物理届高三备考方略力学规律的选用市公开课一等奖百校联赛特等奖课件.pptx

力学规律选取力学规律选取第1页力学规律选取力学规律选取本专题主要复习力学规律选取。处理力学问题本专题主要复习力学规律选取。处理力学问题有三个基本规律可供选取：有三个基本规律可供选取：1、力观点，利用牛顿运动定律、力观点，利用牛顿运动定律F=ma解题。解题。2、动量观点，利用动量定理和动量守恒定、动量观点，利用动量定理和动量守恒定 律解题。律解题。3、能量观点，利用动能定理和机械能守恒定、能量观点，利用动能定理和机械能守恒定律解题。律解题。第2页例题一例题一质量为质量为M M物体从高出地面物体从高出地面H处静止落下，不计空气阻处静止落下，不计空气阻力，落入砂坑陷入深度为力，落入砂坑陷入深度为L。问物体在砂坑中受到平。问物体在砂坑中受到平均阻力是多少？均阻力是多少？研究对象：研究对象：适用规律：适用规律：过程分析：过程分析：状态选取：状态选取：建立方程：建立方程：质量为M M物体动能定理动能定理先自由落体后减速运动先自由落体后减速运动释放时为初态释放时为初态,停在砂坑中为终态停在砂坑中为终态WG+W阻阻=0-0Mg(H+L)-fL=0f=Mg(H+L)/L第3页例题二如图所表示质量为m重锤从高为H处自由下落，打在质量为M木桩上，重锤与木桩一起下沉距离为S。求木桩在下沉过程中受到平均阻力。第4页思绪点拨思绪点拨研究对象：研究对象：重锤重锤过程分析：自由落下过程分析：自由落下(第一个过程第一个过程)选取规律：机械能守恒选取规律：机械能守恒选取状态：静止下落为初态，刚接触木桩是终态。选取状态：静止下落为初态，刚接触木桩是终态。建立方程：建立方程：mvmv1 12 2/2=mgH v/2=mgH v1 1=过程分析：过程分析：(第二个过程）碰撞第二个过程）碰撞研究对象：研究对象：重锤与木桩重锤与木桩选取规律：动量守恒选取规律：动量守恒选取状态：碰撞前后选取状态：碰撞前后建立方程：建立方程：mvmv1 1=（m+Mm+M）v v2 2 v v2 2=mv=mv1 1/（m+Mm+M）第5页分析第三个过程研究对象：重锤与木桩研究对象：重锤与木桩适用规律：动能定理适用规律：动能定理过程分析：重力做正功，阻力做负功。过程分析：重力做正功，阻力做负功。状态选取：碰撞刚结束是初态下沉状态选取：碰撞刚结束是初态下沉S S为终态。为终态。建立方程：建立方程：（m+Mm+M）gS-fS=0-gS-fS=0-（m+Mm+M）v v2 22 2/2/2 f=(m+M)g+f=(m+M)g+问题：上述三个过程能否合并为一个过程用动能定理求解？为何？问题：上述三个过程能否合并为一个过程用动能定理求解？为何？第6页例题三例题三绳绳长长1m，能能承承受受最最大大拉拉力力为为14N，绳绳上上端端固固定定，下下端端系系着着质质量量为为1kg小小球球，要要把把绳绳拉拉断断，在在最最低低点点最最少少应给小球以多大冲量？应给小球以多大冲量？研究对象：小球研究对象：小球 适用规律：牛顿运动定律。适用规律：牛顿运动定律。状态选取：最低点。状态选取：最低点。建立方程：建立方程：N-mg=mvN-mg=mv2 2/L/L14-10=v2/1v=2m/sI=mv=2kgm/s第7页例题四例题四如如图图所所表表示示，A、B两两物物体体质质量量之之比比为为mA:mB=3:2，原原来来静静止止在在平平板板车车C上上，A、B间间有有一一根根被被压压缩缩了了弹弹簧簧，A、B与与平平板板车车上上表表面面间间动动摩摩擦擦因因数数相相同同，地地面面光光滑滑，当当弹弹簧簧突突然然释放后，则有：释放后，则有：A.A、B系统动量守恒系统动量守恒 B.A、B、C系统动量守恒系统动量守恒C.