高考物理二轮复习专题二能量与动量培优一力学三大观点的综合应用课件（49页PPT）

(共49张PPT)
[复习目标]
1.会分析力学中的多运动、多模型组合问题,会把多过程拆分为多个单过程,并会选择合适的规律进行处理。
2.会用牛顿运动定律、能量观点、动量观点分析板块模型的综合问题。
3.会用数学归纳法分析处理力学中多次碰撞的问题。
力学三大观点对比
力学三大观点 对应规律 表达式 选用原则
动力学观点 牛顿第二定律 F合=ma 求解物体某一时刻的受力及加速度时,可用牛顿第二定律列式解决,有时也可结合运动学公式列出含有加速度的关系式
匀变速直线运动规律
力学三大观点 对应规律 表达式 选用原则
能量观点 动能定理 W合=ΔEk ①在涉及位移、速度,不涉及时间时,要首先考虑选用动能定理
②在涉及相对位移问题时优先考虑能量守恒定律,即系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量,即转变为系统的内能
机械能守恒定律 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2
功能关系 WG=-ΔEp
能量守恒定律 E1=E2
力学三大观点 对应规律 表达式 选用原则
动量观点 动量定理 FΔt=mv'-mv ①在涉及时间和速度,不涉及位移和加速度时要首先考虑运用动量定理
②若研究的对象为相互作用的物体组成的系统,一般考虑用动量守恒定律去解决,注意是否符合守恒条件
③碰撞、爆炸、反冲等问题因作用时间极短,一般都可以运用动量守恒定律
动量守恒
定律 p1+p2=p'1+p'2
[例1]　(2025·河南焦作一模)如图所示,某商家为了吸引顾客而设计了一个趣味游戏,游戏轨道由一个水平直轨道ABC和一半径为R的竖直半圆光滑轨道CDE组成,水平直轨道AB段光滑,BC段粗糙。在半圆轨道圆心O左侧同一水平线上且距离O点2R处固定一个小网兜P,将原长小于AB段长度的轻弹簧水平置于AB段上,左端固定在竖直挡板上,物块1静置于B处。游戏者将物块2向左压缩弹簧到某一位置释放,若物块2与物块1碰撞后不粘连,物块1从半圆轨道最高点E飞出并落入网兜P内获一等奖,在DE圆弧段脱离轨道获二等奖,能够进入半圆轨道内获三等奖,其他情况都不能获奖。已知物块1的质量m=0.2 kg,物块2的质量m0=0.4 kg,R=0.8 m,BC=2R,两物块与粗糙水平面间的动摩擦因数均为μ=0.5,重力加速度g取10 m/s2。两物块均可视为质点。求:
[例2]　(2025·海南卷)足够长的传送带固定在竖直平面内,半径R=0.5 m,圆心角θ=53°的圆弧轨道与平台平滑连接,平台与顺时针匀速转动的水平传送带平滑连接,工件A从圆弧顶点无初速度下滑,在平台与B相碰后,合成一整体,AB随后滑上传送带,已知mA=4 kg,mB=1 kg,A、B可视为质点,AB与传送带间的动摩擦因数恒定,在传送带上运动的过程中,因摩擦生热Q=2.5 J,忽略轨道及平台的摩擦,g取10 m/s2。求:
(1)A滑到圆弧最低点时受到的支持力;
(2)A与B整个碰撞过程中损失的机械能;
(3)传送带的速度大小。
1.传送带问题的分析步骤与方法
2.划痕长度与摩擦生热的计算
若只有一个相对运动过程,划痕长度等于相对位移的大小;若有两个相对滑动过程,两过程相对位移方向相同时,划痕长度求和,相对位移方向不同时,划痕以长的为准。全过程产生的热量Q=Ffs相对(s相对是相对路程,即相对位移绝对值的和)。
1.用动力学观点解决板块模型问题的思路
2.滑块和木板组成的系统所受的合外力为零时,优先选用动量守恒定律解题;若地面不光滑或受其他外力时,需选用动力学观点解题。
3.应注意区分滑块、木板各自相对地面的位移和它们的相对位移。用运动学公式或动能定理列式时位移指相对地面的位移,求系统摩擦生热时用相对位移(或相对路程)。
