高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章專題四力學(xué)“三大觀點(diǎn)”的綜合應(yīng)用教案新人教版

專題四力學(xué)“三大觀點(diǎn)”的綜合應(yīng)用“三大觀點(diǎn)”概述1．解決力學(xué)問題的三個(gè)基本觀點(diǎn)動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)運(yùn)用牛頓定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)知識(shí)解題，可處理勻變速運(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)量守恒觀點(diǎn)解題，可處理非勻變速運(yùn)動(dòng)問題突破1動(dòng)力學(xué)和動(dòng)量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用(2018·全國(guó)卷Ⅱ)汽車A在水平冰雪路面上行駛．駕駛員發(fā)現(xiàn)其正前方停有汽車B，立即采取制動(dòng)措施，但仍然撞上了汽車B.兩車碰撞時(shí)和兩車都完全停止后的位置如圖所示，碰撞后B車向前滑動(dòng)了4.5m，A車向前滑動(dòng)了2.0m．已知A和B的質(zhì)量分別為2.0×103kg和1.5×103kg，兩車與該冰雪路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.10，兩車碰撞時(shí)間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動(dòng)，重力加速度大小g取10m/s2.求：(1)碰撞后的瞬間B車速度的大?。?2)碰撞前的瞬間A車速度的大?。甗審題指導(dǎo)](1)由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可確定碰撞后瞬間A、B兩車的速度．(2)由于兩車碰撞時(shí)間極短，因此碰撞時(shí)內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，滿足動(dòng)量守恒，故可確定碰撞前的瞬間A車的速度．【解析】本題考查牛頓第二定律和動(dòng)量守恒定律等知識(shí)．(1)設(shè)B車的質(zhì)量為mB，碰后加速度大小為aB，根據(jù)牛頓第二定律有μmBg＝mBaB①式中μ是汽車與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．設(shè)碰撞后瞬間B車速度的大小為vB′，碰撞后滑行的距離為sB.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vB′2＝2aBsB②聯(lián)立①②式并利用題給數(shù)據(jù)得vB′＝3.0m/s③(2)設(shè)A車的質(zhì)量為mA，碰后加速度大小為aA.根據(jù)牛頓第二定律有μmAg＝mAaA④設(shè)碰撞后瞬間A車速度的大小為vA′，碰撞后滑行的距離為sA.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有vA′2＝2aAsA⑤設(shè)碰撞前的瞬間A車速度的大小為vA.兩車在碰撞過程中動(dòng)量守恒，有mAvA＝mAvA′＋mBvB′⑥聯(lián)立③④⑤⑥式并利用題給數(shù)據(jù)得vA≈4.3m/s⑦【答案】(1)3.0m/s(2)4.3m/s1．(2018·北京卷)2022年將在我國(guó)舉辦第二十四屆冬奧會(huì)，跳臺(tái)滑雪是其中最具觀賞性的項(xiàng)目之一．某滑道示意圖如右，長(zhǎng)直助滑道AB與彎曲滑道BC平滑銜接，滑道BC高h(yuǎn)＝10m，C是半徑R＝20m圓弧的最低點(diǎn)，質(zhì)量m＝60kg的運(yùn)動(dòng)員從A處由靜止開始勻加速下滑，加速度a＝4.5m/s2，到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度vBg＝10m/s2.(1)求長(zhǎng)直助滑道AB的長(zhǎng)度L；(2)求運(yùn)動(dòng)員在AB段所受合外力的沖量I的大小；(3)若不計(jì)BC段的阻力，畫出運(yùn)動(dòng)員經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)的受力圖，并求其所受支持力FN的大小．