一、知识体系建构———理清物理观念 二、综合考法融会———强化科学思维 考法一 动量、冲量和动量定理 [典例] 一个铁球,从静止状态由10 m高处自由下落,不计空气阻力,然后陷入泥潭中,从进入泥潭到静止用时0.4 s,该铁球的质量为336 g,求(g取10 m/s2): (1)从开始下落到进入泥潭前,重力对小球的冲量大小; (2)从进入泥潭到静止,泥潭对小球的冲量大小; (3)泥潭对小球的平均作用力的大小。 尝试解答: [融会贯通] 1.动量与冲量的大小和方向 物理观念 情境 模型 大小 方向 动量 运动物体 p=mv p与v 同向 冲量 受力物体 F t图像 IF=Ft I与F 同向 面积表示冲量 2.动量定理和动能定理的比较 动量定理 动能定理 内容 物体所受合外力的冲量等于物体的动量变化量 物体所受合外力做的功等于物体动能的变化量 公式 F合t=mv2-mv1 F合s=m-m 矢标性 矢量式 标量式 因果 关系 因 合外力的冲量 合外力做的功(总功) 果 动量的变化 动能的变化 相同点 ①动量定理和动能定理都注重初、末状态而不注重过程,不仅适用于恒力,而且也适用于随时间而变化的力。 ②不仅适用于单个物体,也适用于物体系统;研究的过程可以是整个过程也可以是某一过程。 ③动能定理和动量定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动。 [对点训练] (多选)一物块静止在粗糙水平地面上,0~4 s内所受水平拉力随时间的变化关系图像如图甲所示,0~2 s内速度随时间变化的图像如图乙所示。重力加速度g=10 m/s2,关于物块的运动。下列说法正确的是 ( ) A.前4 s内拉力的冲量为0 B.前4 s内物块的位移大小为6 m C.第4 s末物块的速度为0 D.前4 s内拉力做的功为16 J 考法二 弹性碰撞与非弹性碰撞分析 [典例] 某同学受自动雨伞开伞过程的启发,设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块,初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0为10 m/s向上滑动时,受到滑杆的摩擦力f为1 N,滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞,带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量m=0.2 kg,滑杆的质量M=0.6 kg,A、B间的距离l=1.2 m,重力加速度g取10 m/s2,不计空气阻力。求: (1)滑块在静止时和向上滑动的过程中,桌面对滑杆支持力的大小N1和N2; (2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v1; (3)滑杆向上运动的最大高度h。 尝试解答: [融会贯通] 1.碰撞的分类及特点 物理观念 情境 方程 弹性碰撞 m1v0=m1v1+m2v2 m1=m1+m2 非弹性碰撞 m1v0=m1v1+m2v2 m1>m1+m2 机械能有损失 完全非弹 性碰撞 m1v0=(m1+m2)v共 m1>(m1+m2) 机械能损失最大 2.碰撞和爆炸的比较 比较项目 爆炸 碰撞 相同点 过程特点 都是物体间的相互作用突然发生,相互作用的力为变力,作用时间很短,平均作用力很大,且远大于系统所受的外力,所以可以认为碰撞、爆炸过程中系统的总动量守恒 能量情况 都满足能量守恒,总能量保持不变 不同点 动能、机械能情况 有其他形式的能转化为动能,动能会增加,机械能不守恒 弹性碰撞时动能不变,非弹性碰撞时动能要损失,动能转化为内能,动能减少,机械能不一定守恒 [对点训练] 1.如图所示,用不可伸长轻绳将物块a悬挂在O点:初始时,轻绳处于水平拉直状态。现将a由静止释放,当物块a下摆至最低点时,恰好与静止在水平面上的物块b发生弹性碰撞(碰撞时间极短),碰撞后b滑行的最大距离为s。已知b的质量是a的3倍。b与水平面间的动摩擦因数为μ,重力加速度大小为g,求: (1)碰撞后瞬间物块b速度的大小; (2)轻绳的长度。 2.如图所示,静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列,质量均为m,人在极短时间内给第一辆车一水平冲量使其运动,当车运动了距离L时与第二辆车相碰,两车以共同速度继续运动了距离L时与第三辆车相碰,三车以共同速度又运动了距离L时停止。车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的k倍,重力加 ... ...
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