2024年高考物理第一轮复习：专题强化课(06)　“三大观点”解答力学综合问题课件PPT

这是一份2024年高考物理第一轮复习：专题强化课(06)　“三大观点”解答力学综合问题课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了命题点一，命题点二，命题点三，限时规范训练，ABD等内容，欢迎下载使用。

1．解决力学问题的三大观点
动量与能量的综合问题(多维探究)
2.动量观点和能量观点的比较
第1维度：动量定理和动能定理的综合应用…………………　 某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图，皮带在电动机的带动下保持v＝1 m/s的恒定速度向右运动，现将一质量为m＝2 kg的邮件轻放在皮带上，邮件和皮带间的动摩擦因数μ＝0.5.设皮带足够长，取g＝10 m/s2，在邮件与皮带发生相对滑动的过程中，求：(1)邮件滑动的时间t；(2)邮件对地的位移大小x；(3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W.
解析：(1)设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F，则F＝μmg①取向右为正方向，对邮件应用动量定理，有Ft＝mv－0②由①②式并代入数据得t＝0.2 s．③
答案：(1)0.2 s　(2)0.1 m　(3)－2 J
第2维度：动力学观点和动量守恒定律的综合应用…………………　 汽车A在水平冰雪路面上行驶，驾驶员发现其正前方停有汽车B，立即采取制动措施，但仍然撞上了汽车B．两车碰撞时和两车都完全停止后的位置如图所示，碰撞后B车向前滑动了4.5 m，A车向前滑动了2.0 m，已知A和B的质量分别为2.0×103 kg和1.5×103 kg，两车与该冰雪路面间的动摩擦因数均为0.10，两车碰撞时间极短，在碰撞后车轮均没有滚动，重力加速度大小g＝10 m/s2.求：(1)碰撞后的瞬间B车速度的大小；(2)碰撞前的瞬间A车速度的大小．
解析：(1)设B车的质量为mB，碰后加速度大小为aB，根据牛顿第二定律有μmBg＝mBaB①式中μ是汽车与路面间的动摩擦因数．设碰撞后瞬间B车速度的大小为vB′，碰撞后滑行的距离为sB．由运动学公式有vB′2＝2aBsB②联立①②式并利用题给数据得vB′＝3.0 m/s③
(2)设A车的质量为mA，碰后加速度大小为aA．根据牛顿第二定律有μmAg＝mAaA④设碰撞后瞬间A车速度的大小为vA′，碰撞后滑行的距离为sA．由运动学公式有vA′2＝2aAsA⑤设碰撞前瞬间A车速度的大小为vA，两车在碰撞过程中动量守恒，有mAvA＝mAvA′＋mBvB′⑥联立③④⑤⑥式并利用题给数据得vA＝4.25 m/s.答案：(1)3.0 m/s　(2)4.25 m/s
第3维度：动量守恒定律与能量守恒定律的综合应用………………… 　如图，一滑板的上表面由长度为L的水平部分AB和半径为R的四分之一光滑圆弧BC组成，滑板静止于光滑的水平地面上．物体P(可视为质点)置于滑板上面的A点，物体P与滑板水平部分的动摩擦因数为μ(μ<1)．一根长度为L、不可伸长的细线，一端固定于O′点，另一端系一质量为m0的小球Q.小球Q位于最低点时与物体P处于同一高度并恰好接触．现将小球Q拉至与O′同一高度(细线处于水平拉直状态)，然后由静止释放，小球Q向下摆动并与物体P发生弹性碰撞(碰撞时间极短)，设物体P的质量为m，滑板的质量为2m.
