2021高三物理學(xué)案專題強(qiáng)化四力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用含答案

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精2021高三物理人教版一輪學(xué)案：專題強(qiáng)化四力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用含答案專題強(qiáng)化四力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用一、解動(dòng)力學(xué)問題的三個(gè)基本觀點(diǎn)力的觀點(diǎn)運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解題,可處理勻變速直線運(yùn)動(dòng)問題能量觀點(diǎn)用動(dòng)能定理和能量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問題動(dòng)量觀點(diǎn)用動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問題二、動(dòng)量觀點(diǎn)和能量觀點(diǎn)的比較相同點(diǎn)①研究對(duì)象都是相互作用的物體組成的系統(tǒng)②研究過程都是某一運(yùn)動(dòng)過程不同點(diǎn)動(dòng)量守恒定律是矢量表達(dá)式，還可以寫出分量表達(dá)式；而動(dòng)能定理和能量守恒定律都是標(biāo)量表達(dá)式，無分量表達(dá)式三、利用動(dòng)量和能量的觀點(diǎn)解題的技巧（1)若研究對(duì)象為一個(gè)系統(tǒng),應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用動(dòng)量守恒定律和能量守恒定律（機(jī)械能守恒定律）。（2)若研究對(duì)象為單一物體，且涉及功和位移問題時(shí),應(yīng)優(yōu)先考慮動(dòng)能定理。（3)若研究過程涉及時(shí)間,一般考慮用動(dòng)量定理或運(yùn)動(dòng)學(xué)公式。(4)因?yàn)閯?dòng)量守恒定律、能量守恒定律(機(jī)械能守恒定律）、動(dòng)能定理都只考查一個(gè)物理過程的始末兩個(gè)狀態(tài)有關(guān)物理量間的關(guān)系,對(duì)過程的細(xì)節(jié)不予細(xì)究，這正是它們的方便之處。特別對(duì)于變力做功問題,就更顯示出它們的優(yōu)越性。1．動(dòng)力學(xué)方法的應(yīng)用若一個(gè)物體參與了多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程,而運(yùn)動(dòng)過程只涉及運(yùn)動(dòng)和力的問題或只要求分析物體的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)而不涉及能量問題，則常常用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求解。例1（2019·河北衡水中學(xué)模擬)如圖甲所示，水平地面上有一長(zhǎng)為l＝1m，高為h＝0。8m，質(zhì)量M＝2kg的木板，木板的右側(cè)放置一個(gè)質(zhì)量為m＝1kg的木塊（可視為質(zhì)點(diǎn)),已知木板與木塊之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1＝0.4，木板與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2＝0。6，初始時(shí)兩者均靜止。現(xiàn)對(duì)木板施加一水平向右的拉力F，拉力F隨時(shí)間的變化如圖乙所示，取g（1）前2s內(nèi)木板的加速度大?。唬?)木塊落地時(shí)距離木板左側(cè)的水平距離Δs。［解析］本題根據(jù)F－t圖象考查板塊問題。（1)設(shè)木塊在木板上滑行的最大加速度為a1,有μ1mg＝ma1,解得a1＝4m/s保持木塊與木板一起做勻加速運(yùn)動(dòng)的最大拉力Fm＝μ2（M＋m)g＋(M＋m）a1＝30N。因F1＝24N〈Fm＝30N，故此時(shí)木塊與木板一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，其加速度a由牛頓第二定律可得，F(xiàn)－μ2(M＋m）g＝（M＋m)a,解得a＝2m/s（2）設(shè)2s末木塊與木板的速度為v，由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可得v＝at1＝42s后F2＝34N〉Fm＝30N，木塊和木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，木塊加速度為a1，木板加速度為a2，則有F－μ1mg－μ2(M＋m）g＝Ma2，解得a2＝6m/s設(shè)經(jīng)時(shí)間t2二者分離,此時(shí)由運