高考物理二轮复习专题二能量与动量第四讲力学三大观点的综合课件（40页PPT）

(共40张PPT)
专题二　能量与动量
第四讲　力学三大观点的综合
1．知能网络
2．方法技巧
(1)当涉及时间与运动细节时，一般选用动力学方法解题。
(2)当涉及功、能和位移时，一般选用动能定理、机械能守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题，题目中出现相对位移(摩擦生热)时，应优先选用能量守恒定律。
(3)不涉及物体运动过程中的加速度而涉及物体运动时间的问题，特别是对于打击类问题，因时间短且冲力随时间变化，应用动量定理求解；对于碰撞、爆炸、反冲、地面光滑的“板—块”问题，若只涉及初末速度而不涉及力、时间，应用动量守恒定律求解。
热点题型1　应用“三大观点”解决“板—块”的综合问题
[例1] (2024·湖北卷)如图所示，水平传送带以5 m/s的速度顺时针匀速转动，传送带左右两端的距离为3.6 m。传送带右端的正上方有一悬点O，用长为0.3 m、不可伸长的轻绳悬挂一质量为0.2 kg的小球，小球与传送带上表面平齐但不接触。在O点右侧的P点固定一钉子，P点与O点等高。将质量为0.1 kg的小物块无初速轻放在传送带左端，小物块运动到右端与小球正碰，碰撞时间极短，碰后瞬间小物块的速度大小为1 m/s、方向水平向左。小球碰后绕O点做圆周运动，当轻绳被钉子挡住后，小球继
续绕P点向上运动。已知小物块与传送带间的动摩擦因数为0.5，重力加速度大小g＝10 m/s2。
(1)求小物块与小球碰撞前瞬间，小物块的速度大小；
(2)求小物块与小球碰撞过程中，两者构成的系统损失的总动能；
(3)若小球运动到P点正上方，绳子不松弛，求P点到O点的最小距离。
答案：(1)5 m/s　(2)0.3 J　(3)0.2 m
解析：
(1)设小物块的质量为m，传送带左右两端的距离为L，小物块与传送带间的动摩擦因数为μ，小物块在传送带上加速时的加速度大小为a，由牛顿第二定律有μmg＝ma
设小物块到达传送带最右端时的速度大小为v，假设小物块在传送带上一直加速，由运动学公式有v2＝2aL
联立并代入数据得v＝6 m/s
由于v>5 m/s，故假设不成立，小物块到达传送带右端前已经与传送带共速，故小物块与小球碰撞前瞬间的速度大小为v1＝5 m/s。
解析：
(2)设小球的质量为M，碰撞后小物块与小球的速度大小分别为v2、v3，碰撞过程中两者构成的系统损失的总动能为ΔEk，对小物块与小球碰撞过程，由动量守恒定律得mv1＝－mv2＋Mv3
小物块与小球碰撞过程中，系统损失的总动能为
解析：
(3)经分析知，小球到达P点正上方绳子拉力刚好为零时，小球绕P点运动的半径最大，P点到O点距离最小，设这种情况下小球运动到P点正上方的速度大小为v4，P点到O点的距离为x，绳子的长度为l，小球运动到P点正上方时，结合牛顿第二定律和向心加速度公式有
耗散力作用模型
图例
(A与地面的接触面光滑)
(B与地面的接触面光滑)
(a、b与导轨光滑接触)
规律
方法 相当于完全非弹性碰撞，系统动量守恒，系统损失的动能转化为内能或电能；共速时，系统损失的动能最大
练1 (2025·北京海淀区模拟)如图甲所示，光滑的水平地面上放着一个足够长的长木板，t＝0时，一质量为m的滑块以初速度v0滑上长木板，两者的v-t图像如图乙所示，当地的重力加速度为g，下列说法正确的是 (　　)
C
解析：
解析：
热点题型2　应用“三大观点”解决含弹簧的综合问题
(1)小球到达P点时，小球及方形物体相对于地面的
速度大小v1、v2；
(2)弹簧弹性势能最大时，b的速度大小vb及弹性势能的最大值Epm。
答案：
解析：
解析：
解析：
保守力作用模型
图例(接触面
都光滑)
规律方法 (1)水平方向的分动量守恒
(2)系统减少的动能转化为势能(弹性势能、重力势能或电势能)
过程特点 (1)共速时，系统动能最小、势能最大
(2)分离时，相当于弹性碰撞
练2 (多选)(2025·河北邯郸模拟)如图所示，光滑水平面上质量为2M的物体A以速度v向右匀速滑动，质量为M的物体B左端与轻质弹簧连接并静止在光滑水平面上，在物体A与弹簧接触后，以下判断正确的是 (　　)
