2019版一轮创新思维物理(教科版)课件：第六章 第三讲 三大观点解决力学综合问题
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[学习目标] 1．会用动力学与能量观点解决力学综合问题． 2．会用能量与动量观点解决力学综合问题． 3．会用动力学、能量和动量三大观点解决力学综合问题．
力学中三大观点是指动力学观点，动量观点和能量观点．动力 学观点主要是牛顿运动定律和运动学公式，动量观点主要是动 量定理和动量守恒定律，能量观点包括动能定理、机械能守恒 定律和能量守恒定律．此类问题过程复杂、综合性强，能较好 地考查应用有关规律分析和解决综合问题的能力．
(1)小球在 P 点开始平抛的初速度 v0 的大小． (2)小球能否依次通过 C1、C2、C3、C4 各轨道而从 I 点射出？请 说明理由． (3)小球运动到何处，轨道对小球的弹力最大？最大值是多大？
解析：(1)小球从 P 到 A，竖直方向有： h＝2R＋4Rsin 30° ＝4R 由平抛运动规律可得：v2 y ＝2gh 解得：vy＝ 8gR vy 在 A 点，由速度关系 tan 60° ＝ v0 2 6gR 解得：v0＝ . 3
研究动力学 的基本观点
力的观点
能的观点 动能定理：力对 一个物体或系统
动量的观点 动量定理：对一个 物体或系统合外力 的冲量 动量守恒定律：一 个物体或系统所受 合外力为零
研究对象
一个物体 或系统
做的总功 机械能守恒定 律：对一个物体 或系统只有重力 或弹力做功
研究动力学 的基本观点
力的观点 是解决力 学问题的
题型2 [示例2]
应用能量观点解决力学问题 (2018· 宜春三中高三检测)如图所示，竖直平面内的轨
道由一半径为 4R、圆心角为 150° 的圆弧形光滑滑槽 C1 和两个 半径为 R 的半圆形光滑滑槽 C2、C3，以及一个半径为 2R 的半 圆形光滑圆管 C4 组成，C4 内径远小于 R.C1、C2、C3、C4 各衔 接处平滑连接．现有一个比 C4 内径略小的、质量为 m 的小球， 从与 C4 的最高点 H 等高的 P 点以一定的初速度 v0 向左水平抛 出后，恰好沿 C1 的 A 端点沿切线从凹面进入轨道．已知重力 加速度为 g.求：
研究动力学 的基本观点
力的观点 物体受到力的作用 产生对应瞬时加速
能的观点 在力作用下物 体通过一段位 移，力对物体 做功，物体的 动能发生改变
动量的观点 力对物体持 续作用一段 时间，力对物 体产生冲量， 物体的动量 发生改变
适用的 物理过程
度．涉及运动状态 的细节，如 a、t.只 适用于匀变速运动 (直线或曲线)
3．系统化思维方法，就是根据众多的已知要素、事实，按照 一定的联系方式，将其各部分连接成整体的方法 (1)对多个物理过程进行整体思维，即把几个过程合为一个过程 来处理，如用动量守恒定律解决比较复杂的运动. (2)对多个研究对象进行整体思维，即把两个或两个以上的独立 物体合为一个整体进行考虑，如应用动量守恒定律时，就是把 多个物体看成一个整体(或系统).
1．三类基本规律的比较 研究动力学 的基本观点 力的效果 力的观点 力的瞬时效果， 力是产生加速度 的原因 能的观点 动量的观点
力对位移产生的 力对时间产生的 积累效应 积累效应
基本概念
功：W＝Fxcos θ 1 2 力(F)、加速度 能：Ek＝2mv0 冲量：I＝Ft 1 (a)、速度(v)、位 Ep＝mgh＝ kx2 动量：p＝mv பைடு நூலகம் 移 ( x) 机械能 ：Ek 、 Ep 统称
热点一 题型1 [示例1]
应用动力学与能量观点解决力学综合问题
应用动力学方法解决力学问题 (2017· 四川资阳市模拟) 如图所示，倾角为 θ＝37° 的
粗糙斜面的底端有一质量 m＝1 kg、带有凹槽的小滑块，小滑 块与斜面间的动摩擦因数 μ＝0.25.现小滑块以某一初速度 v 从 斜面底端上滑，同时在斜面底端正上方有一小球以 v0 水平抛 出， 经过 t＝0.4 s， 小球恰好沿垂直斜面方向落入正在上滑的小 滑块凹槽中．已知 sin 37° ＝0.6，cos 37° ＝0.8，取 g＝10 m/s2， 求：
(1)小球水平抛出的初速度 v0； (2)小滑块的初速度 v.
