2019-2020学年高中物理 第1章 章末复习课课件 粤教版选修3-5

章末复习课巩固层识整合知①②③④⑤⑥⑦⑧⑨⑩[自我校对]①机械能守恒定律②有损失③损失最多④质量⑤速度⑥mv⑦速度⑧动量的变化⑨FΔt＝p′－p⑩p1＋p2＝p1′＋p2′_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________提升层力强化能动量定理及其应用1.冲量的计算(1)恒力的冲量：公式I＝Ft适用于计算恒力的冲量．(2)变力的冲量：①通常利用动量定理I＝Δp求解．②可用图象法计算．在F­t图象中阴影部分(如图所示)的面积就表示力在时间Δt＝t2－t1内的冲量．2．动量定理FΔt＝mv′－mv的应用(1)它说明的是力对时间的累积效应．应用动量定理解题时，只考虑物体的初、末状态的动量，而不必考虑中间的运动过程．(2)应用动量定理求解的问题①求解曲线运动的动量变化量．②求变力的冲量问题及平均力问题．③求相互作用时间．④利用动量定理定性分析现象．【例1】一个铁球，从静止状态由10m高处自由下落，然后陷入泥潭中，从进入泥潭到静止用时0.4s，该铁球的质量为336g，求：(1)从开始下落到进入泥潭前，重力对小球的冲量为多少？(2)从进入泥潭到静止，泥潭对小球的冲量为多少？(3)泥潭对小球的平均作用力为多少？(保留两位小数，g取10m/s2)[解析](1)小球自由下落10m所用的时间是t1＝2hg＝2×1010s＝2s重力的冲量IG＝mgt1＝0.336×10×2N·s≈4.75N·s，方向竖直向下．(2)设向下为正方向，对小球从静止开始运动至停在泥潭中的全过程运用动量定理得mg(t1＋t2)－Ft2＝0泥潭的阻力F对小球的冲量Ft2＝mg(t1＋t2)＝0.336×10×(2＋0.4)N·s≈6.10N·s，方向竖直向上．(3)由Ft2＝6.10N·s得F＝15.25N.[答案](1)4.75N·s(2)6.10N·s(3)15.25N[一语通关]冲量的计算公式I＝Ft既适用于计算某个恒力的冲量，又可以计算合力的冲量．如果计算分力的冲量，必须明确是哪个分力的冲量．如果计算合力的冲量，一个物体的动量变化Δp与合力的冲量具有等效替代关系.1．一物体放在水平地面上，如图甲所示，已知物体所受水平拉力F随时间t的变化情况如图乙所示，求0～8s时间内拉力的冲量大小．甲乙[解析]冲量是力对时间的积累，根据冲量的公式分段求解，力F在0～8s内的冲量为I＝F1t1＋F2t2＋F3t3＝18N·s.[答案]18N·s动量守恒定律应用中的临界问题1.解决相互作用物体系统的临界问题时，应处理好下面两个方面的问题(1)寻找临界状态题设情景中看是否有相互作用的两物体相距最近、恰好滑离、避免相碰和物体开始反向运动等临界状态．(2)挖掘临界条件在与动量相关的临界问题中，临界条件常常表现为两物体的相对速度关系与相对位移关系．2．常见类型(1)涉及弹簧类的临界问题对于由弹簧组成的系统，在物体间发生相互作用的过程中，当弹簧被压缩到最短或拉伸到最长时，弹簧两端的两个物体的速度必然相等．(2)涉及相互作用边界的临界问题在物体滑上斜面(斜面放在光滑水平面上)的过程中，由于物体间弹力的作用，斜面在水平方向上将做加速运动，物体滑到斜面上最高点的临界条件是物体与斜面沿水平方向具有共同的速度，物体到达斜面顶端时，在竖直方向上的分速度等于零．(3)子弹打木块类的临界问题子弹刚好击穿木块的临界条件为子弹穿出时的速度与木块的速度相同，子弹位移为木块位移与木块厚度之和．【例2】如图所示，甲车质量m1＝m，在车上有质量为M＝2m的人，甲车(连同车上的人)从足够长的斜坡上高h处由静止滑下，到水平面上后继续向前滑动，此时质量m2＝2m的乙车正以v0的速度迎面滑来，已知h＝2v20g，为了使两车不可能发生碰撞，当两车相距适当距离时，人从甲车跳上乙车，试求人跳离甲车的水平速度(相对地面)应满足什么条件？不计地面和斜坡的摩擦，小车和人均可看作质点．[解析]设甲车(包括人)滑下斜坡后速度为v1，由机械能守恒定律得12(m1＋M)v21＝(m1＋M)gh得v1＝2gh＝2v0设人跳离甲车的水平速度(相对地面)为v，在人跳离甲车和人跳上乙车过程中各自动量守恒，设人跳离甲车和跳上乙车后，两车的速度分别为v1′和v2′，则人跳离甲车时(M＋m1)v1＝Mv＋m1v1′即(2m＋m)v1＝2mv＋mv1′①人跳上乙车时Mv－m2v0＝(M＋m2)v2′即2mv－2mv0＝(2m＋2m)v2′②解得v1′＝6v0－2v③v2′＝12v－12v0④两车不可能发生碰撞的临界条件是v1′＝±v2′当v1′＝v2′时，由③④解得v＝135v0当v1′＝－v2′时，由③④解得v＝113v0故v的取值范围为135v0≤v≤113v0.