《高考物理通用版二轮复习讲义：第一部分 第二板块 第2讲 应用“能量观点”和“动量观点”破解力学计算题 Word版含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理通用版二轮复习讲义：第一部分 第二板块 第2讲 应用“能量观点”和“动量观点”破解力学计算题 Word版含解析（17页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲 考法学法应用能量和动量的观点来解决物体运动的多过程问题是高考考查的重点和热点。这类问题命题情景新颖，密切联系实际，综合性强，常是高考的压轴题。涉及的知识主要包括：动能定理；机械能守恒定律；能量守恒定律；功能关系；动量定理；动量守恒定律。用到的思想方法有：整体法和隔离法；全程法；分段法；相对运动方法；守恒思想；等效思想；临界极值思想。命题点(一)应用动能定理求解多过程问题研一题 (2019届高三南昌调研)如图所示，质量为m1 kg的小物块由静止轻轻放在水平匀速转动的传送带上，从A点随传送带运动到水平部分的最右端B点，经半圆轨道C点沿圆弧切线进入竖直光滑的半圆轨道，恰能做圆周运动。C点在B
2、点的正上方，D点为半圆轨道的最低点。小物块离开D点后做平抛运动，恰好垂直于倾斜挡板打在挡板跟水平面相交的E点。已知半圆轨道的半径R0.9 m，D点距水平面的高度h0.75 m，取g10 m/s2，求：(1)摩擦力对小物块做的功；(2)小物块经过D点时对轨道压力的大小；(3)倾斜挡板与水平面间的夹角。审题指导运动情景是什么？小物块的运动经历了三个过程，分别是直线运动、圆周运动、平抛运动用到什么规律？动能定理、圆周运动规律、平抛运动规律采用什么方法？相邻两个过程的连接点的速度是解题的突破口，先利用圆周运动最高点的临界状态求出小物块到达C点时的速度，再利用动能定理求出摩擦力做的功及小物块到达D点时的
3、速度，最后利用运动的合成与分解求出末速度的方向解析(1)设小物块经过C点时的速度大小为v1，因为经过C点时恰好能做圆周运动，由牛顿第二定律可得：mg，解得v13 m/s小物块由A到B过程中，设摩擦力对小物块做的功为W，由动能定理得：Wmv12，解得W4.5 J。(2)设小物块经过D点时的速度为v2，对从C点到D点的过程，由动能定理得：mg2Rmv22mv12小物块经过D点时，设轨道对它的支持力大小为FN，由牛顿第二定律得：FNmg解得v23 m/s，FN60 N由牛顿第三定律可知，小物块对轨道的压力大小为：FNFN60 N。(3)小物块离开D点做平抛运动，设经时间t打在E点，由hgt2，解得t
4、 s设小物块打在E点时速度的水平、竖直分量分别为vx、vy，速度方向与竖直方向的夹角为，则：vxv2，vygt，tan ，解得60再由几何关系可得60。答案(1)4.5 J(2)60 N(3)60悟一法多个运动过程的组合实际考查了多种物理规律和方法的综合应用，分析这类问题时要独立分析各个运动过程，而不同过程往往通过连接点的速度衔接。求解多运动过程问题的注意事项：(1)弄清物体的运动由哪些过程构成。(2)分析每个过程中物体的受力情况。(3)各个力做功有何特点，对动能的变化有无贡献。(4)从总体上把握全过程，表达出总功，找出初、末状态的动能。(5)对所研究的分过程或全过程运用动能定理列方程。通一类
5、1.如图所示，质量为1 kg的物块静止在水平面上，物块与水平面间的动摩擦因数0.2，t0时刻给物块施加一个水平向右的拉力F，使物块沿水平方向做直线运动，其加速度随时间变化的关系如表格所示，重力加速度g取10 m/s2，水平向右为正方向，求：时间t/s加速度a/(ms2)044483(1)04 s内水平拉力的大小；(2)08 s内物块运动的位移大小；(3)08 s内水平拉力做的功。解析：(1)04 s内，物块运动的加速度大小：a14 m/s2根据牛顿第二定律：F1mgma1，解得：F16 N。(2)t14 s时物块的速度大小：v1a1t116 m/s08 s内物块运动的位移：xv1t1v1t2a
6、2t2272 m。(3)8 s时物块的速度：v2a1t1a2t24 m/s根据动能定理：Wmgxmv22，解得：W152 J。答案：(1)6 N(2)72 m(3)152 J2(2018齐鲁名校联考)如图所示，在某竖直平面内，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，BC右端连接一口深度为H、宽度为d的深井CDEF，一个质量为m的小球放在曲面AB上，可从距BC面不同的高度处静止释放小球，已知BC段长为L，小球与BC间的动摩擦因数为，重力加速度为g。(1)若小球恰好落在井底E点处，求小球释放点距BC面的高度h1；(2)若小球不能直接落在井底，求小球打在井壁EF上的最小动能Ekmin和此时的释放点距