解析：(1)设小球落入凹槽时的竖直分速度为 vy，则 vy＝gt＝10×0.4 m/s ＝4 m/s v0＝vytan 37° ＝3 m/s. (2)小球落入凹槽时的水平分位移 x＝v0t＝3×0.4 m＝1.2 m x 则小滑块的位移 s＝ ＝1.5 m cos 37° 小滑块的加速度大小 a＝gsin 37° ＋μgcos 37° ＝8 m/s2 1 2 根据公式 s＝vt－ at 2 解得 v＝5.35 m/s 答案：(1)3 m/s (2)5.35 m/s
研究动力学 的基本观点
力的观点
能的观点
动量的观点
动能定理：W＝ 动量定理 I＝Ft 牛顿第二定律： 基本规律 F＝ma 运动学 公式 ΔEk 机械能守恒定 ＝Δp 动量守恒定律 p
律： E1＝E2、 Ek1 ＝p′、p1＋p2 ＋Ep1＝Ek2＋ Ep2 或 ΔE＝0 ＝p1′＋p2′或 Δp＝0
能的观点 (1)不需考虑运动 细节只考虑运动 改变始末两个状 态，比较简捷
动量的观点 (1)不需考虑运动 改变的细节， 只考 虑运动变化始末 两个状态
特点
基本思路， 涉及运动 的细节如， a、t、v
(2)动能是标量． 不 (2)是解决碰撞、 打 需矢量运算． 计算 击问题的有效方 简单，不易出错 法
2．力学规律选用的一般原则 力学中首先考虑使用两个守恒定律，从两个守恒定律的表达式 看出多项都是状态量(速度、位置)，所以守恒定律能解决状态 问题，不能解决过程(位移 x，时间 t)问题，不能解决力(F)的问 题.
(1)若是多个物体组成的系统，优先考虑使用两个守恒定律. (2)若物体(或系统)涉及到速度和时间，应考虑使用动量定理. (3)若物体(或系统)涉及到位移和时间，且受到恒力作用，应考 虑使用牛顿运动定律. (4)若物体(或系统)涉及到位移和速度，应考虑使用动能定理， 系统中摩擦力做功时应用摩擦力乘以相对路程，运用动能定理 解决曲线运动和变加速运动问题特别方便.
力学中三大观点是指动力学观点，动量观点和能量观点．动力 学观点主要是牛顿运动定律和运动学公式，动量观点主要是动 量定理和动量守恒定律，能量观点包括动能定理、机械能守恒 定律和能量守恒定律．此类问题过程复杂、综合性强，能较好 地考查应用有关规律分析和解决综合问题的能力．
(1)小球在 P 点开始平抛的初速度 v0 的大小． (2)小球能否依次通过 C1、C2、C3、C4 各轨道而从 I 点射出？请 说明理由． (3)小球运动到何处，轨道对小球的弹力最大？最大值是多大？
解析：(1)小球从 P 到 A，竖直方向有： h＝2R＋4Rsin 30° ＝4R 由平抛运动规律可得：v2 y ＝2gh 解得：vy＝ 8gR vy 在 A 点，由速度关系 tan 60° ＝ v0 2 6gR 解得：v0＝ . 3
研究动力学 的基本观点
力的观点
能的观点 动能定理：力对 一个物体或系统
动量的观点 动量定理：对一个 物体或系统合外力 的冲量 动量守恒定律：一 个物体或系统所受 合外力为零
研究对象
一个物体 或系统
做的总功 机械能守恒定 律：对一个物体 或系统只有重力 或弹力做功
研究动力学 的基本观点
力的观点 是解决力 学问题的
题型2 [示例2]
应用能量观点解决力学问题 (2018· 宜春三中高三检测)如图所示，竖直平面内的轨
道由一半径为 4R、圆心角为 150° 的圆弧形光滑滑槽 C1 和两个 半径为 R 的半圆形光滑滑槽 C2、C3，以及一个半径为 2R 的半 圆形光滑圆管 C4 组成，C4 内径远小于 R.C1、C2、C3、C4 各衔 接处平滑连接．现有一个比 C4 内径略小的、质量为 m 的小球， 从与 C4 的最高点 H 等高的 P 点以一定的初速度 v0 向左水平抛 出后，恰好沿 C1 的 A 端点沿切线从凹面进入轨道．已知重力 加速度为 g.求：
研究动力学 的基本观点
力的观点 物体受到力的作用 产生对应瞬时加速
能的观点 在力作用下物 体通过一段位 移，力对物体 做功，物体的 动能发生改变
动量的观点 力对物体持 续作用一段 时间，力对物 体产生冲量， 物体的动量 发生改变
适用的 物理过程
度．涉及运动状态 的细节，如 a、t.只 适用于匀变速运动 (直线或曲线)
3．系统化思维方法，就是根据众多的已知要素、事实，按照 一定的联系方式，将其各部分连接成整体的方法 (1)对多个物理过程进行整体思维，即把几个过程合为一个过程 来处理，如用动量守恒定律解决比较复杂的运动. (2)对多个研究对象进行整体思维，即把两个或两个以上的独立 物体合为一个整体进行考虑，如应用动量守恒定律时，就是把 多个物体看成一个整体(或系统).
