2022年高考物理一輪-用三大觀點處理力學(xué)問題學(xué)生版

文檔來源網(wǎng)絡(luò)整理侵權(quán)必刪PAGE16.4用三大觀點處理力學(xué)問題必備知識清單1．解動力學(xué)問題的三個基本觀點(1)力的觀點：運用牛頓運動定律結(jié)合運動學(xué)知識解題，可處理勻變速運動問題．(2)能量觀點：用動能定理和能量守恒觀點解題，可處理非勻變速運動問題．(3)動量觀點：用動量守恒觀點解題，可處理非勻變速運動問題．2．力學(xué)規(guī)律的選用原則(1)如果要列出各物理量在某一時刻的關(guān)系式，可用牛頓第二定律．(2)研究某一物體受到力的持續(xù)作用發(fā)生運動狀態(tài)改變時，一般用動量定理(涉及時間的問題)或動能定理(涉及位移的問題)去解決問題．(3)若研究的對象為一物體系統(tǒng)，且它們之間有相互作用，一般用動量守恒定律和機(jī)械能守恒定律去解決問題，但需注意所研究的問題是否滿足守恒的條件．(4)在涉及相對位移問題時則優(yōu)先考慮能量守恒定律，系統(tǒng)克服摩擦力所做的總功等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，即轉(zhuǎn)變?yōu)橄到y(tǒng)內(nèi)能的量．(5)在涉及碰撞、爆炸、打擊、繩繃緊等物理現(xiàn)象時，需注意到這些過程一般均隱含有系統(tǒng)機(jī)械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換．作用時間都極短，因此用動量守恒定律去解決．命題點精析（一）動力學(xué)與動量觀點的綜合應(yīng)用1．力學(xué)中的五大規(guī)律規(guī)律公式表達(dá)牛頓第二定律F合＝ma動能定理W合＝ΔEkW合＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)機(jī)械能守恒定律E1＝E2mgh1＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)＝mgh2＋eq\f(1,2)mveq\o\al(2,2)動量定理F合t＝p′－pI合＝Δp動量守恒定律m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′2.規(guī)律的選用(1)認(rèn)真審題，明確題目所述的物理情境，確定研究對象。(2)分析研究對象的受力情況、運動狀態(tài)以及運動狀態(tài)的變化過程，作草圖。(3)根據(jù)運動狀態(tài)的變化規(guī)律確定解題觀點，選擇適用規(guī)律：①若用力的觀點解題，要認(rèn)真分析運動狀態(tài)的變化，關(guān)鍵是求出加速度；②若用兩大定理求解，應(yīng)確定過程的始、末狀態(tài)的動量(動能)，分析并求出過程中的沖量(功)；③若可判斷研究對象在某運動過程中滿足動量守恒或機(jī)械能守恒的條件，則可根據(jù)題意選擇合適的始、末狀態(tài)，列守恒關(guān)系式，一般這兩個守恒定律多用于求研究對象在末狀態(tài)時的速度(率)。(4)根據(jù)選擇的規(guī)律列式，有時還需要挖掘題目中的其他條件(如隱含條件、臨界條件、幾何關(guān)系等)并列出輔助方程。(5)代入數(shù)據(jù)，計算結(jié)果。典型例題例1如圖所示，帶有圓管軌道的長軌道水平固定，圓管軌道豎直(管內(nèi)直徑可以忽略)，底端分別與兩側(cè)的直軌道相切，圓管軌道的半徑R＝0.5m，P點左側(cè)軌道(包括圓管)光滑，右側(cè)軌道粗糙．質(zhì)量m＝1kg的物塊A以v0＝10m/s的速度滑入圓管，經(jīng)過豎直圓管軌道后與直軌道上P處靜止的質(zhì)量M＝2kg的物塊B發(fā)生碰撞(碰撞時間極短)，碰后物塊B在粗糙軌道上滑行18m后速度減小為零．已知物塊A、B與粗糙軌道間的動摩擦因數(shù)均為μ＝0.1，取重力加速度大小g＝10m/s2，物塊A、B均可視為質(zhì)點．求：(1)物塊A滑過豎直圓管軌道最高點Q時受到管壁的彈力；(2)最終物塊A靜止的位置到P點的距離．練1冰壺運動是冬奧會比賽項目，近幾年中國冰壺隊在世界比賽中取得了較好的成績，現(xiàn)在隊員們正在積極備戰(zhàn)2022年北京冬奧會。冰壺在水平冰面上的一次滑行可簡化為如下過程：如圖所示，運動員施一水平恒力將靜止于A點的冰壺(視為質(zhì)點)沿直線AD推到B點放手，最后冰壺停于D點。已知冰壺與冰面間動摩擦因數(shù)為μ，冰壺質(zhì)量為m，AB＝CD＝L，BC＝4L，重力加速度為g，求：(1)冰壺在B點的速率；(2)冰壺在CD段與在AB段的運動時間之比；(3)在AB段水平恒力對冰壺的沖量大小。