AD
解析：
解析：
“模板思维法”解决多过程力学综合问题
仔细审题，获取、提炼信息 感悟规律 标准写式
[例] 如图所示，水平地面上有一个高H＝0.4 m的水平台面，台面上竖直放置
、水平光滑直轨道BC、四分之一圆周光滑细圆管道CD和半圆形光滑轨道DEF，它们平滑连接，其中管道CD的半径r＝0.1 m、圆心在O1点，轨道DEF的半径R＝ [1]动能定理 mgh－μmg cos θ·
粗糙直轨道AB[1]
倾角θ ＝37°的
仔细审题，获取、提炼信息 感悟规律 标准写式
0.2 m、圆心在O2点，O1、D、O2和F点均处在同一水平线上。小滑块从轨道AB上距台面高为h的P点静止下滑，与静止在轨道BC上等质量的小球 ，碰后小球经管道CD、轨道DEF从F点竖直向下运动，与正下方固定在直杆上的三棱柱G碰撞，
，大小与碰前相同，最终落在地面上Q点，已知 ，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2。 [2]动量守恒、机械能守恒
发生弹性碰撞[2]
碰后速度方向水
平向右[3]
小滑块与轨道AB间的动摩擦因数μ＝[4]
仔细审题，获取、提炼信息 感悟规律 标准写式
(1)若小滑块的初始高度h＝0.9 m，求小滑块到达B点时速度v0的大小；
(2)若小球能完成整个运动过程，求h的最小值hmin； [3]小球做平抛运动 水平方向x＝vGt，
竖直方向h′＝
[4]应用动能定理求解
仔细审题，获取、提炼信息 感悟规律 标准写式
(3)若小球 ，且三棱柱G的位置上下可调，求落地点Q与F点的水平距离x的最大值xmax。 [5]小球的重力恰好提供向心力
恰好能过最高点E[5]
点破解题关键 尝试规范解答
解答本题的5个关键技巧：
(1)小滑块沿AB轨道滑至B点，应用动能定理求解小滑块到达B点时的速度更快捷；
(2)小球能完成整个运动过程时，小滑块到达B点时的最小速度为vBmin＝
答案：(1)4 m/s　(2)0.45 m　(3)0.8 m
解析：(1)小滑块在AB轨道上运动，由动能定理有
点破解题关键 尝试规范解答
(2)小滑块与小球在轨道BC上发生弹性碰撞，系统动量守恒、机械能守恒；
小滑块与小球发生弹性碰撞，设碰撞后小滑块与小球速度分别为vA、vB，在碰撞中有
点破解题关键 尝试规范解答
(3)小球从C点到E
点、E点到三棱柱G过程中机械能守恒；
点破解题关键 尝试规范解答
(4)小球恰好能过E点说明小球运动至E点时重力恰好提供向心力；
(5)小球离开三棱柱G后做平抛运动，构建数学模型(二次函数)求极值。
(1)B到达P点的速度v1；
(2)t1时间内B移动的距离xB；
(3)恒力作用的时间t2。
答案：
解析：
解析：
两者共速前的过程系统始终动量守恒，根据动量守恒则有
解析：
[真题提升2] (2024·山东卷)如图甲所示，质量为M的轨道静止在光滑水平面上，轨道水平部分的上表面粗糙，竖直半圆形部分的表面光滑，两部分在P点平滑连接，Q为轨道的最高点。质量为m的小物块静置在轨道水平部分上，与水平轨道间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。已知轨道半圆形部分的半径R＝0.4 m，重力加速度大小g＝10 m/s2。
(1)若轨道固定，小物块以一定的初速度沿轨道运动到Q点时，受到轨道的弹力大小等于3mg，求小物块在Q点的速度大小v；
(2)若轨道不固定，给轨道施加水平向左的推力F，小物块处在轨道水平部分时，轨道的加速度a与F对应关系如图乙所示。
①求μ和m；
②初始时，小物块静置在轨道最左端，给轨道施加水平向左的推力F＝8 N，当小物块到P点时撤去F，小物块从Q点离开轨道时相对地面的速度大小为7 m/s，求轨道水平部分的长度L。
答案：(1)4 m/s　(2)①0.2　1 kg　②4.5 m
解析：
解析：
联立以上各式可得M＝1 kg，m＝1 kg，μ＝0.2。
②由图乙可知，当F＝8 N时，轨道的加速度为6 m/s2，小物块的加速
解析：
度为a2＝μg＝2 m/s2
当小物块运动到P点时，经过t0时间，则轨道有v1＝a1t0
小物块有v2＝a2t0
在这个过程中系统机械能守恒有
解析：