第1章章末綜合提升高二物理素養(yǎng)提升學(xué)案（人教版2019選擇性）

高中物理選擇性必修一素養(yǎng)提升學(xué)案第一章動(dòng)量守恒定律綜合提升【知識(shí)點(diǎn)圖解】【方法探究】1．動(dòng)量定理和動(dòng)能定理的比較：動(dòng)量定理動(dòng)能定理內(nèi)容物體所受合外力的沖量等于物體的動(dòng)量變化量物體所受合外力的功等于物體動(dòng)能的變化量公式F合t=mv2－mv1F合s=mv－mv矢標(biāo)性矢量式標(biāo)量式因果關(guān)系因合外力的沖量合外力的功（總功）果動(dòng)量的變化動(dòng)能的變化相同點(diǎn)①動(dòng)量定理和動(dòng)能定理都注重初、末狀態(tài)而不注重過程，不僅適用于恒力，而且也適用于隨時(shí)間而變化的力。②不僅適用于單個(gè)物體，也適用于物體系統(tǒng)；研究的過程可以是整個(gè)過程也可以是某一過程。③動(dòng)能定理和動(dòng)量定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)。2．應(yīng)用動(dòng)量定理與動(dòng)能定理的關(guān)鍵詞3．解決力學(xué)問題的三大觀點(diǎn)（1）三種觀點(diǎn)的比較思路特點(diǎn)分析適用情況力的觀點(diǎn)：牛頓運(yùn)動(dòng)定律結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式分析物體的受力，確定加速度，建立加速度和運(yùn)動(dòng)量間的關(guān)系。涉及力、加速度、位移、速度、時(shí)間恒力作用下的運(yùn)動(dòng)能量觀點(diǎn)：動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律分析物體的受力、位移和速度，確定功與能的關(guān)系。系統(tǒng)內(nèi)力做功會(huì)影響系統(tǒng)能量。涉及力、位移、速度恒力作用下的運(yùn)動(dòng)、變力作用下的曲線運(yùn)動(dòng)、往復(fù)運(yùn)動(dòng)、瞬時(shí)作用動(dòng)量觀點(diǎn)：動(dòng)量定理和動(dòng)量守恒定律分析物體的受力（或系統(tǒng)所受外力）、速度，建立力、時(shí)間與動(dòng)量間的關(guān)系（或動(dòng)量守恒定律），系統(tǒng)內(nèi)力不影響系統(tǒng)動(dòng)量。涉及力、時(shí)間、動(dòng)量（速度）恒力作用下的運(yùn)動(dòng)、瞬時(shí)作用、往復(fù)運(yùn)動(dòng)（2）三種觀點(diǎn)的選擇（i）對(duì)于不涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間的問題，無論是恒力做功還是變力做功，一般都利用動(dòng)能定理求解；如果只有重力和彈簧彈力做功而不涉及運(yùn)動(dòng)過程的加速度和時(shí)間問題，則采用機(jī)械能守恒定律求解。（ii）對(duì)于碰撞、反沖類問題，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律求解；對(duì)于相互作用的兩物體，若明確兩物體相對(duì)滑動(dòng)的距離，應(yīng)考慮選用能量守恒（功能關(guān)系）建立方程。4．綜合應(yīng)用動(dòng)力學(xué)“三大觀點(diǎn)”解題的步驟：（1）認(rèn)真審題，明確題目所述的物理情景，確定研究對(duì)象。（2）分析所選研究對(duì)象的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化過程。對(duì)于過程復(fù)雜的問題，要正確、合理地把全過程分成若干階段，注意分析各階段之間的聯(lián)系（3）根據(jù)各階段狀態(tài)變化的規(guī)律確定解題方法，選擇合理的規(guī)律列方程，有時(shí)還要分析題目的隱含條件、臨界條件、幾何關(guān)系等列出輔助方程。（4）代入數(shù)據(jù)（統(tǒng)一單位），計(jì)算結(jié)果，必要時(shí)要對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論?！绢}型探究】一、動(dòng)量定理【典例1】[2020·甘肅張掖高臺(tái)一中高二下月考節(jié)選]1．如圖所示，質(zhì)量為的木板A放在水平面C上，木板與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ為，木板右端放著質(zhì)量為的小物塊B（視為質(zhì)點(diǎn)），它們均處于靜止?fàn)顟B(tài)．木板突然受到水平向右的12Ns的瞬時(shí)沖量I作用開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小物塊滑離木板時(shí)，木板的動(dòng)能為，小物塊的動(dòng)能為，重力加速度?。螅海?）瞬時(shí)沖量作用結(jié)束時(shí)木板的速度；（2）木板的長(zhǎng)度L．【答案】【詳解】（1）設(shè)水平向右為正方向，有I＝mAv0代入數(shù)據(jù)解得v0

