2024年动量题型分类理解及习题

发布 2022-06-12 05:38:28 阅读 7355

“木板换桌布”,考查学生结合实际分析问题的能力。

从年全国高考理综物理压轴题谈起。

浙江湖州中学(313000) 寇芳芳。

从历年的高考题来看,结合实际情况分析问题的能力,一直是高考考查的重点,特别是“木板、物块”模型涉及到力学、运动学、动量、能量等知识点,以年的物理压轴题为例,更是考查到了这方面的知识。

一、“木板、物块”模型的常规题目。

1、第一种情况:物块轻放在运动着的木板上。

一质量为m的木板,在光滑的水平地面上以速度v0向右匀速运动,现将一质量为m的物块(可视为质点)轻轻的放在木板的右端(初速为零),物块与木板间的动摩擦因数为,木板足够长,求物块从放上木板到相对木板静止的这段时间内,问题设置如下:

1) 相对静止时的速度:(动量守恒) mv0=(m+m)v

2) 这段过程所需的时间 :(运动学公式) t=

3) 这段时间内物块的位移:(动能定理) fs物=mv2-0

4) 这段时间内木板的位移:(动能定理) -fs板=mv2-mv02

5) 这段时间内物块相对木板的位移:(相对运动) s相=s板-s物。

6) 这段时间内产生的热量:(摩擦生热) q= fs相=mv02- (m+m)v2

2、第二种情况:物块滑上静止的木板。

一质量为m的物块(可视为质点),以水平速度v0滑上原来静止在光滑水平地面上的木板,物块与木板间的动摩擦因数为,木板足够长,求物块从滑上木板到相对木板静止的这段时间内,问题设置如第一种情况。

1)相对静止时的速度:mv0=(m+m)v

2)这段过程所需的时间 :t=

3)这段时间内物块的位移:-fs物=mv2-mv02

4)这段时间内木板的位移:fs板=mv2-0

5)这段时间内物块相对木板的位移:s相=s物-s板-

6)这段时间内产生的热量:q= fs相=mv02- (m+m)v2

3、第三种情况:木板、物块同时运动。

如图,一质量为m、长为l的长方形木板b放在光滑的水平地面上,在其右端放一质量为m的小物块a,m(1)若已知a和b的初速度大小为v0,求它们最后的速度大小和方向。

2)若初速度的大小未知,求小物块a向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离。

解析:a、b分别在滑动摩擦力的作用下做匀减速运动,但由于a的质量小,所以a先减到速度为零,后又在向右的滑动摩擦力的作用下做匀加速运动,b仍旧做匀减速运动,最后a刚好没有滑离b板,即a刚好滑到b板的左端相对b板静止,如图所示:

1) 根据动量守恒,设a、b相对静止时速度为v,设向右为正,则。

m v0- m v0=( m + m )v (1)

v=v0,方向向右。

2) 设小物块a向左运动到达的最远处(从地面上看)离出发点的距离为s

对a,由动能定理:-fs=0-mv02 (2)

对a、b系统,由摩擦生热:fl=mv02+mv02- (m+m)v2 (3)

由以上(1)、(2)、(3)式可得:s=l

以上只是“木板、物块”模型最常规的题型,从以上问题的设置来看,“木板、物块”模型涉及到了受力分析,运动分析,动量守恒,能量守恒,摩擦生热等知识点,且题型变化多样,通过这一模型可考查学生多方面的知识,特别是综合分析问题的能力,教师应在日常的教学中加以引导和训练。

二、03年高考物理压轴题:(原题略)

这是一道联系实际的问题,一传送带运送货物,在传送带将货物经由水平部分再通过倾斜部分传送到一定的高度时,求带动电动机的平均功率。据统计,不少考生都能考虑到在t时间内运送n个货物的动能增量和重力势能的增量,但由于考生对“木板、物块”模型理解不透,未能将题目中关键的一部分能量—摩擦生热考虑到。。

设在水平运动过程中,小货物先在滑动摩擦力的作用下,做匀加速运动,当小货物的速度与传送带的速度相同时,就相对静止,设在这段时间内,小货物位移为s物,皮带轮的位移为s皮,所用时间为 t , 一个小货物的质量为m,则。

s物= t, s皮=v0 t, s相=s皮-s物=t

题目的灵活之处在于:s相=s物。

所以,摩擦生热q=n·fs相= n·fs物= n·mv02

若该难点考生一旦突破,则此题便可迎刃而解。

三、04年的高考压轴题:

一小圆盘静止在桌布上,位于一方桌的水平桌面的**,桌布的一边与桌的ab边重合,如图,已知盘与桌布间的动摩擦因数为1,盘与桌面间的动摩擦因数为2。现突然以恒定的加速度a将桌布抽离桌面,加速度的方向是水平的且垂直于ab边。若圆盘最后未从桌面掉下,则加速度a满足的条件是什么?

(以g 表示重力加速度)

可见题意设置者将以往学生熟悉的木板换成桌布,使得很多考生对此情景物理问题感觉难以适从,但若将桌布换成是一木板,其长度为桌长的一半,一边与桌的ab边重合,圆盘看作是物块,则此实际问题便可化为“木板、物块”模型而加以求解。

解析:设桌长为l,物块在木板上的加速度的大小为a1,则 :a1=1g

木板抽离后,物块在桌面上匀减速运动,设其加速度的大小为a2,则 :a2=2g

设物块离开木板时的速度为v,移动的距离为s1,离开木板后在桌面上再运动距离s2后便停下,则: s1=, s2=

物块不离开桌面的条件是:s1+ s2≤l

设物块离开木板所经历的时间为t,在这段时间内,有:s板-s物=l

即: at2-a1t2=l,而v= a1t

由以上各式可解得: a≥μ1g

综上所述,“木板、物块”模型变化多样,学生若能在平时的学习中善于归纳总结,寻找问题的突破口,便能起到化难为易的作用。

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