模型35 解动力学问题的三大观点及选用原则-高考物理热点模型突破训练

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01 模型概述
1. 解动力学问题的三个基本观点
1）动力学观点：运用牛顿运动定律结合运动学知识解题，可处理匀变速运动问题．
2）能量观点：用动能定理和能量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题．
3）动量观点：用动量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题．用动量定理可简化问题的求解过程．
2．力的三个作用效果及五个规律
1)力的三个作用效果
2)两个守恒定律
3. 力学规律的选用原则
1）如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，可用牛顿第二定律．
2）研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时，一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移的问题)去解决问题．
3）若研究的对象为一物体系统，且它们之间有相互作用，一般用动量守恒定律和机械能守恒定律去解决问题，但需注意所研究的问题是否满足守恒的条件．
4）在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律，系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，即转化为系统内能的量．
5）在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，需注意到这些过程一般均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化，作用时间都极短，因此用动量守恒定律去解决．
6）对多个物理过程进行整体思考，即把几个过程合为一个过程来处理，如用动量守恒定律解决比较复杂的运动。
7）对多个研究对象进行整体思考，即把两个或两个以上的物体作为一个整体进行考虑，如应用动量守恒定律时，就是把多个物体看成一个整体(或系统)。
8）若单独利用动量观点(或能量观点)无法解决问题，可尝试两种观点结合联立方程求解。
02 典题攻破
1.灵活应用力学三大观点解题
【典型题1】（2025·浙江·一模）如图所示，光滑板车由一个半径，夹角光滑圆弧轨道与粗糙度可由神奇遥控器随时调节的长的水平板平滑连接，光滑板车的质量，一个质量为的小球从A点水平抛出，初速度，恰好能沿着圆弧进入圆弧轨道。除水平板外一切摩擦均不计。
(1)小球的抛出点距离点的高度；
(2)若板车固定在水平面上，求小球首次到达点小车对小球的支持力；
(3)若板车不固定，求小球首次到达点时小车对小球的支持力大小；
(4)调节水平板的摩擦因素，使得从抛出开始计时，经过0.92s物块恰好位于水平板中间的位置，求此时小车对地位移的大小？
03 针对训练
1．（2025·湖北·一模）如图所示，光滑水平面与光滑曲面平滑连接，水平面上有两个半径相同的小球A和B，小球B的质量是小球A的质量的三倍。现让A球以速度向右运动与静止的B球发生弹性正碰，碰后小球B沿曲面上升到最大高度后又沿曲面返回到水平面，重力加速度的大小为g，求
(1)碰后小球A、B的速度大小；
(2)小球B沿曲面上升的最大高度。
2．（2025·湖北·一模）如图甲所示，竖直轻弹簧固定在水平地面上。质量为m的铁球由弹簧的正上方h高处A点自由下落，在B点与弹簧接触后开始压缩弹簧，铁球下落到的最低点为C点。以A点为坐标原点，沿竖直向下建立x轴，铁球从A到C过程中的加速度a—位移x图像如图乙所示，图像与x轴的交点坐标为。已知，不计空气阻力，重力加速度的大小为g，求
(1)轻弹簧的劲度系数；
(2)铁球下落过程中的最大速度；
(3)铁球下落过程中的最大加速度。
3．（2025·湖北黄冈·一模）如图所示，匀质木板A、B右端对齐静止叠放于光滑水平面上，木板A的质量为m、长度为L，木板B的质量为、长度，A、B间动摩擦因数为，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。
(1)若对A施加水平向右的拉力F，A、B间恰好发生相对滑动，求F的大小；
(2)若对A施加水平向右的恒力，求木板A、B左端对齐所需时间；
(3)若地面不光滑，木板A与地面间的动摩擦因数为，对B施加水平向左的恒力，作用一段时间后再撤去，木板B恰好未从木板A上掉落。求木板B速度的最大值和木板A运动的总时间t。
4．（2025·重庆·模拟预测）如图所示，一足够长的倾斜传送带以速度v＝5m/s沿顺时针方向匀速转动，传送带与水平方向的夹角θ＝37°。质量均为m＝5kg的小物块A和B由跨过定滑轮的轻绳连接，A与定滑轮间的绳子与传送带平行，轻绳足够长且不可伸长。某时刻开始给物块A以沿传送带方向的初速度v0＝14m/s（此时物块A、B的速率相等，且轻绳绷紧），使物块A从传送带下端冲上传送带，已知物块A与传送带间的动摩擦因数μ＝0.25，不计滑轮的质量与摩擦，整个运动过程中物块B都没有上升到定滑轮处。取sin37°＝0.6，cs37°＝0.8，重力加速度g＝10m/s2。求:
(1)物块A刚冲上传送带时的加速度；