解析：(1)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得veq\o\al(2,B)＝2aL，解得L＝eq\f(v\o\al(2,B),2a)＝100m；(2)由動(dòng)量定理得，運(yùn)動(dòng)員在AB段所受合外力的沖量I＝mvB－0＝60kg×30m/s＝1800N·s；(3)運(yùn)動(dòng)員在C點(diǎn)的受力如圖所示，運(yùn)動(dòng)員由B到C的過程中，由動(dòng)能定理得mgh＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,C)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,B)，運(yùn)動(dòng)員在C點(diǎn)，由牛頓第二定律得FN－mg＝meq\f(v\o\al(2,C),R)，由以上兩式解得FN＝3900N.答案：(1)100m(2)1800N·s(3)圖見解析3900N突破2能量和動(dòng)量觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用(2019·河南師大附中模擬)如圖所示，質(zhì)量為m3＝2kg的滑道靜止在光滑的水平面上，滑道的AB部分是半徑為R＝0.3m的eq\f(1,4)圓弧，圓弧底部與滑道水平部分相切，滑道水平部分右端固定一個(gè)輕彈簧．滑道除CD部分粗糙外其他部分均光滑，質(zhì)量為m2＝3kg的物體2(可視為質(zhì)點(diǎn))放在滑道的B點(diǎn)，現(xiàn)讓質(zhì)量為m1＝1kg的物體1(可視為質(zhì)點(diǎn))自A點(diǎn)由靜止釋放，兩物體在滑道上的C點(diǎn)相碰后粘為一體(g取10m/s2)．求：(1)物體1從釋放到與物體2相碰的過程中，滑道向左運(yùn)動(dòng)的距離；(2)若CD＝0.2m，兩物體與滑道的CD部分的動(dòng)摩擦因數(shù)都為μ＝0.15，求在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中，彈簧具有的最大彈性勢(shì)能；(3)物體1、2最終停在何處．[審題指導(dǎo)]本題涉及三個(gè)物體和彈簧，在選擇規(guī)律時(shí)先確定研究對(duì)象．如物體1沿曲面下滑時(shí)和物體3組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，機(jī)械能守恒．【解析】(1)m1從釋放到與m2相碰撞過程中，m1、m3組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，設(shè)m1水平位移大小s1，m3水平位移大小s3，有0＝m1s1－m3s3s1＝R可以求得s3＝eq\f(m1s1,m3)＝0.15m(2)設(shè)m1、m2剛要相碰時(shí)物體1的速度v1，滑道的速度為v3，由機(jī)械能守恒定律有m1gR＝eq\f(1,2)m1veq\o\al(2,1)＋eq\f(1,2)m3veq\o\al(2,3)由動(dòng)量守恒定律有0＝m1v1－m3v3物體1和物體2相碰后的共同速度設(shè)為v2，由動(dòng)量守恒定律有m1v1＝(m1＋m2)v2彈簧第一次壓縮最短時(shí)由動(dòng)量守恒定律可知物體1、2和滑道速度為零，此時(shí)彈性勢(shì)能最大，設(shè)為Epmax.從物體1、2碰撞后到彈簧第一次壓縮最短的過程中，由能量守恒有eq\f(1,2)(m1＋m2)veq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)m3veq\o\al(2,3)－μ(m1＋m2)geq\x\to(CD)＝Epmax聯(lián)立以上方程，代入數(shù)據(jù)可求得，Epmax＝0.3J(3)分析可知物體1、2和滑道最終將靜止，設(shè)物體1、2相對(duì)滑道CD部分運(yùn)動(dòng)的路程為s，由能量守恒有eq\f(1,2)(m1＋m2)veq\o\al(2,2)＋eq\f(1,2)m3veq\o\al(2,3)＝μ(m1＋m2)gs代入數(shù)據(jù)解得s＝0.25m0．