[原创]2015年物理一轮复习课件特别策划(一) 力学综合计算.ppt

特别策划(一) 力学综合计算 解决动力学问题有三个基本观点，即力的观点、动量的观 点、能量的观点． 一、知识回顾 1．力的观点： (1)匀变速直线运动中常见的公式(或规律)： ①牛顿第二定律：F＝ma. 2．动量观点： (1)恒力的冲量：I＝Ft. (2)动量：p＝mv，动量的变化量Δp＝mv2－mv1. (3)动量大小与动能的关系：p＝ . (4)动量定理：I＝Δp，对于恒力有 F合t＝mv2－mv1，通常 研究的对象是一个物体． (5)动量守恒定律． ①条件：系统不受外力或系统所受外力的合力为零；系统 所受外力的合力虽不为零，但比系统内力小得多(如碰撞问题中 的摩擦力、爆炸问题中的重力等，外力比相互作用的内力小得 多，可以忽略不计)；系统所受外力的合力不为零，但在某个方 向上的分量为零(在该方向上系统的总动量的分量保持不变)． ②表达式：对于相互作用的两个物体组成的系统有 m1v1＋ m2v2＝m1v1′＋m2v2′，研究的对象是一个系统． (4)常见的功能关系： ①重力做功等于重力势能增量的负值：WG＝－ΔEp. ②弹簧弹力做功等于弹性势能增量的负值：W弹＝－ΔEp. ③有相对滑动时，系统克服滑动摩擦力所做的功等于系统 产生的内能，即 Q＝fs相对． (5)机械能守恒：只有重力或系统内的弹力做功时，系统的 总机械能保持不变．表达式有 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2、ΔEk增＝ (6)能量转化与守恒：能量转化与守恒定律是自然界中普遍 适用的基本规律． ΔEp减、ΔEA增＝ΔEB减． 二、力学规律的选用原则 1．研究某一物体所受力的瞬时作用与物体运动状态的关系 时，一般用力的观点解题． 2．研究某一个物体受到力的持续作用而发生运动状态改变 时，如果涉及时间的问题，一般用动量定理，如果涉及位移问 题一般用动能定理． 3．若研究的对象为多个物体组成的系统，且它们之间有相 互作用，一般用动量守恒定律和能量守恒定律去解决问题． 注意：在涉及有碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时， 由于它们作用时间都极短，故动量守恒定律一般能派上用场， 但需注意到这些过程一般均隐含有系统机械能与其他形式能量 之间的转化．在涉及相对位移问题时，优先考虑能量守恒定律， 即系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，也等 于系统增加的内能． 一、力的观点与动量观点结合 例1：如图 T1-1 所示，长 12 m、质量为 50 kg 的木板右 端有一立柱，木板置于水平地面上，木板与地面间的动摩因数 为 0.1，质量为 50 kg 的人立于木板左端，木板与人均静止，当 人以 4 m/s2 的加速度匀加速向右奔跑至板右端时立即抱住木 柱，(取 g＝10 m/s2)试求： (1)人在奔跑过程中受到的摩擦力的大小． (2)人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间． (3)人抱住立柱后，木板向什么方向滑动？还能滑行多远的 距离？ 图 T1-1 答题规范：(1)设人的质量为m，奔跑时的加速度为a1，木 板的质量为M，加速度大小为a2，人与木板间的摩擦力为f， 根据牛顿第二定律，对人有f＝ma1＝5×4 N＝200 N. (2)设人从木板左端开始跑到右端的时间为t，对木板受力 分析可知 f－μ(M＋m)g＝Ma2 代入数据解得 t＝2 s. 故木板滑行的距离为s＝ ＝2m. v2 2a 备考策略：用力的观点解题时，要认真分析物体受力及运 动状态的变化，关键是求出加速度． 　　(3)当人奔跑至右端时，人的速度v1＝a1t＝8 m/s，木板的速度v2＝a2t＝4 m/s 　　人抱住立柱的过程中，系统所受的合外力远小于相互作用的内力，满足动量守恒条件，有 　　mv1－Mv2＝(m＋M)v，其中v为两者的共同速度 　　代入数据解得v＝2 m/s，方向与人原来运动的方向一致 　　以后两者以v＝2 m/s为初速度向右做减速滑动，其加速度大小为a＝μg＝1 m/s2 二、动量观点与能量观点综合 例 2：如图 T1-2 所示，在光滑的水平面上有一质量为 m、 长度为 l 的小车，小车左端有一质量也是 m 且可视为质点的物 块，车子的右壁固定有一个处于锁定状态的压缩轻弹簧(弹簧长 度与车长相比可忽略)，物块与小车间的滑动摩擦因数为μ，整 个系统处于静止状态．现在给物块一个水平向右的初速度 v0， 物块刚好能与小车右壁的弹簧接触，此时弹簧锁定瞬间解除， 当物块再回到左端时，恰好与小车相对静止．求： (1)物块的初速度 v0 及解除锁定前小车相对地面运动的位移． (2)弹簧解除锁定瞬间，物块和小车的速度分别为多少？