专题八三大观点在力学中的应用
考点一动量与动力学观点的综合应用
1.三个基本观点
(1)力的观点:运用牛顿运动定律结合运动学知识解题,可处理匀变速运动问题。
(2)能量观点:用动能定理和能量守恒观点解题,可处理非匀变速运动问题。
(3)动量观点:用动量定理和动量守恒观点解题,可处理非匀变速运动问题。
2.主要运动形式
(1)直线运动:水平面上的直线运动、斜面上的直线运动、滑块在木板上的运动、传送带上的直线运动等。
(2)圆周运动:绳模型圆周运动、杆模型圆周运动、拱形桥模型圆周运动等。
(3)平抛运动:与斜面有关的平抛运动、与圆轨道有关的平抛运动等。
3.力学三大观点应用对比
分类
对应规律
规律内容
公式表达
力的瞬时作用效果
牛顿第二定律
物体的加速度大小与合力成正比,与质量成反比,加速度的方向与合力的方向相同
F合=ma
力对空间积累效果
动能定理
合力对物体所做的功等于物体动能的增量
W合=ΔEk
机械能守恒定律
在只有重力或弹力做功的情况下,物体系统的机械能的总量保持不变
E初=E末
力对时间积累效果
动量定理
物体所受合力的冲量等于物体动量的变化量
I合=Δp
动量守恒定律
系统不受外力或所受外力的矢量和为零时,系统的总动量保持不变(或在某个方向上系统所受外力之和为零时,系统在这个方向上的动量保持不变)
p初=p末
4.动量与动力学观点的综合应用的问题特点:
研究对象参与多个运动过程,运动过程中的多个阶段基本为匀变速运动,物体间的相互作用过程满足动量守恒特点,通常运用牛顿运动定律、运动学公式及动量相结合解决问题。
(2024·广东省·联考题)工人使用一块长L=4m的木板从平台上卸货,木板一端搭在平台上(与平台等高),另一端固定在地面,形成倾角θ=37°的斜面。工人甲从木板底部推动质量M=3kg的小车,使小车以v0=12m/s的速度冲上木板。工人乙站在平台上,当小车在木板上运动到某处时,以v1=1.6m/s的速度水平抛出货物,货物速度方向与木板平行时恰好落入到达斜面顶端的小车,两者速度立刻变为零。已知小车与木板间的摩擦力与压力大小之比为k=0.5,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,小车和货物均可视作质点,求:
(1)货物抛出点距平台的高度;
(2)货物的质量m。
(2023·新疆乌鲁木齐第一次质监)在高山上的一片水平草地上,一只雪豹正在猎杀一只野山羊,雪豹咬住野山羊前瞬间它们的速度方向相同,且雪豹的水平速度大小v1=15m/s,野山羊的水平速度大小v2=6m/s,咬住后它们一起沿水平草地滑行了一段距离后停下。雪豹和野山羊的质量分别为m1=60kg、m2=30kg,它们滑行时与水平草地间的动摩擦因数μ=0.8,重力加速度g取10m/s2。求:
(1)雪豹咬住野山羊后瞬间共同的速度大小v;
(2)雪豹咬住野山羊后一起向前滑行的距离x。
注意进行受力分析和运动过程的分析,熟练运用运动学公式及动量守恒、动量定理相结合,注意多个过程过渡时速度一般不会瞬时改变,即前一过程的末速度是后一过程的初速度。
1.(多选)长木板A放在光滑的水平面上,质量为m=2kg的另一物体B以水平速度v0=2m/s滑上原来静止的长木板A的上表面,由于A、B间存在摩擦,之后A、B速度随时间变化情况如图所示,g=10m/s2。则下列说法正确的是()
A.木板获得的动能为1J B.系统损失的机械能为2J
C.木板A的最小长度为2m D.A、B间的动摩擦因数为0.1
2.(2023年高考·天津)已知A、B两物体,,A物体从处自由下落,且同时B物体从地面竖直上抛,经过相遇碰撞后,两物体立刻粘在一起运动,已知重力加速度g=10m/s2,求:
(1)碰撞时离地高度x;
(2)碰后速度v;
(3)碰撞损失机械能ΔE。
考点二动量与能量观点的综合应用
问题特点:
一个物体或多个物体组成的系统参与多个运动过程,过程较为复杂,而不需要知道运动过程中的每一个细节,通常根据动量守恒规律,或机械能守恒、动能定理或功能关系进行综合分析,解决问题。
(2023年高考·北京卷)如图所示,质量为m的小球A用一不可伸长的轻绳悬挂在O点,在O点正下方的光滑桌面上有一个与A完全相同的静止小球B,B距O点的距离等于绳长L。现将A拉至某一高度,由静止释放,A以速度v在水平方向和B发生正碰并粘在一起。重力加速度为g。求:
(1)A释放时距桌面的高度H;
(2)碰撞前瞬间绳子的拉力大小F;
(3)碰撞过程中系统损失的机械能ΔE。
应用动量、能量观点解决问题的技巧:
1.灵活选取研究对象,研究过程及状态,根据题目的特点选取其中动量守恒或能量守恒的几个物体为研究对象,不一定选取所有物体。
2.灵活选取研究过程及状态,