小车向左运动小车向左运动 D.小车向右运动小车向右运动第8页思绪点拨整体分析：整体分析：A、B、C系统动量守恒。（总动量等于零）系统动量守恒。（总动量等于零）分析分析A与与B：fa:fb=3:2，fa向右，向右，fb向左，二者协力向向左，二者协力向右。外力对右。外力对A与与B系统冲量向右，系统冲量向右，A与与B系统动量向右，系统动量向右，所以所以C动量向左。动量向左。第9页例题五气气球球质质量量为为200kg，载载有有质质量量为为50kg人人，静静止止在在空空中中距距地地面面20m高高处处，气气球球下下悬悬一一根根质质量量可可忽忽略略不不计计绳绳子子，此此人人想想从从气气球球上上沿沿绳绳滑滑到到地地面面，则此绳最少应多长？则此绳最少应多长？第10页思绪点拨研究对象：研究对象：适用规律：适用规律：过程分析：过程分析：状态选取：状态选取：建立方程：建立方程：人与气球人与气球动量守恒，因合外力等于零动量守恒，因合外力等于零只考虑初终两状态，无须考虑过程。只考虑初终两状态，无须考虑过程。静止时为初态，着地时为终态。静止时为初态，着地时为终态。M人人V人人=M球球V球球两边乘两边乘t得得:(t极小）极小）M人人V人人t=M球球V球球t把全部方程相加得把全部方程相加得M人人S人人=M球球S球球绳长绳长L=S人人+S球球=20+5=25m由图可知由图可知第11页例题六在水平地面上平铺n块砖，每块砖质量为m，厚度为h，如图所表示，现将这些砖一块一块全部叠放起来，问最少要做多少功？第12页思绪点拨研究对象：全部砖块。研究对象：全部砖块。适用规律：功效关系。适用规律：功效关系。过程分析：外力做功使砖块势能增加。过程分析：外力做功使砖块势能增加。状态选取：平铺时是初态，叠放后是终态。状态选取：平铺时是初态，叠放后是终态。建立方程：建立方程：W W外外=E=Ep2p2-E-Ep1p1=nmgnh/2-nmgh/2=nmgnh/2-nmgh/2=nmgh(n-1)/2 nmgh(n-1)/2第13页思绪拓展把一个质量为M边长为L正方体翻倒最少要做多少功？分析：把正方体翻倒时它重心必升高。有两种方式可把正方体翻倒，一个是绕底边翻倒，另一个是绕底面一个顶点翻倒。哪一个翻倒方式做功少呢？原重心高度为L/2，翻倒过程重心最大高度为假如绕一个顶点翻倒重心最大高度为外力最少做功W=MgL第14页例题七如图所表示均匀铁链全长为L，桌面边缘下垂部分长为L1，其余部分静止在光滑水平桌面上。现释放铁链，问：当铁链刚滑离桌面时它速度是多大？第15页思绪点拨研究对象：整个铁链。研究对象：整个铁链。适用规律：机械能守恒。适用规律：机械能守恒。过程分析：只要选取初、终两状态，与中间过程无关。过程分析：只要选取初、终两状态，与中间过程无关。状态选取：开始下滑时初态，滑离桌面时是终态。状态选取：开始下滑时初态，滑离桌面时是终态。建立方程：建立方程：E Ep1p1+0=E+0=Ep2p2+E+Ek2k2以何处为零势能？以何处为零势能？Ep1=-M1gL1/2,Ep2=-MgL/2Ek2=MgL/2-M1gL1/2MgV2/2=(ML-M1L1)g/2M1L1=ML21/LV=第16页例题八游游乐乐场场中中过过山山车车由由许许多多节节完完全全相相同同车车厢厢组组成成，列列车车先先沿沿光光滑滑水水平平轨轨道道行行驶驶，然然后后滑滑上上固固定定在在竖竖直直平平面面内内半半径径为为R光光滑滑园园形形轨轨道道，以以下下列列图图所所表表示示。