1．三类基本规律的比较 研究动力学 的基本观点 力的效果 力的观点 力的瞬时效果， 力是产生加速度 的原因 能的观点 动量的观点
力对位移产生的 力对时间产生的 积累效应 积累效应
基本概念
功：W＝Fxcos θ 1 2 力(F)、加速度 能：Ek＝2mv0 冲量：I＝Ft 1 (a)、速度(v)、位 Ep＝mgh＝ kx2 动量：p＝mv பைடு நூலகம் 移 ( x) 机械能 ：Ek 、 Ep 统称
热点一 题型1 [示例1]
应用动力学与能量观点解决力学综合问题
应用动力学方法解决力学问题 (2017· 四川资阳市模拟) 如图所示，倾角为 θ＝37° 的
粗糙斜面的底端有一质量 m＝1 kg、带有凹槽的小滑块，小滑 块与斜面间的动摩擦因数 μ＝0.25.现小滑块以某一初速度 v 从 斜面底端上滑，同时在斜面底端正上方有一小球以 v0 水平抛 出， 经过 t＝0.4 s， 小球恰好沿垂直斜面方向落入正在上滑的小 滑块凹槽中．已知 sin 37° ＝0.6，cos 37° ＝0.8，取 g＝10 m/s2， 求：
(1)小球水平抛出的初速度 v0； (2)小滑块的初速度 v.
解析：(1)设小球落入凹槽时的竖直分速度为 vy，则 vy＝gt＝10×0.4 m/s ＝4 m/s v0＝vytan 37° ＝3 m/s. (2)小球落入凹槽时的水平分位移 x＝v0t＝3×0.4 m＝1.2 m x 则小滑块的位移 s＝ ＝1.5 m cos 37° 小滑块的加速度大小 a＝gsin 37° ＋μgcos 37° ＝8 m/s2 1 2 根据公式 s＝vt－ at 2 解得 v＝5.35 m/s 答案：(1)3 m/s (2)5.35 m/s
研究动力学 的基本观点
力的观点
能的观点
动量的观点
动能定理：W＝ 动量定理 I＝Ft 牛顿第二定律： 基本规律 F＝ma 运动学 公式 ΔEk 机械能守恒定 ＝Δp 动量守恒定律 p
律： E1＝E2、 Ek1 ＝p′、p1＋p2 ＋Ep1＝Ek2＋ Ep2 或 ΔE＝0 ＝p1′＋p2′或 Δp＝0
能的观点 (1)不需考虑运动 细节只考虑运动 改变始末两个状 态，比较简捷
动量的观点 (1)不需考虑运动 改变的细节， 只考 虑运动变化始末 两个状态
特点
基本思路， 涉及运动 的细节如， a、t、v
(2)动能是标量． 不 (2)是解决碰撞、 打 需矢量运算． 计算 击问题的有效方 简单，不易出错 法
2．力学规律选用的一般原则 力学中首先考虑使用两个守恒定律，从两个守恒定律的表达式 看出多项都是状态量(速度、位置)，所以守恒定律能解决状态 问题，不能解决过程(位移 x，时间 t)问题，不能解决力(F)的问 题.
(1)若是多个物体组成的系统，优先考虑使用两个守恒定律. (2)若物体(或系统)涉及到速度和时间，应考虑使用动量定理. (3)若物体(或系统)涉及到位移和时间，且受到恒力作用，应考 虑使用牛顿运动定律. (4)若物体(或系统)涉及到位移和速度，应考虑使用动能定理， 系统中摩擦力做功时应用摩擦力乘以相对路程，运用动能定理 解决曲线运动和变加速运动问题特别方便.