2023届高考物理二轮复习专题2第2讲动量和能量观点的应用课件

这是一份2023届高考物理二轮复习专题2第2讲动量和能量观点的应用课件，共60页。PPT课件主要包含了内容索引，核心考点聚焦，微专题•热考命题突破，知识网络建构，解题指导审题等内容，欢迎下载使用。
均为矢量,p为状态量,I为过程量命题角度1　动量、冲量的理解(1)公式:p=mv, I=Ft。
命题角度2　动量定理的应用(1)确定研究对象。一般选单个物体或多个物体组成的系统。(2)对物体进行受力分析。可以先求每个力的冲量,再求各力冲量的矢量和;或先求合力,再求其冲量。(3)抓住过程的初、末状态,选好正方向,确定各动量和冲量的正、负号。(4)根据动量定理列方程,如有必要还需要列出其他补充方程,最后代入数据求解。对过程较复杂的运动,可分段用动量定理,也可整个过程用动量定理。
命题角度3　用动量定理处理流体问题(1)建构“柱状模型”:沿流速v的方向选取一段柱形流体,其横截面积为S。(2)微元法研究:作用时间Δt内的一段柱形流体的长度为Δl,对应的质量为Δm=ρSvΔt。(3)列方程求解:应用动量定理研究这段柱状流体。
深化拓展　应用动量定理时应注意的四个要点(1)动量定理表明冲量既是使物体动量发生变化的原因,又是物体动量变化的量度。注意:这里所说的冲量是物体所受的合力的冲量(或者说是物体所受各个外力冲量的矢量和)。(2)动量定理的研究对象是一个物体(或可视为一个物体的系统)。 可能是流体(3)动量定理是过程定理,解题时必须明确过程及初、末状态的动量。(4)动量定理的表达式是矢量式,在一维情况下,各个矢量必须选取统一的正方向。
典例剖析例1(命题角度2)(2022广东执信中学模拟)辘轳是我国古老的打水工具,如图所示,其由辘轳头、摇柄等部分组成,辘轳头和摇柄固定,转动摇柄即可打水。圆柱体辘轳头直径为d,桶和水的总质量为m,某次打水摇柄转动n圈将水桶匀速提到井口,用时为t,已知重力加速度大小为g,圆周率为π,忽略空气阻力,将水桶视为质点。(1)求打水过程中绳索拉力做功的功率。(2)在这次打水过程中,当水桶提到井口停下时,绳索突然断裂,水桶又掉进井里,撞击水面经时间t'后速度减为0,求水桶撞击水面时的速度大小及撞击水面的平均作用力大小。
对点训练1.(命题角度1)(多选)(2022湖南卷)神舟十三号返回舱进入大气层一段时间后,逐一打开引导伞、减速伞、主伞,最后启动反冲装置,实现软着陆。某兴趣小组研究了减速伞打开后返回舱的运动情况,将其运动简化为竖直方向的直线运动,其v-t图像如图所示。设该过程中,重力加速度不变,返回舱质量不变,下列说法正确的是(　　)A.在0~t1时间内,返回舱重力的功率随时间减小B.在0~t1时间内,返回舱的加速度不变C.在t1~t2时间内,返回舱的动量随时间减小D.在t2~t3时间内,返回舱的机械能不变
解析 由v-t图像可知,0~t1时间内,返回舱的速度减小,加速度减小,返回舱重力的瞬时功率P=mg·v变小,故A正确,B错误;t1~t2时间内,返回舱的速度继续减小,返回舱的质量不变,则返回舱的动量p=mv减小,故C正确;t2~t3时间内,返回舱的速度不变,动能不变,高度下降,重力势能减小,返回舱的机械能减小,故D错误。
2.(命题角度3)(2022山东济南模拟)如图所示为高速磁悬浮列车在水平长直轨道上的模拟运行图,5节质量均为m的车厢编组运行,只有1号车厢为动力车厢。列车由静止开始以额定功率P运行,经过一段时间达到最大速度。列车向右运动过程中,1号车厢会受到前方空气的阻力,假设车厢碰到空气前空气的速度为0,碰到空气后空气的速度立刻与列车速度相同,已知空气密度为ρ,1号车厢的迎风面积(垂直运动方向上的投影面积)为S。不计其他阻力,忽略2号、3号、4号、5号车厢受到的空气阻力。当列车以额定功率运行到速度为最大速度的一半时,3号车厢对4号车厢的作用力大小为(　　)
核心归纳命题角度1　动量守恒的判断及理解(1)动量守恒的研究对象是相互作用的系统,以下条件满足任意一种即动量守恒:①不受外力或所受外力的合力为零;②内力远大于外力;③某一方向上合力为零,则该方向上动量守恒。重点理解矢量性、相对性和同时性(2)表达式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'。
命题角度2　动量守恒定律的应用
命题角度3　碰撞模型的规律和应用(1)一般碰撞模型的三个特点:①动量守恒;②动能不增;③速度符合实际情况。　　　　　 质量相等时,交换速度
①当m1=m2时,v1'=0,v2'=v1(质量相等,速度交换)②当m1>m2时,v1'>0,v2'>0,且v2'>v1'(大碰小,一起跑)③当m10(小碰大,要反弹)④当m1≫m2时,v1'=v1,v2'=2v1(极大碰极小,大不变,小加倍)⑤当m1≪m2时,v1'=-v1,v2'=0(极小碰极大,小等速率反弹,大不变)