若若列列车车全全长长为为L，（L2R），R远远大大于于每每节节车车箱箱长长度度和和高高度度。则则列列车车行行驶驶到到园园形形轨轨道道时时速速度度最最少少多多大大才才能能使使整整个个列列车安全经过园轨道？车安全经过园轨道？第17页思绪点拨研究对象：先研究整体，后研究最高点车厢。研究对象：先研究整体，后研究最高点车厢。适用规律：先机械能守恒，后用牛顿定律。适用规律：先机械能守恒，后用牛顿定律。过程分析：最高点车厢重力作为向心力。过程分析：最高点车厢重力作为向心力。状态选取：车在水平面上是初态园轨道中充满状态选取：车在水平面上是初态园轨道中充满 车厢时是终态。车厢时是终态。建立方程：最高点车厢建立方程：最高点车厢mg=mv2/R v=应注意到各车厢速度均为应注意到各车厢速度均为机械能守恒：机械能守恒：MV02/2=Mv2/2+Ep2，Ep2怎么求？怎么求？M2=(M/L)2R,重心高度重心高度h=R,Ep2=(M/L)2R2gMV02/2=MgR/2+(M/L)2R2g V0=第18页例题九如图所表示长木板放在光滑水平面上，木板长为如图所表示长木板放在光滑水平面上，木板长为L=3m，质量，质量M=3kg，在木板右端放有一质量，在木板右端放有一质量m=2kg、大小可忽略物块。对木板施加一大小为、大小可忽略物块。对木板施加一大小为12N水平恒力水平恒力F，使物块和木板从静止开始运动，使物块和木板从静止开始运动，已知物块与板间动摩擦力为已知物块与板间动摩擦力为3N，求物块运动多长时，求物块运动多长时间恰好滑到板左端？在此时间内恒力间恰好滑到板左端？在此时间内恒力F做多少功？做多少功？第19页思绪点拨研究对象：隔离分析研究对象：隔离分析M M和和m m。适用规律：牛顿运动定律。适用规律：牛顿运动定律。过程分析：过程分析：M M和和m m均作匀变速运动。均作匀变速运动。状态选取：静止时为初态状态选取：静止时为初态m m滑到滑到M M左端时为终态。左端时为终态。建立方程：对建立方程：对m am a1 1=1.5m/s=1.5m/s2 2,s,s1 1=1.5t=1.5t2 2/2/2 对对M aM a2 2=3m/s=3m/s2 2S S2 2=3t=3t2 2/2,/2,由图知：由图知：s s2 2=s=s1 1+L,t=2s.W+L,t=2s.WF F=Fs=Fs2 2=72j=72j第20页例题十某物体以初动能从倾角某物体以初动能从倾角为为=37斜面底端斜面底端A点沿斜面上滑，经过点沿斜面上滑，经过B点到点到C点时动能为零。点时动能为零。从从C点下滑到点下滑到AB中点中点D时，动能与上滑经过时，动能与上滑经过B点时动能相等，如图示。点时动能相等，如图示。已知已知AB=S，物体与斜，物体与斜面间动摩擦因数为面间动摩擦因数为=0.5，求，求BC长。长。第21页思绪点拨研究对象：物体。研究对象：物体。适用规律：动能定理。适用规律：动能定理。过程分析：重力与摩擦力做功。过程分析：重力与摩擦力做功。建立方程：建立方程：从从A A到到C C-fs-fs1 1-mgs-mgs1 1sin37=0-mvsin37=0-mv2 20 0/2,/2,f=0.4mg,2gsf=0.4mg,2gs1 1=v=v0 02 2从从A到到B，-fs-0.6mgs=mvb2/2-mv02/2mvb2/2=mg(s1-s)=mgbc从从C到到D，（，（0.6mg-f)(bc+s/2)=mvb2/2-0=mg(s1-s)0.2mg(bc+s/2)=mgbc,bc=s/8第22页练习一练习一质量m=1kg物体，以V0=22m/s初速度竖直向上抛出，上升最大高度是20m,若运动过程中空气阻力保持不变，请用动能定理计算：（1）空气阻力 （2）落回起抛点时速度。