（2）設(shè)A對(duì)B、B對(duì)A、C對(duì)A的滑動(dòng)摩擦力的大小分別為FAB、FBA和FCA、B在A上滑行的時(shí)間為t，B離開A時(shí)A和B的速度分別為vA和vB，有（FBA＋FCA）t＝mAvA－mAv0

FABt＝mBvB

其中FAB＝FBA

FCA＝μ(mA＋mB)g

設(shè)A、B相對(duì)于C的位移大小分別為sA和sB，有－(FBA＋FCA)sA＝mAvA2－mAv02FABsB＝EkB

動(dòng)量與動(dòng)能之間的關(guān)系為mAvA＝

mBvB＝

木板A的長(zhǎng)度L＝sA－sB

點(diǎn)睛：解決這類問題，應(yīng)該先對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過程分析，搞清運(yùn)動(dòng)規(guī)律，然后再運(yùn)用物理規(guī)律（動(dòng)量定理、動(dòng)能定理）求解問題．應(yīng)用動(dòng)量定理時(shí)要注意力的方向和速度方向問題．[一語通關(guān)]（1）動(dòng)量定理和動(dòng)能定理都是求解力學(xué)問題的重要定理。應(yīng)用時(shí)要特別注意選定研究對(duì)象和過程，注重受力情況分析和運(yùn)動(dòng)情況分析，靈活運(yùn)用規(guī)律求解。（2）運(yùn)用動(dòng)量定理解題需考慮速度的方向，運(yùn)用動(dòng)能定理解題則不需考慮速度的方向。二、碰撞【典例2】2．如圖，質(zhì)量分別為、的兩個(gè)小球A、B靜止在地面上方，B球距地面的高度h=0.8m，A球在B球的正上方，先將B球釋放，經(jīng)過一段時(shí)間后再將A球釋放，當(dāng)A球下落t=0.3s時(shí)，剛好與B球在地面上方的P點(diǎn)處相碰，碰撞時(shí)間極短，碰后瞬間A球的速度恰為零，已知，重力加速度大小為，忽略空氣阻力及碰撞中的動(dòng)能損失，求：（i）B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度；（ii）P點(diǎn)距離地面的高度?！敬鸢浮浚╥）；（ii）【詳解】（i）B球總地面上方靜止釋放后只有重力做功，根據(jù)動(dòng)能定理有可得B球第一次到達(dá)地面時(shí)的速度（ii）A球下落過程，根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)可得A球的速度設(shè)與A球碰撞前瞬間B球的速度為，則有碰撞過程動(dòng)量守恒，規(guī)定向下為正方向，由動(dòng)量守恒定律得碰撞過程沒有動(dòng)能損失則有又小球B與地面碰撞后根據(jù)沒有動(dòng)能損失所以B離開地面上拋時(shí)速度聯(lián)立解得三、反沖【典例3】3．反沖小車靜止放在水平光滑玻璃上，點(diǎn)燃酒精，水蒸氣將橡皮塞水平噴出，小車沿相反方向運(yùn)動(dòng)。如果小車的總質(zhì)量M=3kg，水平噴出的橡皮塞的質(zhì)量m=0.1kg。（1）若橡皮塞噴出時(shí)獲得的水平速度v=2.9m/s，求小車的反沖速度；（2）若橡皮塞噴出時(shí)速度大小不變，方向與水平方向成60°角，小車的反沖速度又如何(小車一直在水平方向運(yùn)動(dòng))?【答案】（1）0.1m/s，方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反；（2）0.05m/s，方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反【詳解】（1）小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)所受外力之和為零，系統(tǒng)總動(dòng)量為零。以橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?，根?jù)動(dòng)量守恒定律得解得負(fù)號(hào)表示小車運(yùn)動(dòng)方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反，反沖速度大小是0.1m/s。（2）小車和橡皮塞組成的系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒。以橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?，有解得?fù)號(hào)表示小車運(yùn)動(dòng)方向與橡皮塞運(yùn)動(dòng)的方向相反，反沖速度大小是0.05m/s。四、滑塊木板模型【典例4】[2023北京昌平模擬]4．如圖所示，光滑水平地面上固定一豎直擋板P，質(zhì)量mB=2kg的木板B靜止在水平面上，木板右端與擋板P的距離為L(zhǎng)。