(1)求小球Q与物体P碰撞前瞬间细线对小球拉力的大小；(2)若物体P在滑板上向左运动从C点飞出，求飞出后相对C点的最大高度．
第1维度：“弹簧类”模型…………………对两个(或两个以上)物体与弹簧组成的系统在相互作用的过程中：(1)在能量方面，由于弹簧的形变会具有弹性势能，系统的总动能将发生变化，若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒．(2)在动量方面，系统动量守恒．(3)弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等，弹性势能最大，系统动量守恒，机械能守恒．(4)弹簧处于原长时，弹性势能为零．
三类常考的力学综合模型(多维探究)
如图所示，CDE为光滑的轨道，其中ED是水平的，CD是竖直平面内的半圆，与ED相切于D点，且半径R＝0.5 m，质量m＝0.1 kg的滑块A静止在水平轨道上，另一质量M＝0.5 kg的滑块B前端装有一轻质弹簧(A、B均可视为质点)以速度v0向左运动并与滑块A发生弹性正碰，若相碰后滑块A能过半圆最高点C，取重力加速度g＝10 m/s2，则：(1)B滑块至少要以多大速度向前运动；(2)如果滑块A恰好能过C点，滑块B与滑块A相碰后轻质弹簧的最大弹性势能为多少？
答案：(1)3 m/s　(2)0.375 J
第2维度：“滑块—平板”模型…………………(1)“滑块”问题是动量和能量的综合应用之一，由于滑块与平板之间常存在一对相互作用的摩擦力，这对摩擦力使滑块、平板的动量发生变化，也使它们的动能发生改变，但若将两者视为系统，则这对摩擦力是系统的内力，它不影响系统的总动量，但克服摩擦力做功，使系统机械能损失，所以解决“滑块”问题常用到动量守恒定律．(2)解决“滑块”问题时一般要根据题意画出情景示意图，有助于分析物理过程，也有助于找出物理量，尤其是位移之间的关系．
[核心整合]1．表现形式(1)直线运动：水平面上的直线运动、斜面上的直线运动、传送带上的直线运动．(2)圆周运动：绳模型圆周运动、杆模型圆周运动、拱形桥模型圆周运动．(3)平抛运动：与斜面有关的平抛运动、与圆轨道有关的平抛运动．
力学三大观点解答多运动过程问题(师生互动)
2．应对策略(1)力的观点解题：要认真分析运动状态的变化，关键是求出加速度．(2)两大定理解题：应确定过程的初、末状态的动量(动能)，分析并求出过程中的冲量(功)．(3)过程中动量或机械能守恒：根据题意选择合适的初、末状态，列守恒关系式，一般这两个守恒定律多用于求某状态的速度(率)．
(2020·天津卷)长为l的轻绳上端固定，下端系着质量为m1的小球A，处于静止状态．A受到一个水平瞬时冲量后在竖直平面内做圆周运动，恰好能通过圆周轨迹的最高点．当A回到最低点时，质量为m2的小球B与之迎面正碰，碰后A、B粘在一起，仍做圆周运动，并能通过圆周轨迹的最高点．不计空气阻力，重力加速度为g，求：(1)A受到的水平瞬时冲量I的大小；(2)碰撞前瞬间B的动能Ek至少多大？
[题组突破]1．(2022·安徽蚌埠市第二次质检)如图所示，竖直光滑的半圆轨道ABC固定在粗糙水平面上，直径AC竖直．小物块P和Q之间有一个被压缩后锁定的轻质弹簧，P、Q和弹簧作为一个系统可视为质点．开始时，系统位于A处，某时刻弹簧解锁(时间极短)使P、Q分离，Q沿水平面运动至D点静止，P沿半圆轨道运动并恰能通过最高点C，最终也落在D点．已知P的质量为m1＝0.4 kg，Q的质量为m2＝0.8 kg，半圆轨道半径R＝0.4 m，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)A、D之间的距离；(2)弹簧锁定时的弹性势能；(3)Q与水平面之间的动摩擦因数．(结果保留2位小数)
答案：(1)0.8 m　(2)6 J　(3)0.31
(1)物块A沿圆弧轨道滑至P点时对轨道的压力大小；(2)弹簧被压缩的最大弹性势能(未超过弹性限度)；(3)物块A最终停止位置到Q点的距离．
2．(2022·安徽江南十校联考)如图所示，一个质量为m的物块A与另一个质量为2m的物块B发生正碰，碰后B物块刚好能落入正前方的沙坑中．假如碰撞过程中无机械能损失，已知物块B与地面间的动摩擦因数为0.1，与沙坑的距离为0.5 m，g取10 m/s2，物块可视为质点．则A碰撞前瞬间的速度为(　　 )A．0.5 m/s　　　　　　　B．1.0 m/sC．1.5 m/s D．2.0 m/s
