物理人教版选择性必修1：第一章　专题强化6　力学规律综合应用学案

这是一份物理人教版选择性必修1：第一章　专题强化6　力学规律综合应用学案，共4页。
专题强化6　力学规律综合应用[学习目标]　1.了解处理力学问题的三个基本观点和选用原则(难点)。2.掌握处理力学问题的系统化思维和方法选择(难点)。3.学会选用动力学、动量和能量观点解决问题(重点)。一、力的三个基本观点和选用原则1.力的三个作用效果及五个规律(1)力的三个作用效果(2)两个守恒定律2.力学规律的选用原则(1)如果物体受到恒力作用，涉及运动细节可用动力学观点去解决。(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系统机械能与其他形式能量之间的转化，由于作用时间极短，因此常用动量守恒定律。例1　如图，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，共同在恒力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：(1)A开始运动时加速度a的大小；(2)A、B碰撞后瞬间的共同速度v的大小；(3)A的上表面的长度l。答案　(1)2 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 m/s2(2)A、B碰撞后一起在恒力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)vA从开始运动到与B发生碰撞前，由动能定理有Fl＝12mAvA2代入数据可得l＝0.64 m。例2　(2025·保定市部分高中高二联考)如图所示，可视为质点的小球A、B放置在光滑水平平台上。现使小球A以一定初速度沿水平平台向右运动，小球A、B发生弹性碰撞(碰撞时间极短)。小球A碰撞后从平台左边缘飞出，落到比平台低h＝0.8 m的水平地面时离平台左边缘的水平位移x为0.4 m。小球B从平台右边缘飞出后刚好从D点沿切线进入固定的竖直光滑圆弧轨道，且恰好能通过圆弧轨道最高点C。已知小球A的质量m1＝1 kg，圆弧轨道的半径R＝0.4 m，D点和圆弧轨道圆心O点的连线与竖直方向的夹角θ＝60°，重力加速度大小g取10 m/s2，不计空气阻力，求：(1)碰撞后瞬间小球A的速度大小vA；(2)小球B经过D点时的速度大小vD；(3)小球A碰撞前的速度大小v0和小球B的质量m2。答案　(1)1 m/s　(2)4 m/s　(3)3 m/s　2 kg解析　(1)碰撞后小球A做平抛运动竖直方向上有h＝12gt2水平方向上有x＝vAt解得vA＝1 m/s(2)小球B恰好能通过圆弧轨道最高点C，有m2g＝m2vC2R小球B从D点运动到C点，由动能定理有－m2gh'＝12m2vC2－12m2vD2其中h'＝R＋Rcos θ解得vD＝4 m/s(3)小球B从平台右边缘飞出在空中做平抛运动，有vB＝vDcos θ小球A、B发生弹性碰撞，有m1v0＝－m1vA＋m2vB12m1v02＝12m1vA2＋12m2vB2解得v0＝3 m/s，m2＝2 kg。1.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。2.灵活选取系统。根据题目的特点在某个过程(或某些过程)中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。3.列方程前要注意分析、判断所选过程动量、能量的守恒情况。二、用系统化思维解决问题例3　(2024·常州高级中学月考)质量为m的箱子静止在光滑水平面上，箱子内侧的两壁间距为l，另一质量也为m且可视为质点的物体从箱子中央以v0＝2gl的速度开始运动(g为当地重力加速度)，如图所示。已知物体与箱壁共发生5次弹性碰撞，则物体与箱底的动摩擦因数μ的取值范围是(　　) A.14