25m－0.2m＝0.05m所以m1、m2最終停在D點(diǎn)左端離D點(diǎn)距離為0.05m處．【答案】(1)0.15m(2)0.3J(3)在D點(diǎn)左端離D點(diǎn)距離為0.05m處2．(多選)如圖所示，在光滑的水平桌面上有體積相同的兩個(gè)小球A、B，質(zhì)量分別為m＝0.1kg和M＝0.3kg，兩球中間夾著一根壓縮的輕彈簧，原來處于靜止?fàn)顟B(tài)，同時(shí)放開A、B球和彈簧，已知A球脫離彈簧時(shí)的速度為6m/s，接著A球進(jìn)入與水平面相切，半徑為0.5m的豎直面內(nèi)的光滑半圓形軌道運(yùn)動(dòng)，P、Q為半圓形軌道豎直的直徑，g取10m/s2，下列說法正確的是(BCD)A．彈簧彈開過程，彈力對(duì)A的沖量大于對(duì)B的沖量B．A球脫離彈簧時(shí)B球獲得的速度大小為2m/sC．A球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)過程中所受合外力的沖量大小為1N·sD．若半圓軌道半徑改為0.9m，則A球不能到達(dá)Q點(diǎn)解析：彈簧彈開兩小球的過程，彈力相等，作用時(shí)間相同，根據(jù)沖量定義可知，彈力對(duì)A的沖量大小等于對(duì)B的沖量大小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由動(dòng)量守恒定律，mv1＋Mv2＝0，解得A球脫離彈簧時(shí)B球獲得的速度大小為v2＝2m/s，選項(xiàng)B正確；設(shè)A球運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)速度v，對(duì)A球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程，由機(jī)械能守恒定律，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mg·2R＋eq\f(1,2)mv2，解得v＝4m/s.根據(jù)動(dòng)量定理，I＝mv－(－mv1)＝1N·s，即A球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)過程中所受合外力的沖量大小為1N·s，選項(xiàng)C正確；若半圓軌道半徑改為0.9m，小球到達(dá)Q點(diǎn)的臨界速度vC＝eq\r(gR)A球從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)的過程，由機(jī)械能守恒定律，eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mg·2R＋eq\f(1,2)mv2，解得v＝0m/s，小于小球到達(dá)Q點(diǎn)的臨界速度vC，則A球不能到達(dá)Q點(diǎn)，選項(xiàng)D正確．動(dòng)量觀點(diǎn)與能量觀點(diǎn)綜合應(yīng)用技巧(1)注意研究過程的合理選取，不管是動(dòng)能定理還是機(jī)械能守恒定律或動(dòng)量守恒定律，都應(yīng)合理選取研究過程；(2)要掌握摩擦力做功的特征、摩擦力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系以及物體在相互作用時(shí)能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系；(3)注意方向性問題，運(yùn)用動(dòng)量定理或動(dòng)量守恒定律求解時(shí)，都要選定一個(gè)正方向，對(duì)力、速度等矢量都應(yīng)用正、負(fù)號(hào)代表其方向，代入相關(guān)的公式中進(jìn)行運(yùn)算．另外，對(duì)于碰撞問題，要注意碰撞的多種可能性，做出正確的分析判斷后，再針對(duì)不同情況進(jìn)行計(jì)算，避免出現(xiàn)漏洞．突破3“三大觀點(diǎn)”的綜合應(yīng)用(2018·全國(guó)卷Ⅰ)一質(zhì)量為m的煙花彈獲得動(dòng)能E后，從地面豎直升空．當(dāng)煙花彈上升的速度為零時(shí)，彈中火藥爆炸將煙花彈炸為質(zhì)量相等的兩部分，兩部分獲得的動(dòng)能之和也為E，且均沿豎直方向運(yùn)動(dòng)．