在歷年的高考中,牛頓第二定律和動能定理以及定量守恆定理都是必考內容,從選擇題到解答題等各種題型,從基本內容的識記到實際問題中的應用等各個層次全部都有涉及,考生務必對常見模型和解題方法熟練掌握,準確解答。
高考最後一題原題
某興趣小組用如圖所示的裝置進行實驗研究。他們在水平桌面上固定一內徑為d的圓柱形玻璃杯,杯口上放置一直徑為3d/2、質量為m的勻質薄圓板,板上放一質量為2m的小物體。板中心、物塊均在杯的軸線上,物塊與板間動摩擦因數已知。不計板與杯口之間的摩擦力,重力加速度為g,不考慮板翻轉。
(1).對板施加指向圓心的水平外力F,設物塊與板間最大靜摩擦力為fm,若物塊能在板上滑動,求F應滿足的條件;
(2).如果對板施加的指向圓心的水平外力是作用時間極短的較大衝擊力,衝量為I:
①應滿足什麼條件才能使物塊從板上掉下?
②物塊從開始運動到掉下時的位移s為多少?
③根據s與的關係式說明,要使s更小,衝量應如何改變。
考察知識點
1.牛頓第二定律
2.動量定理
3.功的計算
4.動能定理
5.動量守恆定律
解題思路
1.對板施加外力F時,板和物塊分別受哪些力?做什麼運動?物塊能在板上相對靜止的條件是什麼?
答:對板施加外力F時,板受F和物塊對板的摩擦力f,物塊受板的摩擦力f,都做加速運動,只要摩擦力f≤fm,兩物體相對靜止;
2.對板施加的指向圓心的水平外力作用時間極短,板受到衝量為l,這個過程遵循什麼規律?施加外力後,板和物塊做什麼運動?涉及哪些物理量的變化?
答:對板施加水平外力的極短時間裡,要遵循動量定理。這個過程,板迅速得到初速度,而物塊初速度為0.而後板和物塊相互作用,相當於發生了「碰撞」,遵循動量守恆定律;同時由於相互摩擦的作用,板減速,而物塊加速,涉及摩擦力、位移和速度變化,即功和動能變化,可由動能定理列式求解。
解題過程