7、BC面的高度h2。解析：(1)小球由A到C，由动能定理得mghmgLmvC2自C点水平飞出后，由平抛运动规律得xvCt，ygt2解得hL若小球恰好落在井底E处，则xd，yH解得小球的释放点距BC面的高度为h1L。(2)若小球不能直接落在井底，设打在EF上的动能为Ek，则xd解得vCd小球由C到打在EF上，由动能定理得mgyEkmvC2代入vC得：Ekmgy当y时，Ek最小，且Ekminmgd此时小球的释放点距BC面的高度为h2L。答案：(1)L(2)mgdL命题点(二)机械能守恒定律的综合应用研一题如图所示，竖直平面内固定着由两个半径为R的四分之一圆弧构成的细管道ABC，圆心连线O1O2水平且
8、与管道的交点为B。轻弹簧左端固定在竖直挡板上，右端靠着质量为m的小球(小球的直径略小于管道内径)，长为R的薄板DE置于水平面上，板的左端D到管道右端C的水平距离为R。开始时弹簧处于锁定状态，具有一定的弹性势能。重力加速度为g，解除锁定，小球从起点离开弹簧后进入管道，最后从C点抛出(不计小球与水平面和管道的摩擦)，若小球经C点时对管道外侧的弹力大小为mg。(1)求弹簧锁定时具有的弹性势能Ep；(2)求小球经管道B点的前、后瞬间对管道的压力；(3)试通过计算判断小球能否落在薄板DE上。思维流程解析(1)小球经过C点时，管道对小球的弹力FNmg，方向竖直向下，根据向心力公式有mgFN小球从起点运动到
9、C点过程中，弹簧和小球组成的系统机械能守恒，则Ep2mgRmvC2解得vC，Ep3mgR。(2)小球从起点到经过B点的过程中，根据机械能守恒，有3mgRmgRmvB2小球经B点前、后瞬间，管道对其的弹力提供向心力，则FN解得FN4mg由牛顿第三定律可知，小球经B点前、后瞬间对管道的压力分别向右和向左，大小为4mg。(3)小球离开C点后做平抛运动，根据平抛运动规律有2Rgt2，xvCt解得x2R因为x2R2R，所以小球不能落在薄板DE上。答案(1)3mgR(2)分别为向右和向左，大小为4mg的压力(3)小球不能落在薄板DE上，计算过程见解析悟一法解答含有弹簧的机械能守恒问题时，关键是选好系统，弄
10、清楚弹性势能的变化情况或弹力做功的情况。1弹性势能：通常由功能关系或能量守恒定律计算，弹簧压缩或拉伸，均有弹性势能，同一弹簧压缩或拉伸相同的长度，其弹性势能相等。2弹力做功：与路径无关，取决于初、末状态弹簧形变量的大小，且W弹Ep。通一类1(2018江苏高考)如图所示，钉子A、B相距5l，处于同一高度。细线的一端系有质量为M的小物块，另一端绕过A固定于B。质量为m的小球固定在细线上C点，B、C间的线长为3l。用手竖直向下拉住小球，使小球和物块都静止，此时BC与水平方向的夹角为53。松手后，小球运动到与A、B相同高度时的速度恰好为零，然后向下运动。忽略一切摩擦，重力加速度为g，取sin 530.
11、8，cos 530.6。求：(1)小球受到手的拉力大小F；(2)物块和小球的质量之比Mm；(3)小球向下运动到最低点时，物块M所受的拉力大小T。解析：(1)由几何知识可知ACBC，根据平衡条件得(Fmg)cos 53Mg解得FMgmg。(2)与A、B相同高度时小球上升h13lsin 53物块下降h22l物块和小球组成的系统机械能守恒mgh1Mgh2解得。(3)根据机械能守恒定律，小球向下运动到最低点时，恰好回到起始点，设此时物块受到的拉力为T，加速度大小为a，由牛顿第二定律得MgTMa对小球，沿AC方向由牛顿第二定律得Tmgcos 53ma解得T。答案：(1)Mgmg(2)65 (3)2.(2
12、018湖北三市五校联考)如图所示，一质量不计的细线绕过无摩擦的轻质小定滑轮O与质量为5m的砝码相连，另一端与套在一根固定光滑的竖直杆上质量为m的圆环相连，直杆上有A、C、B三点，且C为AB的中点，AO与竖直杆的夹角为53，C点与滑轮O在同一水平高度，滑轮与竖直杆相距为L，重力加速度为g，设竖直杆足够长，圆环和砝码在运动过程中不会与其他物体相碰。现将圆环从A点由静止释放(已知sin 530.8，cos 530.6)，求：(1)砝码下降到最低点时，圆环的速度大小；(2)圆环能下滑的最大距离；(3)圆环下滑到B点时的速度大小。解析：(1)当圆环到达C点时，砝码下降到最低点，此时砝码速度为零，由几何关
13、系得圆环下降高度为hAC砝码下降高度为hL由系统机械能守恒得mghAC5mghmv12则圆环的速度v12。(2)当圆环下滑的最大距离为H时，圆环和砝码的速度均为零砝码上升的高度H 由系统机械能守恒，圆环重力势能的减少量等于砝码重力势能的增加量，即mgH5mgH得圆环能下滑的最大距离H。(3)当圆环运动到B点时，下滑的高度hAB，而砝码的高度不变，设圆环的速度为v2，此时砝码的速度为v2cos 53。由系统机械能守恒得mghABmv225m(v2cos 53)2得圆环下滑到B点时的速度v2 。答案：(1)2(2)(3) 命题点(三)动量观点与能量观点的综合应用研一题如图所示，质量为m10.01 kg的子弹A，垂直纸筒的旋转轴穿过高速旋转的纸筒B，且只在B上留下一个弹孔，子弹穿过B后打入质量为m20.99 kg的木块C中，并留在C里面(A、C可视为质点)，C放在长木板D的左端，D的质量m33 kg，长度L10.375 m，D放在光滑的水平桌面上，水平桌面的右端有一很薄的与D等高的固定挡板E，D的右端到E的距离L20.125 m，D碰到E即被粘牢，C飞到桌面下方的水平地面上，已知纸筒直径d30 cm，纸筒匀速旋转的角速度103 rad/s，C与D之间的动摩擦因数0.1，D的上表面距离地
