高考物理二轮复习能量和动量专题八三大观点在力学中的应用课件（41页PPT）

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专题八　三大观点在力学中的应用
[专题复习定位]
1．会应用力学三大观点分析碰撞问题。　2.会应用力学三大观点分析板块模型。
高考真题再现
命题点1　三大观点分析力学中的碰撞问题
1．(2025·河北卷，T14)如图，一长为2 m的平台，距水平地面高度为1.8 m。质量为0.01 kg的小物块以3 m/s的初速度从平台左端水平向右运动。物块与平台、地面间的动摩擦因数均为0.2，物块视为质点，不考虑空气阻力，重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物块第一次落到地面时距平台右端的水平距离。
答案：0.6 m　
(2)若物块第一次落到地面后弹起的最大高度为0.45 m，物块从离开平台到弹起至最大高度所用时间共计1 s。求物块第一次与地面接触过程中，所受弹力冲量的大小，以及物块弹离地面时水平速度的大小。
IN－mgΔt＝mvy2－m(－vy1)，vy1＝gt1
解得IN＝0.1 N·s
取水平向右为正，在水平方向有
－μNΔt＝mvx′－mvx，IN＝NΔt
解得vx′＝－1 m/s
由于物体水平方向速度减为0后，不再受摩擦力，故物块弹离地面的水平速度为0。
答案：0.1 N·s　0
2．(2024·黑吉辽卷，T14)如图，高度h＝0.8 m的水平桌面上放置两个相同物块A、B，质量mA＝mB＝0.1 kg。A、B间夹一压缩量Δx＝0.1 m的轻弹簧，弹簧与A、B不拴接。同时由静止释放A、B，弹簧恢复原长时A恰好从桌面左端沿水平方向飞出，水平射程xA＝0.4 m；B脱离弹簧后沿桌面滑行一段距离xB＝0.25 m后停止。A、B均视为质点，重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)脱离弹簧时A、B的速度大小vA和vB；
答案：1 m/s　1 m/s　
(2)物块与桌面间的动摩擦因数μ；
答案：0.2　
(3)整个过程中，弹簧释放的弹性势能ΔEp。
答案：0.12 J
3.(2024·湖北卷，T14)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0.10 kg的小物块无初速度轻放在传送带左端，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g取10 m/s2。
(1)求小物块与小球碰撞前瞬间，小物块的速度大小。
答案：5 m/s　
(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。
答案：0.3 J　
(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：0.2 m
命题点2　三大观点分析力学中的“板块模型”
4．(2024·山东卷，T17)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g取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；
答案：4 m/s　
(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的速度大小为7 m/s。求轨道水平部分的长度L。
答案：①0.2　1 kg　②4.5 m
题型分类讲练
题型一　三大观点分析力学中的碰撞问题
1．从研究对象上看
(1)若多个物体的运动状态不同，则一般不宜对多个物体整体应用牛顿运动定律。
(2)若研究对象为单个物体，则不能用动量观点中的动量守恒定律。
(3)若研究对象为多物体系统，且系统内的物体与物体间有相互作用，一般用“守恒定律”去解决问题，但必须注意研究对象是否满足定律的守恒条件。
2．从研究过程上看
(1)凡涉及瞬间状态的分析和运动性质的分析，则必须要用动力学观点。
(2)凡涉及复杂的直线或曲线运动问题，一般要用能量观点或动量观点。
(3)凡涉及短暂的相互作用问题优先考虑用动量定理。
(4)凡涉及碰撞、爆炸、反冲等问题，一般应用动量守恒定律。
3．从所涉及的物理量看
(1)如果涉及加速度的问题，则一般要用牛顿运动定律。
(2)如果涉及运动时间或作用时间的问题，则一般优先考虑用动量定理，其次考虑用牛顿运动定律。
(3)如果涉及运动的位移或路程的问题，则一般优先考虑用功能关系，其次再考虑用牛顿运动定律。
(4)如果涉及初、末速度的问题，则一般优先考虑用功能关系，其次考虑用动量观点，最后再考虑用牛顿运动定律。
　 如图所示，小球B静止在光滑的水平台面上，台面距离地面的高度h＝0.8 m。小球A以速度v0＝4 m/s向着B运动并发生正碰，之后A和B先后从台面水平抛出，落到地面上时的落点分别为a和b，测得a、b之间的距离x＝1.20 m。已知两个小球A和B的质量相同，g取10 m/s2。
(1)小球A、B落到地面上的时间分别为多少？
答案：均为0.4 s　
(2)正碰后小球A、B的速度分别为多大？
解析：设小球A、B的质量均为m，正碰后的速度分别为v1、v2，由动量守恒定律有mv0＝mv1＋mv2
在平抛运动中的水平方向上有位移关系
v2t－v1t＝1.2 m
联立解得v1＝0.5 m/s，v2＝3.5 m/s。
答案：0.5 m/s　3.5 m/s
　(2025·辽宁普通高中一模)如图所示，水平轻弹簧的右端固定在水平面右侧的一个固定挡板上，一长L＝0.45 m的轻绳，一端固定于O点，另一端系一个质量m1＝0.4 kg的球。当球在竖直方向静止时，球对水平桌面的作用力刚好为零。现将球提起使轻绳处于水平位置时无初速度释放。当球m1摆至最低点时，恰与放在桌面上的质量m2＝2.0 kg的小铁球正碰，碰后m1小球被弹回的最高点距地面h＝0.2 m，若不计空气阻力，m2与水平面MN间的动摩擦因数为0.1，其他段光滑，M、N两点间距离s＝0.25 m，g取10 m/s2，求：
(1)碰撞后m2的速度大小；
答案：1 m/s　
(2)两球碰撞是否为弹性碰撞；
答案：两球碰撞是弹性碰撞
(3)弹簧最大的弹性势能Ep大小。
答案：0.5 J
题型二　三大观点分析力学中的“板块模型”
　 如图所示，在光滑的水平面上有一质量M＝4 kg的平板车，小车右端固定一竖直挡板，挡板的质量不计，一轻质弹簧右端固定在挡板上，在平板车左端P处有一可以视为质点的小滑块，其质量m＝2 kg。平板车上表面Q点的左侧粗糙，右侧光滑，PQ间的距离L＝10 m。某时刻平板车以v1＝1 m/s的速度向左滑行，同时小滑块以v2＝8 m/s的速度向右滑行。一段时间后，小滑块与平板车达到相对静止，此时小滑块与Q点相距d＝5 m，g取10 m/s2。求：
(1)小滑块与平板车相对静止时的速度v；
解析：设M、m共同速度为v，取水平向右为正方向，由动量守恒定律有mv2－Mv1＝(M＋m)v
解得v＝2 m/s
方向水平向右。
答案：2 m/s，方向水平向右　
(2)小滑块与平板车之间的动摩擦因数μ；
答案：见解析
(3)弹簧可能获得的最大弹性势能Ep。
答案：18 J
(1)A滑到B底端时，B向左滑动的距离xB；
解析：A、B系统水平方向上动量守恒，有
mAvA＝mBvB
所以A滑到B底端过程中有mAxA＝mBxB
又xA＋xB＝d
解得xA＝4 m，xB＝2 m。
答案：2 m　
(2)A滑上C时A的速度大小v0；
答案：4 m/s　
(3)为使A不从C上滑下，C的最小长度L。
答案：2 m