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兩道學(xué)生喊難的題

 新用戶65120Joi 2022-06-20 發(fā)布于山西

動量部分的兩個“難”題,難在什么地方呢?

難1:如圖所示,C是放在光滑水平面上的一塊右端有固定擋板的長木板,在木板的上面有兩塊可視為質(zhì)點的小滑塊A和B,三者的質(zhì)量均為m,滑塊A、B與木板間的動摩擦因數(shù)均為μ。最初木板靜止,A以初速度v0從C的左端、B以初速度2v0從木板中間某一位置同時以水平向右的方向開始滑動。在之后的運動過程中B曾以4v0/3的速度與C的右擋板發(fā)生過一次彈性碰撞。則對整個運動過程,下列說法正確的是  

A.滑塊A的最小速度為2v0/3

B.滑塊B的最小速度為5v0/6

C.滑塊A與B可能發(fā)生碰撞

D.系統(tǒng)的機械能減少了40%

應(yīng)該歸類到板塊問題上更好,板塊問題的難點是什么呢?是摩擦力分析,摩擦力分析難點是什么?是靜摩擦力分析。因此說這類問題難的板子不能打到動量頭上,力學(xué)問題,難題還是難在牛頓運動定律上。認(rèn)識到這一點,這類體也就沒什么意思了。

核心的解題思路:

分解:分解物理過程。解題的“解”字我覺得主要就是分解的意思,和包丁解牛的解字一個意思,怎解呢?找關(guān)鍵點。

找關(guān)鍵點:速度、加速度有轉(zhuǎn)折的關(guān)鍵點。

列方程:上兩點做到位了,這一步就是簡單和復(fù)雜的問題了,而不會是會不會列的問題了。

力學(xué)問題先受力,分析要做到全面、準(zhǔn)確。

第一階段:從剛開始到第一個關(guān)鍵點。第一關(guān)鍵點在哪兒?邊分析邊找。

第一階段

(1)受力分析(場力、接觸力、主動力)

A、B完全一樣,都是三個力:重力、彈力(C給他們的支持力)、摩擦力(方向水平向左)。

C受六個力。重力;A、B施加的兩個壓力;A、B施加的兩個摩擦力;地面的支持力。

(2)運動分析

A、B都做勻減速直線運動,兩者的加速度一樣,但B的初速度大;C做初速度為零的勻加速直線運動。這個過程就出現(xiàn)了第一個關(guān)鍵點,C加速,A、B減速,B的初速度大,所以就會出現(xiàn)第一個關(guān)鍵點:A、C等速的點。至于這個等速的速度,牛頓運動定律和動量定理都可以計算。求出此時A、C的速度,也就可以算出B此時的速度。

所以第一階段就是從開始到A、C等速的時刻。

第二階段

A、C等速之后怎樣運動,這是整個題的難點,板塊問題的難點也就是在這個地方。此時B速度大于A、C的速度,所以B還將繼續(xù)減速,A、C何去何存?

實在對A、C沒招,就在多種可能中找符合牛頓運動定律的那種可能。

A、C都勻速,直接PASS掉;

A、C間有滑動摩擦力,不論方向如何?總能得出矛盾的結(jié)果。

若A受C給的滑動摩擦力向左,那么A繼續(xù)減速,C將繼續(xù)加速,C的速度就會超過A的速度,那么C給A的滑動摩擦力就會水平向右。從向左的摩擦力推導(dǎo)出向右的摩擦力,干掉!

若A受C給的滑動摩擦力向右,則C受到A給得摩擦力向左,那么A將加速,C將勻速,但這樣A的速度就會超過C,A就會給C向右的摩擦力,再干掉!

都不行,那只有一種可能,A、C間是靜摩擦力,A、C相對靜止,一起勻加速。相對靜止與勻速不是一碼事。

A、C可看作整體勻加速,B作勻減速。這就到了題中所敘述的B、C碰撞點,此時可當(dāng)作第二關(guān)鍵點。

第二階段就是A、C共速時到B、C彈性碰撞時。

第三階段

B、C是彈性碰撞,碰撞過程動量近似守恒,不影響A的速度。彈性碰撞雙守恒,動量守恒和機械能守恒。碰前B的速度已知,可根據(jù)系統(tǒng)動量守恒求出A、C此時速度,列方程求解,方程很恐怖,但好在B、C質(zhì)量相等,結(jié)果是B、C互換速度,注意是互換速度,不是B被反彈,千萬別自己想象。B、C速度一互換,A、B又等速了,且速度比C小,再受力分析,A、B受力完全一樣,都做勻加速運動,可是為一個小整體,C相比第一階段,所受摩擦力反向了,所以C做勻減速運動。有加有減,就到了第三個關(guān)鍵點,也是終結(jié)點:A、B、C三者的共速點。一塊做勻速直線運動。

過程分析必須運用牛頓運動定律,關(guān)鍵點速度的計算可以用動量定理或動量守恒定律。

難2:如圖所示,一質(zhì)量m0=3kg的小車置于光滑水平面上,其上表面的AO部分粗糙,長為L=2m,物塊與AO部分間動摩擦因數(shù)μ=0. 3,OB部分光滑。水平輕質(zhì)彈簧右端固定在豎直的墻面上,左端拴接物塊b。另一小物塊a放在小車的最左端,和小車一起以v0=4m/s的速度向右勻速運動,小車撞到固定豎直墻面后瞬間速度變?yōu)榱悖慌c墻面粘連。已知車OB部分的長度大于彈簧的自然長度,彈簧始終處于彈性限度內(nèi),重力加速度取g=10m/s2。a、b兩物塊可視為質(zhì)點,質(zhì)量均為m=1kg它們發(fā)生碰撞的時間極短且不粘連,碰后以共同速度一起向右運動。求:

(1)物塊a與b碰后的速度大??;

(2)當(dāng)物塊a相對小車靜止時小車右端B到墻面的距離;

(3)當(dāng)物塊a相對小車靜止時在小車上的位置到O點的距離。

300多字的題,板塊、彈簧都有了,力學(xué)兩大惡人,能做哪些惡呢?  

分階段、分受力和運動、找關(guān)鍵點

第一階段

a、車勻速到車碰墻。車碰墻之后,短期內(nèi)就安分了。

第二階段

分析a的受力,重、彈、摩(方向水平向左),所以a向右做勻減速運動,直到減速到O點。牛頓運動定律和動能定理都可以計算a在O點的速度。

第三階段

a從O點開始勻速到a、b時,a、b碰撞時間短,且碰后一起向右運動,說明a、b間是完全非彈性碰撞,用動量守恒定律可以求出a、b碰撞結(jié)束后的速度,

第四階段

a、b碰撞結(jié)束到a、b分離。a、b一起壓縮彈簧到被彈簧反彈,系統(tǒng)機械能守恒,彈簧恢復(fù)原長時a、b分離,為何在此時分離,a勻速,b減速。碰完a、b不粘連,b和彈簧相連。

第五階段

a與b分離到a勻速到O點

第六階段

a過O點后勻減速,車勻加速。車在撞墻之后一直在安靜地休息。這一階段開始向左勻加速。又是一加一減,最終兩者共速,以后做勻速直線運動。

我倒感覺,這不能叫難題,只能叫繁題。

牛頓運動定律是解決這類題的核心,高中的動量定理、動量守恒定律,掌握不了也沒多大關(guān)系,牛頓運動定律和微元法通了,力學(xué)就通了。

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