(g=10m/s2)第23页解答上升过程，-（mg+f）S=0-mV02/2f=2.1N下落过程，（mg-f）=mV2/2-0V=17.8m/s第24页练习二右右图图示示冲冲击击摆摆质质量量是是2.8kg，摆摆长长为为L=0.4m，弹弹丸丸质质量量=200g，弹弹丸丸水水平平打打入入摆摆中中没没穿穿出出，摆摆恰恰在在竖竖直直平平面面内内作作园园周周运运动动。求求：（1）弹弹丸丸打打入摆时速度入摆时速度（2）系统损失机械能。）系统损失机械能。第25页解答最高点重力作为向心力，V=2m/s动量守恒mV0=(M+m)V1机械能守恒第26页练习三下列图所表示，质量为m=0.4kg木块以2m/s速度水平地滑上静止在光滑水平地面上小车,车质量为M=1.6kg,木块与小车间动摩擦因数=0.2,当木块与小车相对静止时,小车和木块所组成系统损失机械能是多少?小车和木块相互作用时间是多少?第27页解答动量守恒MV0=(M=m)V1,V1=0.4m/sE损=mv02/2-(M+m)V12/2=0.64Jf=mg=0.8N,a=0.5m/s2V=at,t=0.8s第28页练习四一一水水平平光光滑滑轨轨道道连连接接一一个个半半园园形形光光滑滑轨轨道道,轨轨道道半半径径R=0.50m,小小球球m以以15m/s速速度度与与静静止止在在半半园园形形轨轨道道下下端端球球M作作对对心心碰碰撞撞后后以以5m/s速速度度反弹回来反弹回来.(1)要要使使M碰碰撞撞后后恰恰能能沿沿半半园园轨轨道道运运动动到到最最高高点点,求两球求两球质量之比质量之比m:M=?（2 2）在上述条件下）在上述条件下,球球M落回到水平面上位置到半落回到水平面上位置到半园形轨道下端距离是多少园形轨道下端距离是多少?第29页解答动量守恒，m15=m(-5)+MV1MV1=20m机械能守恒MV12/2=Mg 2R+MV高2/2，V1=5m/s5M=20m,m/M=1/4M作平抛运动，X=V高t第30页练习五图示木板图示木板A长为长为L，质量为，质量为M，A静止在光滑水平静止在光滑水平面上，有一质量为面上，有一质量为m小木块小木块B以水平面速度以水平面速度V0滑滑入木板入木板A左端。左端。A与与B之间动摩擦因数为之间动摩擦因数为，B可可视为质点，问：（视为质点，问：（1）A和和B加速度各是多少？加速度各是多少？（2）假如最终）假如最终B恰好抵达恰好抵达A右端不落下，则右端不落下，则V0大大小是多少？小是多少？第31页解答aB=gg mg=Ma mg=MaA A,a,aA A=mg/M=mg/MmVmV0 0=(M+m)V=(M+m)VE E损损=mV=mV0 02 2/2-(M+m)V/2-(M+m)V2 2/2=MmV/2=MmV0 02 2/2(M+m)/2(M+m)E E损损=mgL=mgL相对，相对，L L相对相对=L=L第32页练习六如图所表示，质量是如图所表示，质量是2.0kg小车放在光滑水平小车放在光滑水平面上，在小车右端放一质量为面上，在小车右端放一质量为1.0kg小物块，小物块，物块与小车间动摩擦因数为物块与小车间动摩擦因数为0.5，物块与小车，物块与小车同时分别受到水平向左同时分别受到水平向左F1=6.0N拉力和水平向拉力和水平向右拉力右拉力F2=9.0N，经，经0.4s同时撤去两力，为使同时撤去两力，为使物块不从小车上滑下，求小车最少有多长？