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1、物理专题复习力学规律的综合应用力学部分一.三个观念及其概要(解决力学问题的三把金钥匙)力学规律的综合应用是指运用三个观念解题:动力学观念:包括牛顿定律和运动规律;动量的观念:包括动量定理Ft=Δp和动量守恒定律m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2';能量的观念:包括动能定理W总=ΔEK和能量守恒定律E初=E末.1.动力学观念——力的瞬时作用效应力的瞬时作用效应是改变物体的速度,使物体产生加速度。牛顿第二定律F=ma表示力和加速度之间的关系若已知物体的受力情况,由牛顿第二定律求出加速度,再由运动学
2、公式就可以知道物体的运动情况;若已知物体的运动情况,知道了加速度,由牛顿第二定律可以求出未知的力。做匀速圆周运动物体所受的合外力是向心力,向心力跟向心加速度的关系也同样遵从牛顿第二定律。2.动量的观念——力的时间积累效应。力的时间积累效应是改变物体的动量。动量定理I=Δp表示合外力的冲量和物体动量变化之间的关系。在确定了研究对象(系统)后,系统内各物体间的相互作用的内力总是成对出现的,且在任意一段时间内的总冲量一定为零,所以系统的内力只能改变系统内某一物体的动量,不改变系统的总动量。动量定理适用于某
3、个物体,也适用于由若干物体组成的系统。在系统所受合外力为零的条件下,该系统的总动量守恒.3.能量的观念——力的空间积累效应。力的空间积累效应是改变物体的动能。动能定理∑W=ΔEK表示合外力做功和物体动能变化之间的关系。与冲量不同的是:即使合外力对系统不做功,但系统内一对内力在同一时间内的位移可能不相等,因此其做的总功可能不是零,从而改变系统的总动能。因此在一般情况下,动能定理只能用于单个的物体而不能用于由若干物体组成的系统。如果对某个系统而言只有重力和弹力做功,那么系统中就只有动能和势能相互转化,其
4、总和保持不变,机械能守恒。二.选择解题方法①对单个物体的讨论,宜用两大定理:涉及时间(或研究力的瞬时作用)优先考虑动量定理,涉及位移及功优先考虑动能定理;②对多个物体组成的系统讨论,则优先考虑两大守恒定律;③涉及物理量是瞬时对应关系或加速度的力学问题常用牛顿运动定律,必要时再用运动学公式.动量与能量的两个定理和两个守恒定律,只研究一个物理过程的始末两个状态,对中间过程不予以细究,特别是变力问题,就显示出其优越性。分析综合类问题时,应首先建立清晰的物理图景、抽象出物理模型、选择物理规律、建立方程进行求
5、解。三.解题步骤①正确确定研究对象(特别是对多个物体组成的系统),要明确研究对象是某一隔离体还是整体组成的系统);②正确分析物体的受力情况和运动情况,画出力的示意图,必要时还应画出运动过程的示意图.③根据上述情况确定选用什么规律,并列方程求解④最后分析总结,看结果是否合理,如选用能量守恒定律,则要分清有多少种形式的能在转化;如用动量定理和动量守恒定律,则应注意矢量性,解题时先选取正方向,已知量跟选取的正方向相同的量为正,跟选取的正方向相反的量为负,求出的未知量为正,则跟选取的正方向相同,求出的未知量
6、为负,则跟选取的正方向相反。例1.如图示,两物块质量为M和m,用绳连接后放在倾角为θ的斜面上,物块和斜面的动摩擦因素为μ,用沿斜面向上的恒力F拉物块M运动,求中间绳子的张力.解:画出M和m的受力图如图示:由牛顿运动定律,对M有F-T-Mgsinθ-μMgcosθ=Ma(1)对m有T-mgsinθ-μmgcosθ=ma(2)∴a=F/(M+m)-gsinθ-μgcosθ(3)(3)代入(2)式得T=m(a+gsinθ-μgcosθ)=mF/(M+m)由上式可知:T的大小与θ无关T的大小与μ无关T的大小
7、与运动情况无关mgf2N2TN1Mgf1TFmMθ2007年上海卷19B例2.(10分)固定光滑细杆与地面成一定倾角,在杆上套有一个光滑小环,小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动,推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示,取重力加速度g=10m/s2。求:(1)小环的质量m;(2)细杆与地面间的倾角。F/Nt/s55.50246Fat/sv/ms-102461解:由图得:a=v/t=0.5m/s2,前2s有:F1-mgsin=ma,2s后有:F2=mgsin,代入数据可解得:m=1kg,=3
8、0。一平板车,质量M=100千克,停在水平路面上,车身的平板离地面的高度h=1.25米,一质量m=50千克的小物块置于车的平板上,它到车尾端的距离b=1.00米,与车板间的滑动摩擦系数m=0.20,如图所示.今对平板车施一水平方向的恒力,使车向前行驶,结果物块从车板上滑落.物块刚离开车板的时刻,车向前行驶的距离S0=2.0米.求物块落地时,落地点到车尾的水平距离S,不计路面与平板车间以及轮轴之间的摩擦.取g=10米/秒2.例3、解:m离车前,画出运动示意图MmFbf