专题八 力学综合问题专题八 力学综合问题主干知识整合一、求解力学问题问题 的途径 1运动动与力的方法：牛顿顿运动动定律与直线线运动动、曲线线运 动规动规 律结结合，适用于匀变变速直线线运动动、圆圆周运动动、抛体运动动 (类类抛体运动动) 2能量方法：根据动动能定理、机械能守恒定律、能量守 恒定律和功能关系求解，适用于各种形式的运动动 3动动量方法：适合满满足动动量守恒定律条件的各种运动动二、研究对对象的选选取 首先看研究对对象是单单个物体，还还是多个物体组组成的系统统 有时还时还 要把其中一个或几个物体从系统统中分离出来，作为为 研究对对象这这是因为为某一规规律对对整个系统统不成立，但对对其中 一个或几个物体却成立 二是分析物理过过程一方面能把复杂杂的物理过过程分解为为 几个简单简单 的物理过过程，化难为难为 易；另一方面又可挖掘隐隐含条 件，找出联联系不同阶阶段的“桥桥梁” 三是分析研究对对象的受力与运动动情况针对针对 不同的对对象 ，分析它们们在各个过过程的受力情况与运动动情况，同时时分清内 力和外力，注意各力的特点，以便合理选选取物理规规律三、解题题方法的选择选择 解决力学问题问题 可用运动动与力的方法，也可用动动能定理、 机械能守恒定律、能量守恒定律和功能关系当题题目不涉及运 动过动过 程的细节细节 及加速度等问题问题 或过过程中受变变力作用及物体做 曲线线运动时动时 ，应应首先考虑虑用能量观观点解题题；当题题目涉及加速 度或力的瞬时时作用时时，一般要用运动动与力的观观点解题题： (1)当物体受到恒力作用发发生运动动状态态的改变变而且又涉及 时间时时间时 ，一般选选用于动动力学方法解题题； (2)当涉及功、能和位移时时，一般选选用动动能定理、机械能 守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题题，题题目中出现现相对对 路程时时，应优应优 先考虑虑能量守恒定律；(3)当涉及细节细节 并要求分析力时时，一般选选用牛顿顿运动动定律 ，对对某一时时刻的问题问题 只能应应用牛顿顿第二定律求解； (4)复杂问题杂问题 的分析一般需要结结合运动动与力的观观点、能量 的观观点、动动量的观观点综综合解题题 四、解决力学问题问题 常涉及的思想方法 1守恒的思想：寻寻求过过程中守恒量以及应应用守恒规规律解 决问题问题 是一重要的物理思想，如机械能守恒定律、能的转转化 与守恒定律、电电荷守恒定律等在解决问题时问题时 如果存在守恒 量，应优应优 先应应用守恒规规律，这样这样 可以简简化解题过题过 程2能量的思想：物理过过程由物体不同的运动动形式组组成， 其中伴随着能量的传递传递 与转转化，若物理过过程中出现现多种形式 能量间间的转转化时时，应应用能的转转化与守恒定律解题题方便、快捷 ，尤其是对对涉及未知领领域的探究问题问题 更具优优越性 3整体与隔离的思想：一个复杂杂的物理问题问题 中通常出现现 多个物体，选选整体还还是选择选择 其中某一个物体为为研究对对象，涉 及研究对对象的整体与隔离的思想；一个复杂杂的物理过过程通常 是由多个过过程组组合而成的，解题时题时 是对对全过过程还还是对对其中的 某一过过程列式，涉及过过程的整体与隔离的思想通常的做法 是能整体考虑虑的优优先选选整体，然后再隔离4等效思想：等效法是物理学研究问题问题 的重要方法，它 是根据物理量、物理现现象或物理过过程的等效性，把复杂问题杂问题 变换为简单问题变换为简单问题 的方法，利用等效法可以使问题问题 化难为难为 易、 化繁为简为简 、化变为变为 不变变如变变力的功率恒定时时用“Pt”等效代 换变换变 力的功等要点热点探究 