[答案]135v0≤v≤113v0[一语通关]1．此类问题中通常有“至少”“最大”“恰好”“刚好”等词语，是解题的关键．2．明确总动量的方向有时可帮我们迅速找到临界条件．2．甲、乙两只小船的质量均为M＝120kg，静止于水面上，甲船上的人质量m＝60kg，通过一根长为L＝10m的绳用F＝120N的力水平拉乙船，求：(1)两船相遇时，两船分别移动了多少距离；(2)为防止两船相撞，人至少应以多大的速度从甲船跳到乙船．(忽略水的阻力)[解析](1)由“人船模型”特点，水平方向动量守恒：(M＋m)x甲t＝Mx乙tx甲＋x乙＝L解得x甲＝4m，x乙＝6m.(2)设相遇时甲船速度为v1，乙船速度为v2，人跳离时的速度大小为v.因相遇前甲、乙两船受到力的大小及力的作用时间都相等，由动量定理可知甲、乙两船动量大小相等，即(M＋m)v1＝Mv2由动能定理得Fx甲＝12(M＋m)v21人跳离后至少需甲、乙船均停下，对人和甲船组成的系统由动量守恒定律有(M＋m)v1＝0＋mv解得v＝43m/s.[答案]见解析动量守恒和能量守恒的综合应用1.解决该类问题用到的规律动量守恒定律，机械能守恒定律，能量守恒定律，功能关系等．2．解决该类问题的基本思路(1)认真审题，明确题目所述的物理情景，确定研究对象．(2)如果物体间涉及多过程，要把整个过程分解为几个小的过程．(3)对所选取的对象进行受力分析，判定系统是否符合动量守恒的条件．(4)对所选系统进行能量转化的分析，比如：系统是否满足机械能守恒，如果系统内有摩擦则机械能不守恒，有机械能转化为内能．(5)选取所需要的方程列式并求解．【例3】如图所示，AOB是光滑水平轨道，BC是半径为R的光滑的14固定圆弧轨道，两轨道恰好相切于B点．质量为M的小木块静止在O点，一颗质量为m的子弹以某一初速度水平向右射入小木块内，并留在其中和小木块一起运动，且恰能到达圆弧轨道的最高点C(木块和子弹均看成质点)．(1)求子弹射入木块前的速度；(2)若每当小木块返回到O点或停止在O点时，立即有一颗相同的子弹射入小木块，并留在其中，则当第9颗子弹射入小木块后，小木块沿圆弧轨道能上升的最大高度为多少？[解析](1)第一颗子弹射入木块的过程，系统动量守恒，以子弹的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得mv0＝(m＋M)v1系统由O到C的运动过程中机械能守恒，由机械能守恒定律得12(m＋M)v21＝(m＋M)gR由以上两式解得v0＝m＋Mm2gR.(2)由动量守恒定律可知，第2、4、6…颗子弹射入木块后，木块的速度为0，第1、3、5…颗子弹射入后，木块运动．当第9颗子弹射入木块时，以子弹初速度方向为正方向，由动量守恒定律得mv0＝(9m＋M)v9设此后木块沿圆弧上升的最大高度为H，由机械能守恒得12(9m＋M)v29＝(9m＋M)gH由以上各式可得H＝M＋mM＋9m2R.[答案](1)m＋Mm2gR(2)M＋mM＋9m2R[一语通关]1．两物体不发生相撞的临界条件是两物体的速度同向同速．2．子弹进入木块的过程中因摩擦而损失的机械能转化为系统的内能．3．如图所示，质量为m1＝0.01kg的子弹以v1＝500m/s的速度水平击中质量为m2＝0.49kg的木块并留在其中．木块最初静止于质量为m3＝1.5kg的木板上，木板静止在光滑水平面上并且足够长．木块与木板间的动摩擦因数为μ＝0.1，求：(g取10m/s2)(1)子弹进入木块过程中产生的热量Q1；(2)木块在木板上滑动过程中产生的热量Q2；(3)木块在木板上滑行的距离s.[解析](1)当子弹射入木块时，由于作用时间极短，则子弹和木块组成的系统动量守恒，设子弹射入木块后，它们的共同速度为v2，对子弹和木块组成的系统由动量守恒定律有m1v1＝(m1＋m2)v2又由能量守恒有Q1＝12m1v21－12(m1＋m2)v22解得子弹进入木块过程中产生的热量Q1＝1225J.(2)设木块与木板相对静止时的共同速度为v3，对子弹、木块和木板组成的系统由动量守恒定律有(m1＋m2)v2＝(m1＋m2＋m3)v3又由能量守恒有Q2＝12(m1＋m2)v22－12(m1＋m2＋m3)v23解得木块在木板上滑行过程中产生的热量Q2＝18.75J.(3)对子弹、木块和木板组成的系统由功能关系有μ(m1＋m2)gs＝Q2解得s＝37.5m.[答案](1)1225J(2)18.75J(3)37.5m