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)可得，vt2＋eq\f（1，2)a2teq\o\al(2，2）－(vt2＋eq\f(1，2)a1teq\o\al（2,2）)＝l,解得t2＝1s，此時(shí)木塊的速度v塊＝v＋a1t2，木板的速度v板＝v＋a2t2，木塊與木板分離至滑落到地的時(shí)間設(shè)為t3,由平拋運(yùn)動(dòng)知識(shí)可得，h＝eq\f（1,2)gteq\o\al(2,3）,在木塊與木板分離至滑落到地的時(shí)間t3內(nèi),木塊在水平方向向前的位移為s塊＝v塊t3，木塊與木板分離后,木板的加速度設(shè)為a3，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律可得，F(xiàn)－μ2Mg＝Ma3，在木塊與木板分離至滑落到地的時(shí)間t3內(nèi)，木板在水平方向的位移為s板＝v板t3＋eq\f（1，2）a3teq\o\al（2，3)，所以，木塊落地時(shí)距離木板左側(cè)的距離Δx＝s板－s塊，聯(lián)立以上式子解得Δs＝1.68［答案］(1)2m/s2（22．能量觀點(diǎn)的應(yīng)用若一個(gè)物體參與了多個(gè)運(yùn)動(dòng)過程，若該過程涉及能量轉(zhuǎn)化問題,并且具有功能關(guān)系的特點(diǎn)，則往往用動(dòng)能定理、能量守恒定律求解。例2(2020·江西撫州七校聯(lián)考）將一輕質(zhì)彈簧豎直固定在水平地面上處于原長(zhǎng)狀態(tài),讓一質(zhì)量m0＝20g的小球從彈簧上端由靜止釋放，小球最大下落高度h1＝5cm，將該彈簧固定在如圖所示的軌道左側(cè)豎直墻壁上,軌道中部有一半徑R＝0.1m的豎直圓軌道，不同軌道的連接處均為平滑連接，小滑塊可以從圓軌道最低點(diǎn)的一側(cè)進(jìn)入圓軌道，繞圓軌道一周后從最低點(diǎn)向另一側(cè)運(yùn)動(dòng)。軌道上彈簧右側(cè)的M點(diǎn)到圓軌道左側(cè)N點(diǎn)的距離xMN＝0。6m的范圍內(nèi)有摩擦，而其他部分均光滑。讓另一質(zhì)量m＝10g的小滑塊從軌道右側(cè)高h(yuǎn)2（未知)處由靜止釋放，小滑塊恰好能通過圓軌道最高點(diǎn)C，且第一次恰好能把彈簧壓縮5cm,現(xiàn)讓該小滑塊從軌道右側(cè)h3＝0.4（1）小滑塊下落的高度h2；（2)小滑塊停止時(shí)的位置到N點(diǎn)的距離。［解析]（1）小滑塊恰好能過C點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律可得：mg＝meq\f（v\o\al（2，C）,R）由機(jī)械能守恒定律可得：mgh2＝mg·2R＋eq\f(1，2)mveq\o\al（2,C）解得：h2＝0。25（2)彈簧豎直放置，被壓縮h1＝5Ep＝m0gh1＝0。01J。由能量守恒可知,小滑塊滑至第一次把彈簧壓縮到最短時(shí)有：mgh2＝μmgxMN＋E′p，其中E′p＝Ep＝0.01J解得：μmgxMN＝0.015J當(dāng)小滑塊從h3＝0.4m處下滑后,第二次通過EkN＝mgh3－2μmgxMN＝0.01J此時(shí)小滑塊動(dòng)能小于0。015J，故小滑塊不再與彈簧相碰由能量守恒可得：EkN＝μmgx解得：x＝0.4小滑塊最終停在N點(diǎn)左側(cè)0.4［答案］(1）0.25m(23．力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用這類模型各階段的運(yùn)動(dòng)過程具有獨(dú)立性，只要對(duì)不同過程分別選用相應(yīng)規(guī)律即可，兩個(gè)相鄰的過程連接點(diǎn)的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶.例3（2019·福建莆田模擬）質(zhì)量為mB＝2kg的木板B靜止于光滑水平面上，質(zhì)量為mA＝6kg的物塊A停在B的左端，質(zhì)量為mC＝2kg的小球C用長(zhǎng)為l＝0.8m的輕繩懸掛在固定點(diǎn)O?，F(xiàn)將小球C及輕繩拉直至水平位置后由靜止釋放,小球C在最低點(diǎn)與A發(fā)生正碰，碰撞作用時(shí)間很短為Δt＝10－2s，之后小球C反彈所能上升的最大高度h＝0。2m。已知A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1,物塊與小球均可視為質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力，(1)小球C與物塊A碰撞過程中所受的撞擊力大?。唬?)為使物塊A不滑離木板B,木板B至少多長(zhǎng)？[解析］(1)C下擺過程,根據(jù)動(dòng)能定理，有mCgl＝eq\f（1,2）mCveq\o\al(2,C)所以vC＝eq\r(2gl）＝4m/sC反彈過程，根據(jù)動(dòng)能定理，有－mCgh＝0－eq\f(1,2)mCv′eq\o\al（2,C）v′C＝eq\r(2gh)＝2m/s取向右為正方向，對(duì)C根據(jù)動(dòng)量定理,有－FΔt＝－mCv′C－mCvC所以F＝1200N，方向水平向左。