物块不从小车上滑下，求小车最少有多长？第33页解答a1=1m/s2,S1=a1t2/2=0.08m,V1=0.4m/s.a2=2m/s2,S2=a2t2/2=0.16m,V2=0.8m/s.撤去外力后动量守恒MV2-mV1=(M+m)V,V=0.4m/s(向右)E损=mv12/2+MV22/2-(M+m)V2/2=0.48JE损=mgSmgS相对相对S S相对相对=0.096m=0.096mL=S1+S2+S S相对相对=0.336m=0.336m第34页练习七如图所表示，质量为如图所表示，质量为M长为长为L木板放在倾角为木板放在倾角为光光滑斜面上，（滑斜面上，（1）为使木板静止在斜面上，质量为）为使木板静止在斜面上，质量为m m人应在木板上以多大加速度跑动？方向怎样？人应在木板上以多大加速度跑动？方向怎样？（设脚与木板间不打滑）（设脚与木板间不打滑）（2）为使人与斜面保持）为使人与斜面保持相对静止，人在木板上跑动时木板加速度是多大相对静止，人在木板上跑动时木板加速度是多大？第35页解答（1）先研究木板Mgsin =f人对板再研究人mgsin +f板对人=ma,a=(M+m)gsin /m（2）先研究人mgsin=f=f板对人板对人 再研究板Mgsin+f+f人对板=Ma2a a2 2=(M+m)gsin/M,=(M+m)gsin/M,方向沿斜面向下方向沿斜面向下第36页练习八如图所表示，甲乙两小孩各乘一辆冰车在山坡前水如图所表示，甲乙两小孩各乘一辆冰车在山坡前水平冰道上游戏。甲和他冰车总质量平冰道上游戏。甲和他冰车总质量m1=40kg，从山，从山坡上自由下滑到水平面冰道上时速度坡上自由下滑到水平面冰道上时速度v1=3m/s，乙，乙和他冰车总质量和他冰车总质量m2=60kg。乙以大小为。乙以大小为v2=0.5m/s速度迎着甲滑来，与甲相碰，不计一切速度迎着甲滑来，与甲相碰，不计一切摩擦，小车也不直接接触。问：相碰时甲对乙施加摩擦，小车也不直接接触。问：相碰时甲对乙施加推力做功在什么范围内，才能使两小车分开而且以推力做功在什么范围内，才能使两小车分开而且以后在原直线上运动时甲、乙两人不再相碰。（山坡后在原直线上运动时甲、乙两人不再相碰。（山坡与水平冰道连接处为园弧与水平冰道连接处为园弧,且乙不推车）且乙不推车）第37页解答动量守恒（向右为正）403-600.5=40V甲+60V乙=90若V甲向右则V甲V乙时两车不会再相遇取V甲=V乙=Vs，Vs=0.9m/sW1=m2Vs2/2-m2V22/2=16.8J若V甲向左则V甲绝对值小于V乙时两车不会再相遇，60V-40V=90,V=4.5m/sW2=600J.取第38页第39页习题九习题九如图所表示，质量为M1.99kg木质小车静止在光滑水平面上，其左端板上固定一轻弹簧，弹簧右端靠放着m2kg小物块（弹簧与小物块不连结）小物块左侧车表面光滑，而右侧车面与小物块之间动摩擦因数0.2，现有质量m00.01kg子弹以v0400m/s水平速度射入小车并留在小车内部，取g10m/s2，求：（1）小车在运动过程中，弹簧弹性势能最大值；（2）为使小物块不从小车上滑下，车面粗糙部分最少多长？第40页思绪点拨思绪点拨m0V0=(M+m0)V1 V1=2m/sm0V0=(M+m0+m)V2 V2=1m/sEpm=(M+m0)V12/2-(M+m0+m)V2 2/2=2Jmgx=mvmgx=mv1 12 2/2-(M+m/2-(M+m0 0+m)V+m)V2 22 2/2 x=0.5m/2 x=0.5m第41页