高考物理二轮总复习讲义教案:动力学、动量和能量观点的综合应用
14页1、高考物理二轮总复习讲义:动力学、动量和能量观点的综合应用知识结构考题一动量定理和能量观点的综合应用1.动量定理公式:Ftpp说明:(1)F为合外力恒力,求p时,用pFtb.变力,求I时,用Ipmv2mv1牛顿第二定律的第二种形式:合外力等于动量变化率当p一定时,Ft为确定值:Ft小F大如碰撞;t大F小缓冲(2)等式左边是过程量Ft,右边是两个状态量之差,是矢量式.v1、v2是以同一惯性参照物为参照的.p的方向可与mv1一致、相反或成某一角度,但是p的方向一定与Ft一致.2.力学规律的选用原则单个物体:宜选用动量定理、动能定理和牛顿运动定律.若其中涉及时间的问题,应选用动量定理;若涉及位移的问题,应选用动能定理;若涉及加速度的问题,只能选用牛顿第二定律.例1据统计人在运动过程中,脚底在接触地面瞬间受到的冲击力是人体自身重力的数倍.为探究这个问题,实验小组同学利用落锤冲击的方式进行了实验,即通过一定质量的重物从某一高度自由下落冲击地面来模拟人体落地时的情况.重物与地面的形变很小,可忽略不计.g取10 m/s2.下表为一次实验过程中的相关数据.重物(包括传感器)的质量m/kg8.5重物下落高
2、度H/cm45重物反弹高度h/cm20最大冲击力Fm/N850重物与地面接触时间t/s0.1(1)请你选择所需数据,通过计算回答下列问题:重物受到地面的最大冲击力时的加速度大小;在重物与地面接触过程中,重物受到的地面施加的平均作用力是重物所受重力的多少倍.(2)如果人从某一确定高度由静止竖直跳下,为减小脚底在与地面接触过程中受到的冲击力,可采取什么具体措施,请你提供一种可行的方法并说明理由.解析(1)重物受到最大冲击力时加速度的大小为a由牛顿第二定律:a解得a90 m/s2重物在空中运动过程中,由动能定理mghmv2重物与地面接触前瞬时的速度大小v1重物离开地面瞬时的速度大小v2重物与地面接触过程,重物受到的平均作用力大小为F,设竖直向上为正方向由动量定理:(Fmg)tmv2m(v1)解得F510 N,故6因此重物受到的地面施加的平均作用力是重物所受重力的6倍.(2)可以通过增加人与地面接触时间来减小冲击力(如落地后双腿弯曲),由动量定理Ftmv可知,接触时间增加了,冲击力F会减小.答案(1)90 m/s26倍(2)见解析变式训练1.高空作业须系安全带,如果质量为m的高空作业人员不慎跌
3、落,从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动).此后经历时间t安全带达到最大伸长量,若在此过程中该作用力始终竖直向上,则该段时间安全带对人的平均作用力大小为()A.mg B.mgC.mg D.mg答案A解析由自由落体运动公式得人下降h距离时的速度为v,在t时间内对人由动量定理得(Fmg)tmv,解得安全带对人的平均作用力为Fmg,A项正确.2.一质量为0.5 kg的小物块放在水平地面上的A点,距离A点5 m的位置B处是一面墙,如图1所示.物块以v09 m/s的初速度从A点沿AB方向运动,在与墙壁碰撞前瞬间的速度为7 m/s,碰后以6 m/s的速度反向运动直至静止.g取10 m/s2.图1(1)求物块与地面间的动摩擦因数;(2)若碰撞时间为0.05 s,求碰撞过程中墙面对物块平均作用力的大小F;(3)求物块在反向运动过程中克服摩擦力所做的功W.答案(1)0.32(2)130 N(3)9 J解析(1)对小物块从A运动到B处的过程中应用动能定理mgsmv2mv代入数值解得0.32(2)取向右为正方向,碰后滑块速度v6 m/s由动量定理得:Ftmvmv解得F13
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