探究点一 摩擦生热问题1摩擦力做功的特点 (1)单单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动动摩擦力)可以做正功， 也可以做负负功，还还可以不做功；静摩擦力做功的过过程，只有机 械能的相互转转移(静摩擦力起着传递传递 机械能的作用)，而没有内 能产产生 (2)相互作用的一对对静摩擦力做功的代数和为为零，在静摩擦 力做功的过过程中，只有机械能的转转移(静摩擦力起着传递传递 机械 能的作用)，没有机械能转转化为为其他形式的能，即不产产生内能 ；(3)相互作用的一对对滑动动摩擦力做功的代数和Wf fs(s为为两个物体之间间的相对对路程)，在一对对滑动动摩擦力做功 的过过程中，不仅仅有相互摩擦物体间间机械能的转转移，还还有机械 能转转化为为内能，转转化为为内能的量等于系统统机械能的减少量 (4)大小不变变而方向改变变的滑动动摩擦力做功问题问题 可转换为转换为 恒力做功求解，如物体在大小为为f不变变的滑动动摩擦力作用下做 曲线线运动动，摩擦力对对其做的功为为Wffs，s为为相对对位移 2摩擦生热热：摩擦生热热指物体之间间相对对滑动时动时 ，物体消 耗机械能产产生内能的现现象，其大小等于滑动动摩擦力与相对对路 程的乘积积，即Qfs.静摩擦力作用过过程不会产产生内能【点评】 本题是涉及的是单一物体的多过程运动问题，运动中摩擦力方向改变而大小不变，摩擦力做功由下式决定： Wffs，f代表摩擦力大小，而s代表总路程如图图282所示，木块块A放在木板B的上表面 左端，现现用水平恒力F将A拉至B的右端，已知A、B间间的摩擦 力大小为为f，第一次将木板B固定在地面上，f对对A做功的数值值 为为W1，在此过过程中产产生的热热量为为Q1；第二次木板B可以在光 滑水平地面上自由滑动动，这这一次f对对A做功的数值为值为 W2，此过过 程中产产生的热热量为为Q2，则则( ) AW1W2，Q1Q2 BW1W2，Q1Q2 CW1W2，Q1Q2 DW1W2，Q1Q2 探究点二 传送带问题 探究点三 运动与动量、能量综合问题2011天津卷 如图图287所示，圆圆管构成的半圆圆形竖竖直轨轨道固定在水平地面上，轨轨道半径为为R，MN为为直径且与水平面垂直，直径略小于圆圆管内径的小球A以某一初速度冲进轨进轨 道，到达半圆轨圆轨 道最高点M时时与静止于该处该处 的质质量与A相同的小球B发发生碰撞，碰后两球粘在一起飞飞出轨轨道，落地点距N为为2R.重力加速度为为g，忽略圆圆管内径，空气阻力及各处处摩擦均不计计，求：(1)粘合后的两球从飞飞出轨轨道到落地的时间时间 t；(2)小球A冲进轨进轨 道时时速度v的大小【备选理由】 本题主要考查直线运动规律、牛顿运动定律和 动能定理能等重要考点，虽然综合性强，但难度不是太大通过 本题巩固力学问题的一般解题方法，培养学生的综合分析能力一列质质量为为3105 kg的列车车，在额额定功率下沿平直的轨轨道 由静止开始出发发，在运动动的过过程中受到的阻力大小恒定，经过经过 300 s后速度达到最大行驶驶速度108 km/h.列车车以最大速度匀速行 驶驶一段时间时间 后，司机发现发现 前方4.5 km处处的轨轨道旁的山体塌方， 便立即紧紧急刹车车，这时这时 所附加的制动动力为为1104 N结结果列车车 正好到达轨轨道毁坏处处停下求：(1)刹车时车时 列车车的加速度的大小；(2)列车车在正常行驶过驶过 程中所受到的阻力的大小；(3)列车车的额额定功率；(4)列车车从启动动到速度最大时时行驶驶的距离【答案】 (1)0.1 m/s2 (2)2104 N (3)6105W (4)2.25103 m