質(zhì)量mA=1kg的滑塊（可視為質(zhì)點(diǎn)）以v0=12m/s的水平初速度從木板左端滑上木板上表面，滑塊與木板上表面的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2，假設(shè)木板足夠長(zhǎng)，滑塊在此后的運(yùn)動(dòng)過程中始終未脫離木板且不會(huì)與擋板相碰，木板與擋板相碰過程時(shí)間極短且無機(jī)械能損失，g=10m/s2，求：(1)若木板與擋板在第一次碰撞前木板已經(jīng)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，則木板右端與擋板的距離至少為多少？(2)若木板右端與擋板的距離L=2m，木板第一次與擋板碰撞時(shí)，滑塊的速度的大??？(3)若木板右端與擋板的距離L=2m，木板至少要多長(zhǎng)，滑塊才不會(huì)脫離木板？（滑塊始終未與擋板碰撞）【答案】(1)8m(2)8m/s(3)（35.85m或35.9m）【詳解】(1)木板與滑塊共速后將做勻速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)量守恒定律可得：對(duì)B木板，由動(dòng)能定理可得：解得L1=8m(2)對(duì)B木板，由動(dòng)能定理可得：B與擋板碰撞前，A、B組成的系統(tǒng)動(dòng)量守恒：得vA=8m/s(3)從A滑上木板到木板與擋板第一次碰撞過程中，A在木板上滑過的距離，由能量守恒定律可得：解得B與擋板碰后向左減速，設(shè)水平向右為正方向，由已知可得：B與擋板碰后速度，此時(shí)A的速度vA=8m/s，由牛頓第二定律可得：，木板向左減速，當(dāng)速度減為零時(shí)，由得t1=2s此時(shí)B右端距離擋板距離由，得L2=2m此時(shí)A的速度由，可得：此時(shí)系統(tǒng)總動(dòng)量向右，設(shè)第二次碰撞前A．B已經(jīng)共速，由動(dòng)量守恒定律可得：得木板從速度為零到v共1經(jīng)過的位移SB，由，得故第二次碰前瞬間A、B已經(jīng)共速，從第一次碰撞到第二次碰撞，A在B上滑過的距離，由能量守恒定律可得：得第二次碰撞后B的動(dòng)量大小大于A的動(dòng)量大小，故之后B不會(huì)再與擋板相碰，對(duì)AB由動(dòng)量守恒可得：得從第二次碰撞到最終AB做勻速運(yùn)動(dòng)，A在B上滑過距離，由能量守恒定律可得：得則（35.85m或35.9m）五、爆炸模型【典例5】[2023北京昌平二模]5．如圖所示，一枚炮彈發(fā)射的初速度為，發(fā)射角為。它飛行到最高點(diǎn)時(shí)炸裂成質(zhì)量均為m的A、B兩部分，A部分炸裂后豎直下落，B部分繼續(xù)向前飛行。重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，不計(jì)炸裂過程中炮彈質(zhì)量的變化。求：（1）炸裂后瞬間B部分速度的大小和方向；（2）炸裂前后，A、B系統(tǒng)機(jī)械能的變化量（3）A、B兩部分落地點(diǎn)之間的水平距離?！敬鸢浮浚?），方向水平向右；（2）機(jī)械能增加了；（3）【詳解】（1）炮彈炸裂前瞬間速度為方向水平向右炸裂過程中根據(jù)水平方向動(dòng)量守恒，規(guī)定水平向右為正方向，有炸裂后A部分豎直下落，說明此時(shí)A的水平速度為零，解得方向水平向右（2）炸裂前后系統(tǒng)機(jī)械能的變化量為解得A、B系統(tǒng)機(jī)械能增加了。（3）炸裂后，A做自由落體運(yùn)動(dòng)，B做平拋運(yùn)動(dòng)，下落時(shí)間為落地后，A、B兩部分落地點(diǎn)之間的水平距離為解得六、彈簧模型【典例6】[2023江蘇南京市中華中學(xué)一模]6．如圖甲所示，物塊A、B的質(zhì)量分別為2kg、3kg，用輕彈簧拴接，放在光滑的水平地面上，物塊B右側(cè)與豎直墻壁接觸但不黏連。物塊C從t＝0時(shí)以一定速度向右運(yùn)動(dòng)，在t＝4s時(shí)與物塊A相碰，并立即與物塊A粘在一起不再分開，物塊C的v－t圖像如圖乙所示，下列說法正確的是（）A．物塊C的質(zhì)量為2kgC．4s到12s的時(shí)間內(nèi)，彈簧對(duì)物塊A的沖量大小為D．物塊B離開墻壁后的最大速度為3m/s【答案】D【詳解】A．AC碰撞過程中動(dòng)量守恒，有其中、，解得故A錯(cuò)誤；B．物塊B離開墻壁前，彈簧的最大彈性勢(shì)能等于AC碰撞結(jié)束瞬間系統(tǒng)動(dòng)能，所以故B錯(cuò)誤；C．4s到12s的時(shí)間內(nèi)，彈簧對(duì)物塊A的沖量大小等于彈簧對(duì)AC整體的沖量大小，則即大小為。故C錯(cuò)誤；D．物塊B離開墻壁后達(dá)到最大速度時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)，由動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒可得，其中，解得，故D正確。故選D。七、人船模型【典例7】[2023湖北孝感重點(diǎn)高中期中聯(lián)考]7．如圖，質(zhì)量為m的人站在質(zhì)量為M的車的一端，m>M，車相對(duì)于地面靜止。在人由一端走到另一端的過程中，人重心高度不變，空氣阻力、車與地面間的摩擦力均可以忽略不計(jì)（）A．人對(duì)車的沖量