?分析近五年全国卷及北京卷、天津卷的高考试题可以看出,自从2017年动量纳入必考后,命题以对动量、冲量概念的理解及动量定理、动量守恒定律的简单应用为主。但2019年全国三套卷的压轴题均出现动量与其他知识综合的问题,特别是Ⅰ、Ⅲ卷的T25均为动量与能量的综合题。 ?预计2020年等级考还会延续这种趋势,要加强该类问题的训练。 动量观点和能量观点的选取原则 (1)动量观点
①对于不涉及物体运动过程中的加速度而涉及物体运动时间的问题,特别对于打击一类的问题,因时间短且冲力随时间变化,应用动量定理求解,即Ft=mv-mv0。
②对于碰撞、爆炸、反冲一类的问题,若只涉及初、末速度而不涉及力、时间,应用动量守恒定律求解。
(2)能量观点
①对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间问题,无论是恒力做功还是变力做功,一般都利用动能定理求解。
②如果只有重力和弹簧弹力做功而又不涉及运动过程中的加速度和时间问题,则采用机械能守恒定律求解。
③对于相互作用的两物体,若明确两物体相对滑动的距离,应考虑选用能量守恒定律建立方程。
质量为M=3.0 kg的平板小车静止在光滑水平
面上,如图(a)所示。当t=0时,两个质量都是m=1.0 kg的小物体A和B(均可看成质点),分别从左端和右端以大小为v1=4.0 m/s和v2=2.0 m/s的水平速度冲上小车C,当它们在车上停止滑动时,没有相碰。A、B与车面间的动摩擦因数都是μ=0.20,g取10 m/s2。
(1)求A、B在车上停止滑动时车的速度; (2)车的长度至少是多少?
(3)在图(b)所给出的坐标系中画出0~4.0 s内小车运动的速度—时间图象。 思维流程:
[解析] (1)以水平向右为正方向,设A、B在车上停止滑动时,车的速度为v,根据动量守恒定律可得:m(v1-v2)=(M+2m)v
解得v=0.40 m/s,方向向右。
(2)设A、B在车上相对于车滑动的距离分别为l1和l2,由功能关系可得:μmgl1+μmgl212121=mv1+mv2-(2m+M)v2 222
解得l1+l2=4.8 m,即车长至少为4.8 m。 (3)车的运动可分为以下三个阶段:
第一阶段:A、B同时在车上滑动时,小物体对车的摩擦力大小均为μmg,方向相反,车受力平衡而保持不动。 当B的速度减为0时,此过程结束。设这段时间内小物体的加速度大小为a,根据牛顿第二定律有μmg=ma
得小物体的加速度大小a=μg
v2
设B到t1时刻停止滑动,则t1=a=1.0 s。
第二阶段:B停止运动后,A继续在车上滑动。设到t2时刻物体A与车有共同速度v,则有
v=(v1-v2)-a(t2-t1),解得t2=1.8 s。
第三阶段:t2时刻之后,车以速度v做匀速直线运动。小车运动的速度—时间图象如图
所示。
[答案] (1)0.40 m/s,方向向右 (2)4.8 m (3)见解析
反思:解答动量和能量问题应注意的几点 (1)弄清有几个物体参与运动,并划分清楚物体的运动过程。 (2)进行正确的受力分析,明确各过程的运动特点。 (3)光滑的平面或曲面,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分析。 (4)如含摩擦生热问题,则考虑用能量守恒定律分析。
核心素养培养科学思维——破解高考压轴题策略:物理过程的拆与合
计算题的物理过程大体有以下三种呈现方式: 1.串联式
此类问题一般涉及一个物体,解题的方法是按时间先后顺序将整个过程拆分成几个子过程,然后对每个子过程运用规律列式求解。
2.并列式
此类问题的几个过程是同时发生的,一般涉及多个物体,解题的关键是从空间上将复杂过程拆分成几个子过程,然后对各子过程运用规律列式求解。
3.复合式
此类问题是上述两种方式的组合,下面用典例展示如何从时间和空间上将多个物体的多个子过程一一拆分出来,然后运用规律列式求解。
[典例] (2018·全国卷Ⅰ·T24)一质量为m的烟花弹获得动能E后,从地面竖直升空,当烟花弹上升的速度为零时,弹中火药爆炸将烟花弹炸为质量相等的两部分,两部分获得的动能之和也为E,且均沿竖直方向运动。爆炸时间极短,重力加速度大小为g,不计空气阻力和火药的质量,求:
(1)烟花弹从地面开始上升到弹中火药爆炸所经过的时间; (2)爆炸后烟花弹向上运动的部分距地面的最大高度。 [过程拆分] 过程拆分 (1)烟花弹从应用规律 运动学方程所求量 烟花弹升空过程图示
物理高考二轮专题动力学、动量和能量观点的综合应用
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