专题06 动力学、动量和能量观点的综合应用-2019年高考物理必考经典专题集锦

考点分类：考点分类见下表 考点内容 常见题型及要求 考点一　“子弹打木块”类问题的综合分析 选择题、 计算题 考点二　“弹簧类”问题的综合分析 选择题、计算题 考点三　“滑块—滑板”类问题的综合分析 选择题、计算题 考点一　“子弹打木块”类问题的综合分析[来源:Zxxk.Com] 子弹以水平速度射向原来静止的木块,并留在木块中跟木块共同运动.下面从动量、能量和牛顿运动定律等多个角度来分析这一类问题. 1.动量分析 子弹和木块最后共同运动,相当于完全非弹性碰撞,子弹射入木块过程中系统动量守恒mv0=(M+m)v. 2.能量分析 该过程系统损失的动能全部转化为系统的内能.设平均阻力大小为Ff,子弹、木块的位移大小分别为s1,s2,子弹钻入深度为d,如图所示,有s1-s2=d;对子弹应用动能定理有-Ffs1= mv2- m ;对木块应用动能定理有Ffs2= mv2,联立解得Ffd= m - (M+m)v2= .式中Ffd恰好等于系统动能的损失量,根据能量守恒定律,系统动能的损失量应该等于系统内能的增加量,则有ΔEk=Ffd =Q= ,由此可得结论:两物体由于摩擦产生的热量(机械能转化为内能),数值上等于摩擦力大小与两物体相对滑动路程的乘积.由上面各式联立可得Ff= ,s2=d. 3.动力学分析 从牛顿运动定律和运动学公式出发,也可以得出同样的结论.由于子弹和木块都在恒力作用下做匀变速运动,位移与平均速度成正比,有 = = ,所以有 == ,解得s2= d. 说明: (1)若M≫m,则s2≪d,即在子弹射入木块过程中,木块的位移很小,可以忽略不计,这就为分阶段处理问题提供了依据. (2)当子弹速度很大时,可能射穿木块,这时末状态子弹和木块的速度大小不再相等,但穿透过程中系统动量仍然守恒,系统动能损失仍然是ΔEk=Ffd(这里的d为木块的厚度). 考点二　“弹簧类”问题的综合分析 1.示意图[来源:Z§xx§k.Com] 2.问题特点 对两个(或两个以上)物体与弹簧组成的系统在相互作用的过程中, (1)在能量方面,由于弹簧的形变会具有弹性势能,系统的总动能将发生变化,若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功,系统机械能守恒. (2)在动量方向,系统动量守恒. (3)弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等,弹性势能最大. 考点三：“滑块—滑板”类问题的综合分析 “滑块—滑板”模型作为力学的基本模型经常出现,是对直线运动和牛顿运动定律及动量守恒定律有关知识的巩固和应用.这类问题可分为两类: (1)没有外力参与,滑板放在光滑水平面上,滑块以一定速度在滑板上运动,滑块与滑板组成的系统动量守恒,注意滑块若不滑离滑板,最后二者具有共同速度.摩擦力与相对路程的乘积等于系统动能的损失,即Ff·s相对=ΔEk; (2)系统受到外力,这时对滑块和滑板一般隔离分析,画出它们运动的示意图,应用牛顿运动定律、运动学公式及动量守恒定律求解. ★考点一：“子弹打木块”类问题的综合分析 【典例精析】 ◆典例一：(2018·四川乐山市检测)如图所示,质量为3m、长度为L的木块置于光滑的水平面上,质量为m的子弹以初速度v0水平向右射入木块,穿出木块的速度为 v0,设木块对子弹的阻力始终保持不变. (1)求子弹穿透木块后,木块速度的大小; (2)求子弹穿透木块的过程中,木块滑行的距离s; (3)若改将木块固定在水平传送带上,使木块始终以某一恒定速度(小于v0)水平向右运动,子弹仍以初速度v0水平向右射入木块.如果子弹恰能穿透木块,求此过程所经历的时间. ◆典例二： 质量为m的子弹,以水平初速度v0射向质量为m0的长方体木块. (1)设木块可沿光滑水平面自由滑动,子弹留在木块内,木块对子弹的阻力恒为Ff,求子弹射入木块的深度L.并讨论:随m0的增大,L如何变化? (2)设v0=900 m/s,当木块固定于水平面上时,子弹穿出木块的速度为v1=100 m/s.若木块可沿光滑水平面自由滑动,子弹仍以v0=900 m/s的速度射向木块,发现子弹仍可穿出木块,求 的取值范围(两次子弹所受阻力相同). ★考点二：“弹簧类”问题的综合分析 ◆典例一：(2018·山东烟台模拟)如图所示,光滑水平直轨道上有三个质量均为m的物块A,B,C.B的左侧固定一轻弹簧(弹簧左侧的挡板质量不计).设A以速度v0朝B运动,压缩弹簧;当A,B速度相等时,B与C恰好相碰并粘连在一起,然后继续运动.假设B和C碰撞过程时间极短.求从A开始压缩弹簧直至与弹簧分离的过程中. (1)整个系统损失的机械能; (2)弹簧被压缩到最短时的弹性势能. 【反思总结】 涉及弹簧的多个物体系统的碰撞问题的三点提醒 (1)多个物体组成的系统应用动量守恒时,既可以根据作用的先后顺序选取系统,也可以选所