内容正文:
第3讲 应用“三大”观点解决物理问题
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(新)高考二轮复习·物理
要点❶ 力的三个作用效果与五个规律
分类 对应规律 公式表达
力的瞬时作用效果 牛顿第二定律 F合=ma
力对空间的积累效果 动能定理 W合=ΔEk,W合=m-m
机械能守恒定律 E1=E2,mgh1+m=mgh2+m
力对时间的积累效果 动量定理 F合t=p'-p,I合=Δp
动量守恒定律 m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'
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要点❷ 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.
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高考命题1 动力学观点的综合应用
[典例] [2020全国卷Ⅰ]我国自主研制了运-20重型运输机.飞机获得的升力大小F可用F=kv2描写,k为系数;v是飞机在平直跑道上的滑行速度,F与飞机所受重力相等时的v称为飞机的起飞离地速度.已知飞机质量为1.21×105 kg时,起飞离地速度为66 m/s;装载货物后质量为1.69×105 kg,装载货物前后起飞离地时的k值可视为不变.
(1)求飞机装载货物后的起飞离地速度;
(2)若该飞机装载货物后,从静止开始匀加速滑行1 521 m起飞离地,求飞机在滑行过程中加速度的大小和所用的时间.
[思路点拨] 求解本题的关键是理解升力F=kv2和重力相等时的速度为起飞离地速度,可正确求出第(1)问;再应用匀变速直线运动规律即可正确求出第(2)问.
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由①②式及题给条件得v2=78 m/s. ③
[解析] (1)设飞机装载货物前质量为m1,起飞离地速度为v1;装载货物后质量为m2,起飞离地速度为v2,重力加速度大小为g.飞机起飞离地应满足条件
m1g=k ①
m2g=k ②
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(2)设飞机滑行距离为s,滑行过程中加速度大小为a,所用时间为t.由匀变速直线运动公式有
=2as ④
v2=at ⑤
联立③④⑤式及题给条件得
a=2 m/s2 ⑥
t=39 s. ⑦
[答案] (1)78 m/s (2)2 m/s2 39 s
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1.[2022湖南长郡中学入学考试](多选)传送带广泛地应用于物品的传输、分拣等工作,某煤炭企业利用如图所示的三角形传送带进行不同品质煤的分拣,传送带以6 m/s的速率逆时针匀速转动,两边的传送带长都是1 m,且与水平方向的夹角均为37°.现有两方形煤块A、B(可视为质点)从传送带顶端静止释放,煤块与传送带间的动摩擦因数均为0.5,sin 37°=0.6,取g=10 m/s2,下列说法正确的是 ( )
A.煤块A在传送带上划痕长度大于1 m
B.煤块A、B受到的摩擦力方向都与其运动方向相反
C.煤块A比煤块B后到达传送带底端
D.煤块A运动至传送带底端时速度大小为2 m/s
答案:AD
[对点演练]
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解析:对煤块A,开始时所受滑动摩擦力沿传送带方向向下,根据牛顿第二定律有mAgsin 37°+μmAgcos 37°=mAaA,解得aA=10 m/s2,假设煤块A能与传送带共速,所需时间tA==0.6 s,下滑位移为x=aA=1.8 m>1 m,所以假设不成立,煤块A没有达到传送带速度,其末速度满足v2=2aAl,解得v=2 m/s,实际下滑时间t'A== s,选项D正确.对煤块B,因为mBgsin 37°>μmBgcos 37°,煤块会一直沿传送带下滑,所受摩擦力方向沿传送带方向向上,根据牛顿第二定律有mBgsin 37°-μmBgcos 37°=mBaB,解得aB=2 m/s2,设下滑时间为tB,则l=aB,解得tB=1 s,选项B、C错误.煤块A的划痕长度sA=v0t'A-l=1.68 m,选项A正确.
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2.[2022四川攀枝花二模]如图所示,竖直平面内有一矩形区域abcd,ab边长为2l,bc边长为l,cd、ab的中点分别是e、f,ad边与水平面的夹角θ=30