2023届高考物理二轮复习类型2用能量观点或动量观点破解力学计算题学案

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类型2　用能量观点或动量观点破解力学计算题阅卷案例　 (16分)(2022·山东等级考)如图所示,“L”形平板B静置在地面上,小物块A处于平板B上的O'点,O'点左侧粗糙,右侧光滑。用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在O'点正上方的O点,轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放,下摆至最低点与小物块A发生碰撞,碰后小球速度方向与碰前方向相同,开始做简谐运动(要求摆角小于5°),A以速度v0沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞。一段时间后,A返回到O点的正下方时,相对于地面的速度减为零,此时小球恰好第一次上升到最高点。已知A的质量mA=0.1 kg,B的质量mB=0.3 kg,A与B的动摩擦因数μ1=0.4,B与地面间的动摩擦因数μ2=0.225,v0=4 m/s,取重力加速度g=10 m/s2。整个过程中A始终在B上,所有碰撞时间忽略不计,不计空气阻力,求:(1)A与B的挡板碰撞后,二者的速度大小vA与vB;(2)B光滑部分的长度d;(3)运动过程中A对B的摩擦力所做的功Wf;(4)实现上述运动过程,的取值范围(结果用cos5°表示)。标准答卷阅卷揭秘答题规则解:(1)设水平向右为正方向,A、B发生弹性碰撞,故动量守恒、动能不变mAv0=mAvA+mBvB              ①mA=mA+mB　 ②解得vA=-2 m/s③vB=2 m/s④即A和B的速度大小分别为vA=2 m/s、vB=2 m/s(2)A返回到O点正下方过程,由动能定理 -μ1mAgx0=0-mA ⑤由动量定理得 -μ1mAgt2=0-mAvA　　⑥在此过程对B由牛顿第二定律得μ2(mA+mB)g=mBa1 ⑦根据运动学公式得x0=vBt1-a1　⑧根据几何关系知光滑部分长度d=vAt1+x0　　 ⑨联立解得d= m⑩(3)在A刚开始减速时,平板B的速度为v2=vB-a1t1=1 m/s　 ⑪在A减速过程中,对B根据牛顿第二定律得μ1mAg+μ2(mA+mB)g=mBa2 ⑫B物体停下来的时间为t3,则有0=v2-a2t3 ⑬解得t3= s<0.5 s=t2 ⑭可知在A减速过程中B先停下来了,此过程中B的位移为xB== m⑮所以A对B的摩擦力所做的功为Wf=-μ1mAgxB=- J ⑯①②式各1分, ①②两式中的物理符号要用题目中符号③④式共1分,③式写成vA=v0vB=v0没算出结果不得分⑤⑥两式全对得1分,写成μ1mAgx0=mA,μ1mAgt2=mAvA也给分⑦⑧两式全对得1分⑨⑩式各1分⑪⑫⑬式各1分⑮⑯式各1分,⑯式漏掉“-”号不给分规则1:明确公式中的物理量①   ②⑨⑪⑫⑮⑯式需要表明其中物理量符号的意义,不然列式混乱,容易失分。规则2:使用题目给定的字母符号列式求解题中已定义物理量的字母,若用其他字母表示不得分。 规则3:写准公式和答案,不写推导过程淡化数学运算过程,⑤⑥和⑦⑧式,只要写错其中一个式子就不得分。规则4:解答每小问时要写明序号堆砌公式只按第一小问计算得分。(4)小球和A碰撞后A做匀速直线运动再和B相碰,此过程有t0== s⑰设小球做简谐运动的周期为T,摆长为L,则有T=t0+t1+t2 ⑱故T=2π ⑲小球下摆过程由动能定理得MgL=Mv2 ⑳小球与A碰撞过程根据动量守恒定律得Mv=Mv1+mAv0 当碰后小球摆角恰为5°时,MgL(1-cos5°)=M 联立可得= 当碰后小球速度恰为0时,碰撞过程有　　Mv=mAv0 则可得= 故<< ⑰式1分式各1分式1分规则5:多次用到的相同定理、定律,仅在第一次使用时给分①   和均用到动量守恒定律,⑤和⑳均用到动能定理,只有①式和⑤式得分,⑳和式不给分。规则6:最终结果简洁,醒目要让阅卷老师一眼看到答案。1.(动能定理)图甲为北京2022年冬奥会的“雪如意”跳台滑雪场地,其简化示意图如图乙,助滑道AB的竖直高度h=55 m,B、C间的距离s=120 m,B、C连线与水平方向的夹角θ=30°。某质量m=60 kg的运动员从出发点A沿助滑道无初速下滑,从起跳点B处沿水平方向飞出,在着地点C处着地,不计空气阻力,g取10 m/s2,求(1)运动员在起跳点B处的速度大小v0;(2)运动员在助滑过程中阻力做的功Wf。2.(动量观点)如图所示,滑板A放在光滑的水平面上,滑块B可视为质点,A和B的质量都是m=1 kg,A的左侧面靠在光滑竖直墙上,A上表面的ab段是光滑的半径为R=0.8 m的四分之一圆弧,bc段是粗糙的水平面,ab段与bc段相切于b点。已知bc长度为l=2 m,滑块B从a点由静止开始下滑,取g=10 m/s2。(1)求滑块B滑到b点时对A的压力大小;(2)若滑块B与bc段的动摩擦因数为μ且μ值满足0.1≤μ≤0.5,试讨论因μ值的不同,滑块B在滑板A上滑动过程中因摩擦而产生的热量(计算结果可含有μ)。        类型2　用能量观点或动量观点破解力学计算题 1.【解析】(1)运动员从B点做平抛运动到C点,故水平方向scosθ=v0t竖直方向ssinθ=gt2解得v0=30 m/s(2)由动能定理得mgh+Wf=m解得Wf=-6 000 J答案:(1)30 m/s　(2)-6 000 J2.【解析】(1)设B下滑到b点时速度为v0,受到的支持力为N由机械能守恒定律得m=mgR ①由支持力和重力的合力提供向心力得N-mg=m ②联立①②式解得N=30 N由牛顿第三定律可知,B滑到b点时对A的压力大小为30 N。(2)设bc段的动摩擦因数为μ1时,B滑到c点时A、B恰好达到共同速度v由动量守恒定律得mv0=2mv ③由能量守恒定律得μ1mgl=m-(2m)v2 ④联立①③④式并代入数据解得μ1=0.2讨论:(Ⅰ)当0.1≤μ<0.2时,A、B不能达到同速,B将滑离A,滑板与滑块因摩擦而产生的热量为Q1=μmgl=20μ J。(Ⅱ)当0.2≤μ≤0.5时,A、B能达到同速,滑板与滑块因摩擦而产生的热量为Q2=m-(2m)v2 ⑤联立①③⑤式并代入数据解得Q2=4 J。答案:(1)30 N　(2)见解析