高考物理专题1——力学规律的综合应用.doc

高三物理（人教版）第二轮专题辅导讲座

第一讲力学规律的综合应用

【命题趋向】
在物理学中，对力学问题的考查往往是将牛顿运动定律、动量守恒、能量守恒等知识相互联系来综合出题，研究对象常常是多个物体（组成的系统）。试题思路隐蔽，过程复杂，难度较大，能否正确分析求解这类问题问题是鉴别考生学习物理能力的试金石。高考是一种选拔性考试，必然要求试题要有一定的区分度和难度。因此综合性的动力学问题是历年高考的重点和热点。虽然近年采用综合考试主要是学科内的综合，试卷难度有所下降，有关力学知识的综合性考题难度也有一定下降，但高考中对此内容的考查仍然是年年有，且常常成为高考的压轴题，所占分值较大，自然07年的高考也会乐此不疲。
【考点透视】
解决动力学问题有三个基本观点，即是力的观点、动量的观点、能量的观点。
一、知识回顾
1．力的观点
=1\*GB2⑴．匀变速直线运动中常见的公式（或规律）：
牛顿第二定律：
运动学公式：，，，，
=2\*GB2⑵．圆周运动的主要公式：
2．动量观点
=1\*GB2⑴．恒力的冲量：
=2\*GB2⑵．动量：，动量的变化
=3\*GB2⑶．动量大小与动能的关系
=4\*GB2⑷．动量定理：，对于恒力，通常研究的对象是一个物体。
=5\*GB2⑸．动量守恒定律：
条件：系统不受外力或系统所受外力的合力为零；或系统所受外力的合力虽不为零，但比系统内力小得多，（如碰撞问题中的摩擦力、爆炸问题中的重力等外力比起相互作用的内力来小得多，可以忽略不计）；或系统所受外力的合力虽不为零，但在某个方向上的分量为零（在该方向上系统的总动量的分量保持不变）。
表达式：对于两个物体有，研究的对象是一个系统（含两个或两个以上相互作用的物体）。
3．用能量观点解题的基本概念及主要关系
=1\*GB2⑴．恒力做功：，，
=2\*GB2⑵．重力势能，动能，动能变化
=3\*GB2⑶．动能定理：力对物体所做的总功等于物体动能变化，表达式
=4\*GB2⑷．常见的功能关系
重力做功等于重力势能增量的负值
弹簧弹力做功等于弹性势能增量的负值
有相对时，系统克服滑动摩擦力做功等于系统产生的内能，即
=5\*GB2⑸．机械能守恒：只有重力或系统内的弹力做功系统的总的机械能保持不变。表达式有、、
=6\*GB2⑹．能量守恒：能量守恒定律是自然界中普遍适用的基本规律。
二、力学规律的选用原则：
1．研究某一物体所受力的瞬时作用与物体运动状态的关系时，一般用力的观点解题。
2．研究某一个物体受到力的持续作用而发生运动状态改变时，如果涉及时间的问题一般用动量定理，如果涉及位移问题往往用动能定理。
3．若研究的对象为多个物体组成的系统，且它们之间有相互作用，一般用动量守恒定律和能量守恒定律去解决问题。
提示：在涉及有碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，由于它们作用时间都极短，故动量守恒定律一般能派上大用场，但须注意到这些过程—般均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化。在涉及相对位移问题时，优先考虑能量守恒定律，即用系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，也等于系统增加的内能。
三、动力学问题的解题步骤
1．认真审题，明确题目所述的物理情景，确定研究对象及物理过程。
2．分析研究对象受力及运动状态和运动状态变化的过程，并作草图。
3．根据运动状态变化的规律确定解题观点，选择恰当的物理公式或规律。
4．根据选择的规律列式，有时还需挖掘题目的其他条件（如隐含条件、临界条件、几何关系等）列出补充方程。涉及矢量时应注意其方向性。
5．代人数据（统一单位）计算结果。
【例题解析】
一、力的观点与动量观点结合
例1如图所示，长12m，质量为50kg的木板右端有一立柱，木板置于水平地面上，木板与地面间的动摩因数为0.1，质量为50kg的人立于木板左端，木板与均静止，当人以4m/s2的加速度匀加速向右奔跑至板右端时立即抱住木柱，试求：（g取10m/s2）
（1）人在奔跑过程中受到的摩擦力的大小。
（2）人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间。
（3）人抱住木柱后，木板向什么方向滑动?还能滑行多远的距离?
解析：人相对木板奔跑时，设人的质量为，加速度为，木板的质量为M，加速度大小为，人与木板间的摩擦力为，根据牛顿第二定律，对人有：；
（2）设人从木板左端开始距到右端的时间为，对木板受力分析可知：故，方向向左；
由几何关系得：，代入数据得：
（3）当人奔跑至右端时，人的速度，木板的速度；人抱住木柱的过程中，系统所受的合外力远小于相互作用的内力，满足动量守恒条件，有：
（其中为二者共同速度）
代入数据得，方向与人原来运动方向一致；
以后二者以为初速度向右作减速滑动，其加速度大小为，故木板滑行的距