練2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，立即采取制動措施，但仍然撞上了汽車B.兩車碰撞時和兩車都完全停止后的位置如圖1所示，碰撞后B車向前滑動了4.5m，A車向前滑動了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摩擦因數(shù)均為0.10，兩車碰撞時間極短，在碰撞后車輪均沒有滾動，重力加速度大小g＝10m/s2.求：(1)碰撞后的瞬間B車速度的大??；(2)碰撞前的瞬間A車速度的大小．命題點精析（二）力學(xué)三大觀點解決多過程問題1．表現(xiàn)形式(1)直線運動：水平面上的直線運動、斜面上的直線運動、傳送帶上的直線運動．(2)圓周運動：繩模型圓周運動、桿模型圓周運動、拱形橋模型圓周運動．(3)平拋運動：與斜面有關(guān)的平拋運動、與圓軌道有關(guān)的平拋運動．2．應(yīng)對策略(1)力的觀點解題：要認(rèn)真分析運動狀態(tài)的變化，關(guān)鍵是求出加速度．(2)兩大定理解題：應(yīng)確定過程的初、末狀態(tài)的動量(動能)，分析并求出過程中的沖量(功)．(3)過程中動量或機(jī)械能守恒：根據(jù)題意選擇合適的初、末狀態(tài)，列守恒關(guān)系式，一般這兩個守恒定律多用于求某狀態(tài)的速度(率)．例2如圖所示，CDE為光滑的軌道，其中ED段是水平的，CD段是豎直平面內(nèi)的半圓，與ED相切于D點，且半徑R＝0.5m。質(zhì)量m＝0.2kg的小球B靜止在水平軌道上，另一質(zhì)量M＝0.2kg的小球A前端裝有一輕質(zhì)彈簧，以速度v0向左運動并與小球B發(fā)生相互作用。小球A、B均可視為質(zhì)點，若小球B與彈簧分離后滑上半圓軌道，并恰好能過最高點C，彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度g取10m/s2，求：(1)小球B與彈簧分離時的速度vB；(2)小球A的速度v0；(3)彈簧最大的彈性勢能Ep。練3如圖所示，有一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m＝1kg的小物塊，從光滑平臺上的A點以v0＝2m/s的初速度水平拋出，到達(dá)C點時，恰好沿C點的切線方向進(jìn)入固定在水平地面上的光滑圓弧軌道，最后小物塊滑上緊靠軌道末端D點的質(zhì)量為M＝3kg的長木板．已知木板上表面與圓弧軌道末端切線相平，木板下表面與水平地面之間光滑，小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，圓弧軌道的半徑為R＝0.4m，C點和圓弧的圓心連線與豎直方向的夾角θ＝60°，不計空氣阻力，g取10m/s2.求：(1)小物塊到達(dá)C點時的速度大小；(2)小物塊剛要到達(dá)圓弧軌道末端D點時對軌道的壓力；(3)要使小物塊不滑出長木板，木板的長度L至少多大．練4如圖所示，半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道豎直固定在水平地面上，下端與水平地面在P點相切，一個質(zhì)量為2m的物塊B(可視為質(zhì)點)靜止在水平地面上，左端固定有水平輕彈簧，Q點為彈簧處于原長時的左端點，P、Q間的距離為R，PQ段地面粗糙、動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，Q點右側(cè)水平地面光滑，現(xiàn)將質(zhì)量為m的物塊A(可視為質(zhì)點)從圓弧軌道的最高點由靜止開始下滑，重力加速度為g.求：(1)物塊A沿圓弧軌道滑至P點時對軌道的壓力大小；(2)彈簧被壓縮的最大彈性勢能(未超過彈性限度)；(3)物塊A最終停止位置到Q點的距離．命題點精析（三）三大觀點的綜合應(yīng)用例3長為l的輕繩上端固定，下端系著質(zhì)量為m1的小球A，處于靜止?fàn)顟B(tài)。A受到一個水平瞬時沖量后在豎直平面內(nèi)做圓周運動，恰好能通過圓周軌跡的最高點。當(dāng)A回到最低點時，質(zhì)量為m2的小球B與之迎面正碰，碰后A、B粘在一起，仍做圓周運動，并能通過圓周軌跡的最高點。不計空氣阻力，重力加速度為g，求：(1)A受到的水平瞬時沖量I的大??；(2)碰撞前瞬間B的動能Ek至少多大。練5如圖3所示，有一個可視為質(zhì)點的質(zhì)量為m＝1kg的小物塊，從光滑平臺上的A點以v0＝2m/s的初速度水平拋出，到達(dá)C點時，恰好沿C點的切線方向進(jìn)入固定在水平地面上的光滑圓弧軌道，最后小物塊滑上緊靠軌道末端D點的質(zhì)量為M＝3kg的長木板．