2018届高考物理二轮复习 跟踪专练 热点4 力学三大观点的应用

热点4 力学三大观点的应用

[热点分析]

力学问题力要清，力的三种时空效应更要清．即力的瞬时效应产生加速度，是速度变化的原因；力的时间积累效应产生冲量，是动量变化的原因；力的空间位移积累做功，是动能变化的原因．力的三种时空效应是开启力学问题、力电问题、乃至整个高中物理问题的三把金钥匙．解力学题一定要牢记力学的三大观点，即力的观点(牛顿第二定律)，能量的观点(动能定理、能量守恒定律)，动量的观点(动量定理、动量守恒定律)，这必将是2018高考重点考查的主干知识．

如图所示，内壁粗糙、半径R ＝0.4 m 的四分之一圆弧轨道AB 在最低点B 与光滑水平轨道BC 相切．质量m 2＝0.2 kg 的小球b 左端连接一轻质弹簧，静止在光滑水平轨道上，另一质量m 1＝0.2 kg 的小球a 自圆弧轨道顶端由静止释放，运动到圆弧轨道最低点B 时对轨道的压力为小球a 重力的2倍．忽略空气阻力，重力加速度g ＝10 m/s 2

.求：

(1)小球a 由A 点运动到B 点的过程中，摩擦力做的功W f ；

(2)小球a 通过弹簧与小球b 相互作用的过程中，弹簧的最大弹性势能E p ；

(3)小球a 通过弹簧与小球b 相互作用的整个过程中，弹簧对小球b 的冲量I 的大小．

[解析] (1)小球由静止释放到最低点B 的过程中，根据动能定理得：m 1gR ＋W f ＝12

m 1v 21， 小球在最低点B ，根据牛顿第二定律得：F N －m 1g ＝m 1v 2

1R

， 联立可得：W f ＝－0.4 J.

(2)小球a 与小球b 通过弹簧相互作用，达到共同速度v 2时弹簧具有最大弹性势能，此过程中，由动量守恒定律：

m 1v 1＝(m 1＋m 2)v 2，

由能量守恒定律：12m 1v 21＝12

(m 1＋m 2)v 22＋E p 联立可得：E p ＝0.2 J.

(3)小球a 与小球b 通过弹簧相互作用的整个过程中，a 球最终速度为v 3，b 球最终速度

2 为v 4，由动量守恒定律：

m 1v 1＝m 1v 3＋m 2v 4，

由能量守恒定律：12m 1v 21＝12m 1v 23＋12

m 2v 24， 根据动量定理有：I ＝m 2v 4，

联立可得：I ＝0.4 N·s.

[答案] (1)－0.4 J (2)0.2 J (3)0.4 N·s

解决力学问题的三个基本观点

(1)力的观点：主要是牛顿运动定律和运动学公式相结合，常涉及物体的受力、加速度或匀变速运动的问题．

(2)动量的观点：主要应用动量定理或动量守恒定律求解，常涉及物体的受力和时间问题，以及相互作用物体的问题．

(3)能量的观点：在涉及单个物体的受力和位移问题时，常用动能定理分析；在涉及系统内能量的转化问题时，常用能量守恒定律．