)滑块A滑到圆弧面末端时的速度大小；(2)滑块A与B碰撞后瞬间的共同速度的大小；(3)车C的最短长度答案(1)5 m/s(2)2.5 m/s(3)0.375 m解析(1)设滑块A滑到圆弧末端时的速度大小为v1，由机械能守恒定律有mAghmAv代入数据解得v15 m/s.(2)设A、B碰后瞬间的共同速度为v2，滑块A与B碰撞瞬间与车C无关，滑块A与B组成的系统动量守恒，有mAv1(mAmB)v2，代入数据解得v22.5 m/s.(3)设车C的最短长度为L，滑块A与B最终没有从车C上滑出，三者最终速度相同，
11、令其为v3，根据动量守恒定律有(mAmB)v2(mAmBmC)v3根据能量守恒定律有(mAmB)gL(mAmB)v(mAmBmC)v联立式代入数据解得L0.375 m.8在光滑水平面上静置有质量为m的滑板，上表面光滑，AB水平，BC为圆弧，圆弧底端切线水平，如图7所示一可视为质点的物块P，质量也为m，从木板AB的右端以初速度v0滑上滑板AB，最终恰好能滑到圆弧的最高点C处，求：图7(1)物块滑到C处时的速度v；(2)圆弧的半径R；(3)滑块刚滑上圆弧时，水平面对滑板的支持力大小答案(1)(2)(3)6mg解析(1)由点A到点C时，取向左为正由动量守恒得mv02mv，得：v(2)由点A到点C时，
12、根据能量守恒得mvmgR2mv2，则：R(3)滑块刚滑上圆弧时，设B点对滑块的支持力为FNB，由牛顿第二定律得：FNBmgm则：FNB5mg由牛顿第三定律得，此时水平面对滑板的支持力为：FNFNBmg6mg.9如图8所示，静止在光滑水平面上质量为M2 kg的木板，右端有一根轻质弹簧与木板相连质量m2 kg可看做质点的小物块以水平速度v04 m/s从木板的左端滑上木板，压缩弹簧后又被弹回，最后恰好能停在木板的左端已知物块与木板间的动摩擦因数为0.2，弹簧长度远小于木板长度求在上述过程中弹簧具有的最大弹性势能和木板的长度图8答案4 J1 m解析设小物块与木板速度相同时，共同速度大小为v，小物块相对木板向右运动时，滑行的最大路程为L，小物块相对于木板向右运动过程中：由动量守恒：mv0(Mm)v根据能量守恒得：mvmgL(Mm)v2Ep小物块相对木板运动的整个过程中：mv2mgL(Mm)v2联立解得Ep4 J，L1 m.在校园的时候曾经梦想去桂林，到那山水甲天下的阳朔仙境，漓江的水呀常在我心里流，去那美丽的地方是我一生的期望，有位老爷爷他退休有钱有时间，他给我描绘了那幅美妙画卷，刘三姐的歌声和动人的传说，亲临其境是老爷爷一生的心愿，我想去桂林呀，我想去桂林，可是有时间的时候我却没有钱，我想去桂林呀，我想去桂林，可是有了钱的时候我却没时间7