已知木板上表面與圓弧軌道末端切線相平，木板下表面與水平地面之間光滑，小物塊與長木板間的動摩擦因數(shù)μ＝0.3，圓弧軌道的半徑為R＝0.4m，C點和圓弧的圓心連線與豎直方向的夾角θ＝60°，不計空氣阻力，g取10m/s2.求：(1)小物塊到達(dá)C點時的速度大小；(2)小物塊剛要到達(dá)圓弧軌道末端D點時對軌道的壓力；(3)要使小物塊不滑出長木板，木板的長度L至少多大．練6如圖所示，光滑水平面上有相同高度的平板小車A和B，質(zhì)量分別為mA＝0.3kg和mB＝0.2kg，滑塊C靜止于A車右端，質(zhì)量mC＝0.1kg，可視為質(zhì)點。C與A之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2?，F(xiàn)A車在一水平向右的恒定推力作用下，由靜止開始經(jīng)t＝1s的時間運動了x＝1.5m的距離，撤去推力隨即與B車發(fā)生碰撞并粘在一起(碰撞時間極短)。假設(shè)A車足夠長，最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，重力加速度大小g取10m/s2。(1)求A、B兩車碰撞前瞬間，滑塊C與A車右端的距離Δx；(2)若A、B兩車碰撞前瞬間，B車的速度vB＝2.5m/s、方向水平向左，試通過計算判斷滑塊C能否滑上B車。例4在光滑的水平面上，一質(zhì)量為mA＝0.1kg的小球A，以v0＝9m/s的初速度向右運動，與質(zhì)量為mB＝0.2kg的靜止小球B發(fā)生碰撞，碰撞時間極短，碰撞過程中沒有機(jī)械能損失。碰后小球B滑向與水平面相切、半徑為R的豎直放置的固定光滑半圓形軌道，且恰好能通過最高點N，然后水平拋出。重力加速度g取10m/s2。求：(1)碰撞后小球B的速度大??；(2)圓軌道半徑R的大小。練7如圖所示，光滑的軌道固定在豎直平面內(nèi)，其O點左邊為光滑的水平軌道，O點右邊為四分之一圓弧軌道，高度h＝0.8m，左右兩段軌道在O點平滑連接。質(zhì)量m＝0.1kg的小滑塊a由靜止開始從圓弧軌道的頂端沿軌道下滑，到達(dá)水平段后與處于靜止的小滑塊b發(fā)生碰撞，小滑塊b的質(zhì)量M＝0.4kg，碰撞后小滑塊a恰好停止運動。重力加速度g取10m/s2，求：(1)小滑塊a通過O點時對軌道的壓力的大小和方向；(2)碰撞瞬間小滑塊b所受沖量的大??；(3)碰撞過程中小滑塊a、b組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能。練8如圖所示，半徑為R的四分之一光滑圓弧軌道豎直固定在水平地面上，下端與水平地面在P點相切，一個質(zhì)量為2m的物塊B(可視為質(zhì)點)靜止在水平地面上，左端固定有水平輕彈簧，Q點為彈簧處于原長時的左端點，P、Q間的距離為R，PQ段地面粗糙、動摩擦因數(shù)為μ＝0.5，Q點右側(cè)水平地面光滑，現(xiàn)將質(zhì)量為m的物塊A(可視為質(zhì)點)從圓弧軌道的最高點由靜止開始下滑，重力加速度為g.求：(1)物塊A沿圓弧軌道滑至P點時對軌道的壓力大??；(2)彈簧被壓縮的最大彈性勢能(未超過彈性限度)；(3)物塊A最終停止位置到Q點的距離．核心素養(yǎng)大提升例5如圖所示，水平光滑地面上有兩個靜止的小物塊A和B(可視為質(zhì)點)，A的質(zhì)量m＝1.0kg，B的質(zhì)量M＝4.0kg，A、B之間有一輕質(zhì)壓縮彈簧，且A、B間用細(xì)線相連(圖中未畫出)，彈簧的彈性勢能Ep＝40J，彈簧的兩端與物塊接觸但不固定連接．水平面的左側(cè)有一豎直墻壁，右側(cè)與傾角為30°的光滑斜面平滑連接．將細(xì)線剪斷，A、B分離后立即撤去彈簧，物塊A與墻壁發(fā)生彈性碰撞后，A在B未到達(dá)斜面前追上B，并與B相碰后結(jié)合在一起向右運動，g取10m/s2，求：(1)A與彈簧分離時的速度大小；(2)A、B沿斜面上升的最大距離．練9一質(zhì)量為MB＝6kg的木板B靜止于光滑水平面上，質(zhì)量為MA＝6kg的物塊A放在B的左端，另一質(zhì)量為m＝1kg的小球用長為L＝0.8m的輕繩懸掛在固定點O上，將輕繩拉直至水平位置后，由靜止釋放小球，小球在最低點與A發(fā)生正碰，碰后A在B上滑動，恰好未從B的右端滑出，在此過程中，由于摩擦，A、B組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能E＝1.5J，不計空氣阻力，物塊與小球可視為質(zhì)點，g取10m/s2。(1)求小球與物塊A碰撞前瞬間輕繩上的拉力F的大小。(2)求木板B的最終速度v。(3)若AB之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.1，求A從B的左端滑到右端所用時間t。練10如圖所示，半徑R1＝1m的四分之一光滑圓弧軌道AB與平臺BC在B點平滑連接，半徑R2