(2)物块A冲上传送带运动到最高点所用时间；
(3)物块A沿传送带向上运动的过程中，物块A对传送带做的功。
5．（2025·重庆·模拟预测）如图所示，光滑水平面上有一倾角θ＝37°的斜面体B，物块A从斜面体底部以初速度v0＝5m/s开始上滑。已知mA＝1kg，mB＝2kg，物块A可视为质点，斜面体B上表面光滑，运动过程中物块A始终不脱离斜面体，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cs37°＝0.8。
(1)若斜面体B固定，求物块A上升的最大高度；
(2)若斜面体B可自由滑动，求物块A上升的最大高度；
(3)若斜面体B可自由滑动，且其表面有一层绒布，物块A相对斜面上滑时动摩擦因数μ1＝0.5，下滑时μ2，求物块A从出发到重新回到最低点的过程中的位移大小及系统因摩擦产生的热量。
6．（2025·江西南昌·一模）如图，一长为L（L是未知量）、质量为的长木板放在光滑水平地面上，物块A、B、C放在长木板上，物块A在长木板的左端，物块C在长木板上的右端，物块B与物块A的距离，所有物块均保持静止。现对物块A施加一个水平向右的推力，在物块A、B即将发生碰撞前的瞬间撤去推力F。已知物块A的质量为，物块B、C的质量为，物块A、B、C与长木板的动摩擦因数均为，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取，物块A、B、C均可视为质点，物块间的碰撞均无机械能损失。求：
(1)施加推力时，物块A的加速度的大小；
(2)物块A、B碰撞后的瞬间各自的速度大小；
(3)若将长木板换成轻质薄板，其它条件不变，求从施加推力F到物块A、B、C与轻质薄板共速所需的时间（整个过程中物块B、C不相碰）。
7．（2024·全国·模拟预测）某游乐项目装置简化如图，AB为固定在地面上的光滑圆弧形滑梯，半径，O为圆心，A、B分别为滑梯的最高点和最低点，且。滑梯底端B与一水平传送带相切，传送带的长度，传送带以速度顺时针匀速转动．质量的游客，从A点由静止开始下滑，在B点滑上传送带．游客与传送带间的动摩擦因数，重力加速度取，求；
(1)游客滑到B点时对滑梯的压力大小；
(2)游客从传送带的左端运动到右端的时间；
(3)游客与传送带间因摩擦产生的热量．
8．（2025·福建·一模）如图所示，水平传送带AB长，以的速度顺时针转动，传送带与半径可调的竖直光滑半圆轨道BCD平滑连接，CD段为光滑管道，小物块（可视为质点）轻放在传送带左端，已知小物块的质量，与传送带间的动摩擦因数，，重力加速度。
(1)求小物块到达B点时的速度大小；
(2)求由于传送小物块，电动机多做的功；
(3)若要使小物块从D点飞出后落回传送带的水平距离最大，求半圆轨道半径R的大小；
(4)若小物块在半圆轨道内运动时始终不脱离轨道且不从D点飞出，求半圆轨道半径R的取值范围。
9．（2024·吉林·一模）下图为某公司自动卸货过程的简化示意图。用来装运货物的平底箱和处于足够长的光滑水平轨道上的无动力小车质量均为m=6kg，光滑倾斜轨道底端通过一小段光滑圆弧与小车无缝接触，需要运送的货物距离轨道底端的高度为h=5m，小车右端固定一竖直挡板，平底箱与小车上表面的动摩擦因数为µ=0.125，平底箱与挡板碰撞后不反弹。轨道右端固定一劲度系数无穷大的理想弹簧（压缩弹簧可以全部转化为弹性势能，但压缩量可以忽略）。小车受弹簧作用速度减为零时立即锁定小车，卸下货物后将平底箱紧靠挡板放置并解除对小车的锁定，小车及空的平底箱一起被弹回，小车与水平轨道左侧台阶碰撞瞬间停止，空平底箱滑出小车冲上倾斜轨道回到出发点，每次货物装箱后不会在平底箱中滑动，取重力加速度g=10m/s2。求：
(1)平底箱滑上小车前瞬间的速度大小；
(2)当某次货物质量为M=24kg，若能将空箱顺利运回释放点，小车的长度L需满足什么条件；
(3)当小车的长度为L=5m，若能顺利将空箱顺利运回释放点，每次运送的货物质量M应满足什么要求。
10．（2024·河北邯郸·一模）如图所示，桌面、地面和固定的螺旋形圆管均光滑，轻质弹簧左端固定，自然伸长位置为点，弹簧的劲度系数，圆轨道的半径，圆管的内径比小球直径略大，但远小于圆轨道半径，小物块静止于木板左端，木板的上表面恰好与圆管轨道水平部分下端表面等高，小物块与木板上表面间的动摩擦因数，木板右端与墙壁之间的距离，现用力将小球向左推压，将弹簧压缩，然后由静止释放小球，小球与弹簧不连接，小球运动到桌面右端点后水平抛出，从管口A处沿圆管切线飞入圆管内部，从圆管水平部分B点飞出，并恰好与小物块发生弹性碰撞，经过一段时间后和右侧墙壁发生弹性碰撞，已知始终未和墙壁碰撞，并且未脱离木板，，，，，。试求：
(1)小球平抛运动的时间t及抛出点与管口A间的高度差h；
(2)小球在圆管内运动过程中对圆管最高点的挤压力，并判断是和管的内壁还是外壁挤压；
(3)木板的最短长度L及木板在地面上滑动的总路程s。
作用效果
对应规律
表达式
列式角度
力的瞬时作用效果
牛顿第二定律
F合＝ma
动力学
力在空间上的积累效果
动能定理
W合＝ΔEk即W合＝eq \f(1,2)mv22－eq \f(1,2)mv12
功能关系
力在时间上的积累效果
动量定理
I合＝Δp即FΔt＝mv′－mv
冲量与动量的关系
名称
表达式
列式角度
能量守恒定律(包括机械能守恒定律)
E2＝E1
能量转化(转移)
动量守恒定律
p2＝p1
动量关系