第1章 专题强化3 动量、动力学和能量观点在力学中的应用-2021-2022学年高二物理【步步高】学习笔记（粤教版2019选择性必修第一册）word

　　　　　 动量、动力学和能量观点在力学中的应用 [学习目标]　1.进一步熟悉牛顿第二定律、动能定理、动量守恒定律、能量守恒定律等规律. 2.灵活运用动力学观点、动量观点和能量观点解决力学问题． 一、力的三个作用效果与五个规律 作用效果 对应规律 公式表达 三个基本观点 力的瞬时作用效果 牛顿第二定律 F合＝ma 动力学观点 力对空间积累效果 动能定理 W合＝ΔEk　W合＝mv22－mv12 能量观点 机械能守恒定律 mgh1＋mv12＝mgh2＋mv22 力对时间积累效果 动量定理 F合t＝p′－p I合＝Δp 动量观点 动量守恒定律 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 二、力学规律的选用原则 1．如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，可用牛顿第二定律． 2．研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时，一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移的问题)去解决问题． 3．若研究的对象为一物体系统，且它们之间有相互作用，一般用两个守恒定律解决问题，但需注意所研究的问题是否满足守恒的条件． 4．在涉及相对位移问题时优先考虑利用能量守恒定律求解，根据系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量(即转化为系统内能的量)列方程． 5．在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，需注意到这些过程一般隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化，这种问题由于作用时间极短，因此动量守恒定律一般能派上大用场． 如图1所示，较长的曲面与水平桌面平滑连接，将m1、m2之间的轻弹簧压缩后用细线连接(未画出)，置于水平桌面上，弹簧与两物体不拴连．现将细线烧断，弹簧将两物体弹开，m2离开弹簧后从右边飞出，m1冲上曲面．已知桌面高为h，m2平抛的水平射程为x，m1＝2m，m2＝m，不计一切摩擦，重力加速度为g，求： 图1 (1)m2离开弹簧时的速度大小； (2)m1上升到曲面最高点时距桌面的高度H； (3)弹簧的最大弹性势能． 答案　(1)x　(2)　(3) 解析　(1)对m2平抛过程分析，有h＝gt2， x＝v2t 解得v2＝x. (2)弹簧将两物体弹开的过程，m1、m2组成的系统动量守恒，取向左为正方向，由动量守恒定律有m1v1－m2v2＝0 解得v1＝ 对m1冲上曲面过程，由机械能守恒定律有 m1gH＝m1v12 解得H＝. (3)弹簧的最大弹性势能为Ep＝m1v12＋m2v22 解得Ep＝. 1．灵活选取系统．根据题目的特点可选取其中动量守恒或能量守恒的几个物体为研究对象，不一定选所有的物体为研究对象． 2．灵活选取物理过程．在综合题目中，物体运动常有几个不同的过程，根据题目的已知、未知条件灵活地选取物理过程来研究．列方程前要注意分析、判断所选过程动量、能量的守恒情况． (2020·湖北曾都高二期中)如图2，光滑的水平地面上静止放置一辆小车A，质量mA＝5 kg，上表面光滑，可视为质点的物块B置于A的最右端，B的质量mB＝3 kg.现对A施加一个水平向右的恒力F＝10 N，A运动一段时间后，小车左端固定的挡板与B发生碰撞，碰撞时间极短，碰后A、B粘合在一起，共同在F的作用下继续运动，碰撞后经时间t＝0.8 s，二者的速度达到vt＝2 m/s.求： 图2 (1)A开始运动时加速度的大小a； (2)A、B碰撞后瞬间的共同速度的大小v； (3)A的上表面长度l. 答案　(1)2.0 m/s2　(2)1 m/s　(3)0.64 m 解析　(1)以A为研究对象，由牛顿第二定律有F＝mAa 代入数据解得a＝＝2.0 m/s2 (2)A、B碰撞后一起在F的作用下运动时间t的过程中，由动量定理得 Ft＝(mA＋mB)vt－(mA＋mB)v 代入数据解得v＝1 m/s (3)设A、B发生碰撞前，A的速度为vA， 对A、B发生碰撞的过程，由动量守恒定律有 mAvA＝(mA＋mB)v A从开始运动到与B发生碰撞前，由动能定理有Fl＝mAvA2 代入数据可得l＝0.64 m. 1．(应用三大观点解决力学问题)(多选)如图3所示，一平台到地面的高度为h＝0.45 m，质量为M＝0.3 kg的木块放在平台的右端，木块与平台间的动摩擦因数为μ＝0.2.地面上有一质量为m＝0.1 kg的玩具青蛙，距平台右侧的水平距离为s＝1.2 m，旋紧发条后释放，让玩具青蛙斜向上跳起，当玩具青蛙到达木块的位置时速度恰好沿水平方向，玩具青蛙立即抱住木块并和木块一起滑行．已知木块和玩具青蛙均可视为质点，玩具青蛙抱住木块过程时间极短，不计空气阻力，重力加速度g＝10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) 图3 A．玩具青蛙在空中运动的时间为0.3 s B．玩具青蛙在平台上运动的时间为2 s C．玩具青蛙起跳时的速度大小为