典例剖析例2(命题角度2)(2022北京石景山期末)如图所示,质量分别为m1和m2的两个小球叠放在一起,从高度为h处由静止释放,它们一起下落,不计空气阻力,重力加速度为g。(1)在下落过程中,两个小球之间是否存在相互作用力?请说明理由。(2)已知h远大于两球半径,所有的碰撞都没有机械能损失,且碰撞前后小球都沿竖直方向运动,若两小球碰撞后质量为m2的小球恰处于平衡状态,求:①落地前瞬间,两个小球的速度大小v0;②两个小球的质量之比m1∶m2;③质量为m1的小球上升的最大高度H。
②两个小球以相同的速度v0落到地面,质量为m2的小球先与地面发生弹性碰撞,碰撞前后速度大小不变,方向反向;接着与质量为m1的小球碰撞,碰后质量为m2的小球的速度恰好减为零,质量为m1的小球的速度为v1,取向上为正方向,根据动量守恒定律和机械能守恒定律,有-m1v0+m2v0=m1v1
对点训练3.(命题角度1)(2022湖南怀化期末)如图所示,A、B两物体的质量比mA∶mB=3∶2,它们原来静止在小车C上,A、B间有一根被压缩了的弹簧,A、B与小车上表面间动摩擦因数相同,地面光滑。当弹簧突然释放后,若A、B两物体分别向左、右运动,则有(　　)A.A、B系统动量守恒B.A、B、C系统动量守恒C.小车向右运动D.小车保持静止
解析 当弹簧释放后,A、B两物体分别向左、右运动,A受C向右的摩擦力,B受C向左的摩擦力,因两物体质量不相等,滑动摩擦力大小为μmg,所以两物体受摩擦力大小不相等,因此A、B系统受合外力不等于零,A、B系统动量不守恒,A错误;由于地面光滑,A、B、C系统受合外力等于零,系统动量守恒,B正确;因A的质量大于B的质量,则A对C向左的摩擦力大于B对C向右的摩擦力,所以小车受合外力向左,小车向左运动,C、D错误。
4.(命题角度3)(2022湖南卷)1932年,查德威克用未知射线轰击氢核,发现这种射线是由质量与质子质量大致相等的中性粒子(即中子)组成。如图所示,中子以速度v0分别碰撞静止的氢核和氮核,碰撞后氢核和氮核的速度分别为v1和v2。设碰撞为弹性正碰,不考虑相对论效应,下列说法正确的是(　　)A.碰撞后氮核的动量比氢核的小B.碰撞后氮核的动能比氢核的小C.v2大于v1D.v2大于v0
5.(命题角度2)(2022山东威海模拟)质量均为m的木块A和B,并排放在光滑水平面上,A上固定一竖直轻杆,轻杆上端的O点系一条不可拉伸的长为l的细线,细线另一端系一个可以看作质点的球C,质量也为m。现将C球拉起使细线水平自然伸直,并由静止释放C球。重力加速度为g,求:(1)C球第一次摆到最低点时的速度大小;(2)从C球释放到第一次摆到最低点的过程中,B移动的距离;(3)C球向左摆动的最高点距O点的竖直高度。
核心归纳命题角度1　多物体、多过程碰撞类问题(1)认真分析过程,弄清受力情况和运动情况; 末状态有时需要由临界状态或极值点确定(2)灵活确定研究对象(系统)和作用过程,用动量守恒定律列方程求解。
命题角度2　弹簧类碰撞问题(1)一般情况下均满足动量守恒定律和机械能守恒定律; 有摩擦时机械能不守恒,能量守恒(2)弹簧的两个状态:①原长——弹性势能为零;②最短或最长——连接的物体共速,弹性势能最大。　　　　速度出现极值命题角度3　“子弹打木块”模型和“滑块一滑板”模型(1)一般动量守恒、机械能不守恒;(2)系统产生的内能Q=Ff·x相对。
深化拓展　动量与能量结合问题的五条解题策略(1)弄清有几个物体参与运动,并划分清楚碰前的物体的运动过程和碰后的物体的运动过程。(2)构建物理模型,进行正确的受力分析,明确各过程的运动特点,分析过程是要根据题目的关键词句或图像信息弄清隐含的临界条件。(3)注意正确选用物理定律,在光滑的平面或曲面上的运动,还有不计阻力的抛体运动,机械能一定守恒;碰撞过程、子弹打击木块、不受其他外力作用的两物体相互作用问题,一般考虑用动量守恒定律解答。在多过程中,碰撞过程一般是一个子过程(4)如果是弹性碰撞,碰撞过程总动能也不变。一些关键碰撞的二级结论要记住,如“一动碰一静”弹性正碰模型。(5)如果含摩擦生热问题,则考虑用能量守恒定律分析。
典例剖析例3(命题角度1、3)(2022广东模拟预测)如图所示,质量为m0=2 kg的滑槽静止在光滑的水平地面上,滑槽的AB部分是长为l=1 m的粗糙水平面,BC部分是半径为R=0.2 m的四分之一光滑圆弧轨道,滑块P置于滑槽上面的A点。一根长为L=0.9 m、不可伸长的轻质细绳一端固定于O',另一端系着小球Q。将小球Q拉至细绳与竖直方向成60°角的位置,由静止释放,小球Q到达最低点时与滑块P发生弹性碰撞且时间极短,最终滑块P未离开滑槽。已知滑块P和小球Q的质量均为m=1 kg,它们均可视为质点,g取10 m/s2,忽略空气阻力,设滑块P与滑槽AB之间的动摩擦因数0