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全国通用2018年高考物理二轮复习专题二动量与能量第1讲动量观点与能量观点在力学中的应用学案20180203168

第1讲 动量观点与能量观点在力学中的应用 知识必备 1.常见的功能关系 (1)合力做功与动能的关系:W 合=Δ Ek。 (2)重力做功与重力势能的关系:WG=-Δ Ep。 (3)弹力做功与弹性势能的关系:W 弹=-Δ Ep。 (4)除重力以外其他力做功与机械能的关系:W 其他=Δ E 机。 (5)滑动摩擦力做功与内能的关系:Ff x 相对=Δ E 内。 2.机械能守恒定律 (1)条件:只有重力、系统内弹力做功。 (2)表达式:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。 3.动能定理 (1)内容:合外力做的功等于动能的变化。 1 2 1 2 (2)表达式:W= mv2- mv1 2 2 4.动量定理及动量守恒定律 (1)动量定理:Ft=mv2-mv1 (2)动量守恒定律:m1v1+m2v2=m1v1′+m2v2′ (3) 备考策略 1.复习时应理清运动中功与能的转化与量度的关系,结合受力分析、运动过程分析,熟练地应用 动量定理和动能定理解决问题。 2.深刻理解功能关系,综合应用动量守恒定律和能量守恒定律,结合动力学方程解决多运动过程 的问题。 3.必须领会的“1 种物理思想和 3 种方法” (1)守恒的思想。 -1- (2)守恒法、转化法、转移法。 4.必须辨明的“3 个易错易混点” (1)动量和动能是两个和速度有关的不同概念。 (2)系统的动量和机械能不一定同时守恒。 (3)不是所有的碰撞都满足机械能守恒。 力学中的几个功能关系的应用 【真题示例 1】 (2017·全国卷Ⅲ,16)如图 1,一质量为 m、长度为 l 的均匀柔软细绳 PQ 竖直悬 1 挂。用外力将绳的下端 Q 缓慢地竖直向上拉起至 M 点,M 点与绳的上端 P 相距 l。重力加速度大 3 小为 g。在此过程中,外力做的功为( ) 图1 1 A. mgl 9 1 C. mgl 3 1 B. mgl 6 1 D. mgl 2 解析 由题意可知,PM 段细绳的机械能不变,MQ 段细绳的重心升高了 ,则重力势能增加 Δ Ep= 6 2 l 1 1 mg· = mgl,由功能关系可知,在此过程中,外力做的功为 W= mgl ,故选项 A 正确,B、C、 3 6 9 9 D 错误。 答案 A 【真题示例 2】 (2017·全国卷Ⅰ,24)一质量为 8.00×10 5 3 4 l kg 的太空飞船从其飞行轨道返回地 面。飞船在离地面高度 1.60×10 m 处以 7.5×10 m/s 的速度进入大气层,逐渐减慢至速度为 100 m/s 时下落到地面。取地面为重力势能零点,在飞船下落过程中,重力加速度可视为常量, -2- 大小取为 9.8 m/s (结果保留 2 位有效数字)。 (1)分别求出该飞船着地前瞬间的机械能和它进入大气层时的机械能; (2)求飞船从离地面高度 600 m 处至着地前瞬间的过程中克服阻力所做的功,已知飞船在该处的 速度大小是其进入大气层时速度大小的 2.0%。 解析 (1)飞船着地前瞬间的机械能为 2 Ek0= mv2 0① 式中,m 和 v0 分别是飞船的质量和着地前瞬间的速率。由①式和题给数据得 1 2 Ek0=4.0×108 J② 设地面附近的重力加速度大小为 g,飞船进入大气层时的机械能为 Eh= mv2 h+mgh③ 式中,vh 是飞船在高度 1.6×10 m 处的速度大小。由③式和题给数据得 5 1 2 Eh=2.4×1012 J④ (2)飞船在高度 h′=600 m 处的机械能为 Eh′= m( 1 2.0 2 vh) +mgh′⑤ 2 100 由功能原理得 W=Eh′-Ek0⑥ 式中,W 是飞船从高度 600 m 处至着地瞬间的过程中克服阻力所做的功。 由②⑤⑥式和题给数据得 W= 9.7×10 J⑦ 答案 (1)(1)4.0×10 J 2.4×10 真题感悟 1.高考考查特点 (1)本考点高考命题既有选择题也有计算题,集中在物体系统机械能守恒及物体间的做功特点、 力与运动的关系,并结合平抛、圆周运动等典型运动及生活科技为背景综合考查。 (2)熟悉掌握并灵活应用机械能的守恒条件、力学中的功能关系、常见典型运动形式的特点及规 律是突破该考点的关键。 2.常见误区及临考提醒 (1)注意判断物体运动过程中的临界状态和隐含条件。 (2)注意物理方法的灵活选用。如全国卷Ⅲ第 16 题的等效法(重心)。 (3)注意提高计算能力。如全国卷Ⅰ第 24 题,试题情境难度不大,但增加了计算的难度。 -38 12 8 J (2)9.7×10 J 8 预测 1 预测 2 预测 3 功、功率的理解与计算 机械能守恒定律的应用 功能关系、能量转化守恒定律的综合应用 1.(2017·潍坊模拟)质量为 m=2 kg 的物体沿水平面向右做直线运动,t=0 时刻受到一个水平向 左的恒力 F, 如图 2 甲所示, 此后物体的 v-t 图象如图乙所示, 取水平向右为正方向, g 取 10 m/s , 则( ) 2 图2 A.物体与水平面间的动摩擦因数为 μ =0.5 B.10 s 末恒力 F 的瞬时功率为 6 W C.10 s 末物体在计时起点左侧 4 m 处 D.0~10 s 内恒力 F 做功的平均功率为 0.6 W 8 2 2 解析 由图线可知 0~4 s 内的加速度大小 a1= m/s =2 m/s ,可得 F+μ mg=ma1;由图线可知 4 6 2 2 4~1 0 s 内的加速度大小 a2= m/s =1 m/s ,可得 F-μ mg=ma2;解得 F=3 N,μ =0.05,选 6 项 A 错误;10 s 末恒力 F 的瞬时功率为 P10=Fv10=3×6 W=18 W,选项 B 错误;0~4 s 内的位移 x1= × 4×8 m=16 m,4~10 s 内的位移 x2=- ×6×6 m=-18 m,故 10 s 末物体在计时起 点左侧 2 m 处,选项 C 错误;0~10 s 内恒力 F 做

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