(2）C與A碰撞過程，根據(jù)動(dòng)量守恒定律，有mCvc＝－mCv′C＋mAvA所以vA＝2A恰好滑至木板B右端并與其共速時(shí)，B的長(zhǎng)度最小根據(jù)動(dòng)量守恒定律，mAvA＝（mA＋mB）v所以v＝1。5根據(jù)能量守恒定律，μmAgx＝eq\f(1，2）mAveq\o\al（2，A）－eq\f(1，2）（mA＋mB）v2所以x＝0.5[答案](1）1200N（2)0。5規(guī)律總結(jié)：1．利用動(dòng)量的觀點(diǎn)和能量的觀點(diǎn)解題應(yīng)注意：中學(xué)階段凡可用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)解決的問題，若用動(dòng)量的觀點(diǎn)或能量的觀點(diǎn)求解，一般都要比用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)簡(jiǎn)便，而中學(xué)階段涉及的曲線運(yùn)動(dòng)(a不恒定）、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)、碰撞等，就中學(xué)知識(shí)而言，不可能單純考慮用力和運(yùn)動(dòng)的觀點(diǎn)求解.2．應(yīng)用動(dòng)量、能量觀點(diǎn)解決問題的兩點(diǎn)技巧：(1)靈活選取系統(tǒng)的構(gòu)成，根據(jù)題目的特點(diǎn)可選取其中動(dòng)量守恒或能量守恒的幾個(gè)物體為研究對(duì)象，不一定選所有的物體為研究對(duì)象。(2）靈活選取物理過程。在綜合題目中，物體運(yùn)動(dòng)常有幾個(gè)不同過程，根據(jù)題目的已知、未知靈活地選取物理過程來研究。列方程前要注意鑒別、判斷所選過程動(dòng)量、機(jī)械能的守恒情況.〔專題強(qiáng)化訓(xùn)練〕1．（2018·全國(guó)卷Ⅱ)高空墜物極易對(duì)行人造成傷害。若一個(gè)50g的雞蛋從一居民樓的25層墜下，與地面的碰撞時(shí)間約為2ms,則該雞蛋對(duì)地面產(chǎn)生的沖擊力約為(A．10N B．102NC．103N D．104N[解析］設(shè)每層樓高約為3h＝3×25m由mgh＝eq\f(1,2）mv2及(F－mg）t＝mv知雞蛋對(duì)地面的沖擊力F＝eq\f(mv,t)＋mg≈103N。2．(2018·天津理綜)質(zhì)量為0.45kg的木塊靜止在光滑水平面上，一質(zhì)量為0.05kg的子彈以200m/s的水平速度擊中木塊，并留在其中,整個(gè)木塊沿子彈原方向運(yùn)動(dòng)，則木塊最終速度的大小是__20__m/s。若子彈在木塊中運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的平均阻力為4.5×103N,則子彈射入木塊的深度為[解析］設(shè)木塊的最終速度為v，則根據(jù)動(dòng)量守恒定律得mv0＝（M＋m）v，解得v＝20m/s根據(jù)能量守恒定律得Ffd相對(duì)＝eq\f（1，2）mveq\o\al(2,0)－eq\f（1,2）（M＋m)v2解得d相對(duì)＝0.23．(2019·山東濟(jì)南月考）如圖所示,光滑水平地面的左側(cè)靜止放置一長(zhǎng)木板AB，右側(cè)固定一足夠長(zhǎng)光滑斜面CD，木板的上表面與斜面底端C處于同一水平面，木板的質(zhì)量M＝2kg,木板長(zhǎng)l＝7m。一物塊以水平速度v0＝9m/s沖上木板的A端，木板向右運(yùn)動(dòng)，B端碰到C點(diǎn)時(shí)被粘連，且B、C之間平滑連接.物塊的質(zhì)量為m＝1kg，可視為質(zhì)點(diǎn)，與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.45，（1）若初始時(shí)木板B端距C點(diǎn)的距離足夠遠(yuǎn)，求物塊第一次與木板相對(duì)靜止時(shí)的速度和相對(duì)木板滑動(dòng)的距離；（2)設(shè)初始時(shí)木板B端距C點(diǎn)的距離為L(zhǎng)，試討論物塊最終距C點(diǎn)的距離與L的關(guān)系，并求此最大距離。［答案](1）3m/s6m［解析]（1）根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得mv0＝(M＋m)v共根據(jù)能量守恒定律可得μmgΔl＝eq\f（1,2)mveq\o\al（2,0)－eq\f(1,2）(M＋m)veq\o\al(2，共）解得v共＝3m/s,Δl（2）對(duì)木板有μmgs＝eq\f（1，2)Mveq\o\al(2,共）－0，解得s＝2m.當(dāng)L≥2m時(shí),木板B端和C點(diǎn)相碰前，物塊和木板已經(jīng)達(dá)到共同速度，碰后物塊以v共＝3m/s勻減速到C點(diǎn)，veq\o\al(2,共）－veq\o\al(2,C1）＝2am(l－Δl），am＝μg＝4。5m/s2，解得vC1＝0,恰好停在C點(diǎn)，與L無關(guān)當(dāng)L<2m時(shí)，木板B端和C點(diǎn)相碰前，物塊和木板未達(dá)到共同速度，物塊