爆炸時(shí)間極短，重力加速度大小為g，不計(jì)空氣阻力和火藥的質(zhì)量．求：(1)煙花彈從地面開始上升到彈中火藥爆炸所經(jīng)過的時(shí)間；(2)爆炸后煙花彈向上運(yùn)動(dòng)的部分距地面的最大高度．[審題指導(dǎo)](1)題目中的兩個(gè)E，分別對(duì)應(yīng)“一個(gè)物體”和“兩個(gè)物體”．(2)爆炸后兩部分質(zhì)量均為eq\f(m,2).(3)爆炸過程中系統(tǒng)初動(dòng)量為0.(4)距地面的最大高度由兩部分組成，一是爆炸前上升的高度，二是爆炸后向上運(yùn)動(dòng)的部分上升的高度．【解析】本題主要考查豎直上拋運(yùn)動(dòng)規(guī)律及動(dòng)量守恒定律．(1)設(shè)煙花彈上升的初速度為v0，由題給條件有E＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,0)①設(shè)煙花彈從地面開始上升到火藥爆炸所用的時(shí)間為t，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有0－v0＝－gt②聯(lián)立①②式得t＝eq\f(1,g)eq\r(\f(2E,m))③(2)設(shè)爆炸時(shí)煙花彈距地面的高度為h1，由機(jī)械能守恒定律有E＝mgh1④火藥爆炸后，煙花彈上、下兩部分均沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，設(shè)炸后瞬間其速度分別為v1和v2.由題給條件和動(dòng)量守恒定律有eq\f(1,4)mveq\o\al(2,1)＋eq\f(1,4)mveq\o\al(2,2)＝E⑤eq\f(1,2)mv1＋eq\f(1,2)mv2＝0⑥由⑥式知，煙花彈兩部分的速度方向相反，向上運(yùn)動(dòng)部分做豎直上拋運(yùn)動(dòng)．設(shè)爆炸后煙花彈上部分繼續(xù)上升的高度為h2，由機(jī)械能守恒定律有eq\f(1,4)mveq\o\al(2,1)＝eq\f(1,2)mgh2⑦聯(lián)立④⑤⑥⑦式得，煙花彈上部分距地面的最大高度為h＝h1＋h2＝eq\f(2E,mg)⑧【答案】(1)eq\f(1,g)eq\r(\f(2E,m))(2)eq\f(2E,mg)3．如圖所示，物塊A和B通過一根輕質(zhì)不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩相連，跨放在質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪兩側(cè)，質(zhì)量分別為mA＝2kg、mBA靜止于水平地面上，B懸于空中．現(xiàn)將B豎直向上再舉高h(yuǎn)＝1.8m(未觸及滑輪)，然后由靜止釋放．一段時(shí)間后細(xì)繩繃直，A、B以大小相等的速度一起運(yùn)動(dòng)，之后B恰好可以和地面接觸．取g＝10m/s2，空氣阻力不計(jì)．求：(1)B從釋放到細(xì)繩剛繃直時(shí)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間t；(2)A的最大速度v的大??；(3)初始時(shí)B離地面的高度H.解析：本題考查自由落體運(yùn)動(dòng)、機(jī)械能守恒定律及動(dòng)量守恒定律．(1)B從釋放到細(xì)繩剛繃直前做自由落體運(yùn)動(dòng)，有h＝eq\f(1,2)gt2①代入數(shù)據(jù)解得t＝0.6s②(2)設(shè)細(xì)繩繃直前瞬間B速度大小為vB，有vB＝gt③細(xì)繩繃直瞬間，細(xì)繩張力遠(yuǎn)大于A、B的重力，A、B相互作用，由動(dòng)量守恒得mBvB＝(mA＋mB)v④之后A做勻減速運(yùn)動(dòng)，所以細(xì)繩繃直后瞬間的速度v即最大速度，聯(lián)立②③④式，代入數(shù)據(jù)解得v＝2m/s⑤(3)細(xì)繩繃直后，A、B一起運(yùn)動(dòng)，B恰好可以和地面接觸，說明此時(shí)A、B的速度為零，這一過程中A、B組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，有eq\f(1,2)(mA＋mB)v2＋mBgH＝mAgH⑥代入數(shù)據(jù)解得H＝0.6m⑦答案：(1)0.6s(2)2m/s(3)0.6m力學(xué)規(guī)律的選用原則(1)如果要列出