高中物理學(xué)習(xí)細節(jié)(人教版)機械能守恒定律解答動力學(xué)問題的三種思路(含解析)_第1頁
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文檔簡介

一、三種思路的比較思路特點解析適用情況解析物體的受力,確定加速度,建立力的見解:牛頓運動定律加速度和運動量間的關(guān)系涉及力、加恒力作用下的運動結(jié)合運動學(xué)公式速度、位移、速度、時間能量見解:動能定理、機解析物體的受力、位移和速度,確定械能守恒定律和能量守功與能的關(guān)系.系統(tǒng)內(nèi)力做功會影響恒定律系統(tǒng)能量涉及力、位移、速度

恒力作用下的運動、變力作用下的曲線運動、往來運動、瞬時作用解析物體的受力(或系統(tǒng)所受外力)、動量見解:動量定理和動速度,建立力、時間與動量間的關(guān)系恒力作用下的運動、瞬時量守恒定律(或動量守恒定律),系統(tǒng)內(nèi)力不影響作用、往來運動系統(tǒng)動量涉及力、時間、動量(速度)二、三種思路的選擇對于不涉及物體運動過程中的加速度和時間問題,無論是恒力做功還是變力做功,一般都利用動能定理求解;若是只有重力和彈簧彈力做功而不涉及運動過程的加速度和時間問題,則采用機械能守恒定律求解。對于碰撞、反沖類問題,應(yīng)用動量守恒定律求解,對于相互作用的兩物體,若明確兩物體相對滑動的距離,應(yīng)試慮采用能量守恒(功能關(guān)系)建立方程。【典例1】以下列圖,一條帶有圓軌道的長軌道水平固定,圓軌道豎直,底端分別與兩側(cè)的直軌道相切,半徑R=0.5m。物塊A以v0=6m/s的速度滑入圓軌道,滑過最高點,再沿圓軌道滑出后,與直軌道上P處靜止的物塊B碰撞,碰后粘在一起運動,P點Q左側(cè)軌道圓滑,右側(cè)軌道呈粗糙段、圓滑段交替排列,每段長度都為L=0.1m。物塊與各粗糙段間的動摩擦因數(shù)都為μ=0.1,A、B的質(zhì)量均為m=1kg(重力加速度g取10m/s2;A、B視為質(zhì)點,碰撞時間極短)。求A滑過Q點時的速度大小v和碰到的彈力大小F;碰后AB最后停止在第k個粗糙段上,求k的數(shù)值;(3)求碰后AB滑至第n個(n<k)圓滑段上的速度vn與n的關(guān)系式。1212【解析】(1)由機械能守恒定律得:2mv0=mg(2R)+2mvmvA=(m+m)vP,得:vP=3m/s.12總動能Ek=(m+m)vP=9J,2滑塊每經(jīng)過一段粗糙段損失的機械能E=fL=μ(m+m)gL=0.2J.則:k=Ek=45.EAB滑到第n個圓滑段上損失的能量E=nE=0.2nJ,1212n,由能量守恒得:(+)P-(+)n=2mmv2mmvE代入數(shù)據(jù)解得:vP=9-0.2nm/s(n<k).【答案】(1)v=4m/sF=22N(2)k=45(3)vn=9-0.2nm/s(且n<k)【典例2】在某高速公路上,質(zhì)量為M的汽車拉著質(zhì)量為m的拖車勻速行駛,速度為v.在某一時刻拖車脫鉤了,若汽車的牽引力保持不變,則在拖車剛停止運動的瞬時,汽車的速度為多大(設(shè)阻力大小正比于車的重量)?【解析】法一:設(shè)阻力系數(shù)為k,汽車和拖車碰到的阻力分別是f1=,f2=,F(xiàn)kMgFkmg法二:將汽車和拖車看作一個系統(tǒng),勻速運動時系統(tǒng)碰到的合力為零.脫鉤后在拖車停止前,牽引力和阻力均不變,系統(tǒng)碰到的合力仍為零,故汽車和拖車的動量守恒.拖車停止時設(shè)汽車速度為v′,有(M+m)v=Mv′,M+m解得v′=Mv.M+m【答案】Mv【方法總結(jié)】若研究對象為一個系統(tǒng),應(yīng)優(yōu)先考慮兩大守恒定律.若研究對象為單一物體,可優(yōu)先考慮兩個定理,特別是波及時間問題時應(yīng)優(yōu)先考慮動量定理,涉及功和位移問題時應(yīng)優(yōu)先考慮動能定理.所選方法不相同,辦理問題的難易、繁簡程度可能有很大的差別。兩個守恒定律和兩個定理只觀察一個物理過程的始、末兩個狀態(tài)有關(guān)物理量間的關(guān)系,對過程的細節(jié)不予細究,這正是它們的方便之處.特別是對于變力做功、曲線運動、豎直平面內(nèi)的圓周運動、碰撞等問題,就更顯示出它們的優(yōu)越性?!踞槍τ?xùn)練】1.一質(zhì)量為

0.5kg

的小物塊放在水平川面上的

A

點,距離

A

5m

的地址

B處是一面墻,以下列圖,一物塊以

v0=

9m/s

的初速度從

A

點沿

AB方向運動,在與墻壁碰撞前瞬時的速度為

7m/s

,碰后以

6m/s

的速度反向運動直至靜止,

g取

10m/s

2。(1)求物塊與地面間的動摩擦因數(shù)μ;(2)若碰撞時間為0.05s,求碰撞過程中墻面對物塊平均作用力的大小F;(3)求物塊在反向運動過程中戰(zhàn)勝摩擦力所做的功W?!窘馕觥?1)由動能定理,有:-μ=1212。-0,可得μ=0.32mgs2mv2mv(2)由動量定理,有Ft=mv′-mv,可得F=130N。1W=mv′2=9J。2【答案】(1)μ=0.32(2)F=130N(3)W=9J如圖,三個質(zhì)量相同的滑塊A、B、C,間隔相等地靜置于同一水平直軌道上。現(xiàn)給滑塊

A

向右的初速度

v0,一段時間后

A

B

發(fā)生碰撞,碰后

A、B

分別以

1v0、3v0的速度84向右運動,

B

再與

C

發(fā)生碰撞,碰后

B、C粘在一起向右運動?;瑝K

A、B

與軌道間的動摩擦因數(shù)為同一恒定值。兩次碰撞時間極短。求

B、C

碰后瞬時共同速度的大小。21解得:vB=8v0;BC碰撞時滿足動量守恒,則mvB=2mv,21解得v=2vB=16v0.21【答案】16v03.如圖,質(zhì)量為M的小車靜止在圓滑的水平面上,小車AB段是半徑為R的四分之一圓弧圓滑軌道,BC段是長為L的水平粗糙軌道,兩段軌道相切于B點。一質(zhì)量為m的滑塊在小車上從A點由靜止開始沿軌道滑下,重力加速度為g。若固定小車,求滑塊運動過程中對小車的最大壓力。若不固定小車,滑塊仍從A點由靜止下滑,爾后滑入BC軌道,最后從C點滑出小M車。已知滑塊質(zhì)量m=2,在任一時刻滑塊相對地面速度的水平重量是小車速度大小的2倍,滑塊與軌道間的動摩擦因數(shù)為μ,求:BC①滑塊運動過程中,小車的最大速度vm;②滑塊從

B

C運動過程中,小車的位移大小

s?!窘馕觥?/p>

(1)由圖知,滑塊運動到

B點時對小車的壓力最大,從

A到

B,依照動能

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