4.(2022·青岛市模拟)(多选)如图，轻质弹簧上端悬挂于天花板，下端系一圆盘A，处于静止状态．一圆环B套在弹簧外，与圆盘A距离为h，让环自由下落撞击圆盘，碰撞时间极短，碰后圆环与圆盘共同向下开始运动，下列说法正确的是(　　) A．整个运动过程中，圆环、圆盘与弹簧组成的系统机械能守恒 B．碰撞后环与盘一起做匀加速直线运动 C．碰撞后环与盘一块运动的过程中，速度最大的位置与h无关 D．从B开始下落到运动到最低点过程中，环与盘重力势能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量
解析：CD　圆环与圆盘碰撞过程，时间极短，内力远大于外力，系统总动量守恒，由于碰后速度相同，为完全非弹性碰撞，机械能不守恒，故A错误；碰撞后环与盘一起向下运动过程中，受重力和弹簧弹力，由于弹力增大，整体受到的合力变化，所以加速度变化，故B错误；碰撞后平衡时，有kx＝(m＋M)g，即碰撞后新平衡位置与下落高度h无关，故C正确；从B开始下落到运动到最低点过程中，环与盘发生完全非弹性碰撞，有能量损失，故环与盘重力势能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，故D正确．
5．如图甲所示，物块A、B的质量分别是mA＝4.0 kg和mB＝3.0 kg，用轻弹簧拴接，放在光滑的水平地面上，物块B右侧与竖直墙壁相接触，另有一物块C从t＝0时以一定速度向右运动，在t＝4 s时与物块A相碰，并立即与A粘在一起不再分开，物块C的v­t图像如图乙所示，则墙壁对物块B的弹力在4 s到12 s的时间内对B的冲量I的大小(　　)A．9 N·s B．18 N·sC．36 N·s D．72 N·s
解析：C　由图知，C与A碰前速度为：v1＝9 m/s，碰后速度为：v2＝3 m/s，C与A碰撞过程动量守恒，以C的初速度方向为正方向，由动量守恒定律得：mCv1＝(mA＋mC)v2，可解得mC＝2 kg，12 s末A和C的速度为：v3＝－3 m/s，4 s到12 s，墙对B的冲量为：I＝(mA＋mC)v3－(mA＋mC)v2，代入数据解得：I＝－36 N·s，方向向左；故墙壁对物块B的弹力在4 s到12 s的时间内对B的冲量I的大小为36 N·s，故C正确，A、B、D错误．
6．如图所示，光滑水平面上有相同高度的平板小车A和B，质量分别为mA＝0.3 kg和mB＝0.2 kg，滑块C静止于A车右端，质量mC＝0.1 kg，可视为质点．C与A之间的动摩擦因数μ＝0.2.现A车在一水平向右的恒定推力作用下，由静止开始经t＝1 s的时间运动了x＝1.5 m的距离，撤去推力随即与B车发生碰撞并粘在一起(碰撞时间极短)．假设A车足够长，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度大小g＝10 m/s2.(1)求A、B两车碰撞前瞬间，滑块C与A车右端的距离Δx；(2)若A、B两车碰撞前瞬间，B车的速度vB＝2.5 m/s、方向水平向左，试通过计算判断滑块C能否滑上B车．
答案：(1)0.5 m　(2)不能　理由见解析
9．(2021·湖南卷)(多选)如图(a)，质量分别为mA、mB的A、B两物体用轻弹簧连接构成一个系统，外力F作用在A上，系统静止在光滑水平面上(B靠墙面)，此时弹簧形变量为x.撤去外力并开始计时，A、B两物体运动的a­t图像如图(b)所示，S1表示0到t1时间内A的a­t图线与坐标轴所围面积大小，S2、S3分别表示t1到t2时间内A、B的a­t图线与坐标轴所围面积大小．A在t1时刻的速度为v0.下列说法正确的是( 　　)A．0到t1时间内，墙对B的冲量等于mAv0B．mA > mBC．B运动后，弹簧的最大形变量等于xD．S1－S2＝S3
解析：ABD　将A、弹簧、B看成一个系统，0到t1时间内，重力、支持力对系统的冲量的矢量和为零，墙对系统的冲量等于系统动量的变化量，即墙对B的冲量等于mAv0，A正确；t1时刻之后，A、B组成的系统动量守恒，由题图(b)可知，t1到t2这段时间内，S3＞S2，故B物体速度的变化量大于A物体速度的变化量，可知A物体的质量大于B物体的质量，B正确；撤去外力F后，A、B和弹簧组成的系统机械能守恒，B运动后，A、B具有动能，根据系统机械能守恒可知，弹簧的最大形变量小于x，C错误；t2时刻，A、B的加速度均最大，此时弹簧拉伸到最长，A、B共速，设速度为v，a­t图像与时间轴所围图形的面积代表速度的变化量，0～t2时间内，A的速度变化量为S1－S2，t1～t2时间内，B的速度变化量为S3，两者相等，即S1－S2＝S3，D正确．
第1次碰前，因摩擦产生的热量Q1＝μAmAgcs θ·L＝1 JA、B第一次碰后至第二次碰前xA＝xB＝vB1t2＝0.8 m此过程因摩擦产生的热量Q2＝μAmAgcs θ·xA＋μBmBgcs θ·xB＝12 J因摩擦而产生的总热量：Q＝Q1＋Q2＝13 J.答案：(1)1 m/s　(2)1.2 s　13 J