[例3]　(2025·湖南常德模拟)平板小车C放在光滑水平面上,现有质量为2m的物块A和质量为m的物块B,分别以2v0和v0的初速度沿同一直线从小车的两端水平相向滑上小车,如图所示,设A、B两物块与小车的动摩擦因数分别为μ和2μ,小车的质量为3m,A、B均可视为质点。
(1)在A、B物块同时相对小车滑动过程中,A、B、C的加速度大小分别为多少
(2)为使A、B两物块不相碰,平板小车至少要多长
(3)若A、B两物块不相碰,求从开始到A、B、C均相对静止,系统由于摩擦产生的热量是多少
当两个物体之间或物体与挡板之间发生多次碰撞时,因碰撞次数较多,过程复杂,在求解多次碰撞问题时,通常可用数学归纳法求解:
先利用所学知识把前几次碰撞过程理顺,分析透彻,根据前几次数据,利用数学归纳法,可写出以后碰撞过程中对应规律或结果,通常会出现等差、等比数列,然后可以利用数学数列求和公式计算全过程的路程等数据。
[例4]　(2025·江苏卷)如图所示,在光滑水平面上,左右两列相同的小钢球沿同一直线放置。每列有n个。在两列钢球之间,一质量为m的玻璃球以初速度v0向右运动,与钢球发生正碰。所有球之间的碰撞均视为弹性碰撞。
[基础巩固练]
1.(2025·湖北宜昌二模)如图甲所示,一辆质量为M=1.5 kg的小车静止在光滑的水平面上,一质量为m的木块以一定的水平速度滑上小车,最后与小车以相同的速度运动,它们的运动速度随时间变化的图像如图乙所示。重力加速度g取10 m/s2。求:
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(1)木块的质量m;
(2)木块与小车上表面间的动摩擦因数;
(3)整个过程中系统损失的机械能。
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2.(2025·辽宁抚顺三模)一水平传送带以v=2 m/s 的速度顺时针匀速转动。如图甲所示,将物块A轻轻放到传送带左端,物块A与传送带之间的动摩擦因数μ0=0.2。传送带紧挨着右侧水平地面,地面左侧O点放一物块B,物块B与水平面间的动摩擦因数为μ,且μ随物体到O点的距离x按图乙所示的规律变化,传送带水平部分长L=1.2 m,物块A运动到水平地面上和B发生弹性碰撞,碰后B向右运动挤压弹簧,B向右运动的最大距离为d=0.5 m,物块A、B的大小可忽略,质量均为 m=0.5 kg。重力加速度g取10 m/s2。求:
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(1)A碰B前的瞬间,物块A的速度大小;
(2)A碰B后,物块B的速度大小;
(3)弹簧的最大弹性势能。
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[能力提升练]
3.(2025·四川卷)如图所示,倾角为θ的斜面固定于水平地面,斜面上固定有半径为R的半圆挡板和长为7R的直挡板。a为直挡板下端点,bd为半圆挡板直径且沿水平方向,c为半圆挡板最高点,两挡板相切于b点,de与ab平行且等长。小球乙被锁定在c点。小球甲从a点以一定初速度出发,沿挡板运动到c点与小球乙发生完全弹性碰撞,碰撞前瞬间解除对小球乙的锁定,小球乙在此后的运动过程中无其他碰撞。小球甲质量为m1,小球乙的质量为m2,两小球均可视为质点,不计一切摩擦,重力加速度大小为g。
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(1)求小球甲从a点沿直线运动到b点过程中的加速度大小;
(2)若小球甲恰能到达c点,且碰撞后小球乙能运动到e点,求小球乙与小球甲的质量比值应满足的条件;
(3)在满足(2)中质量比值的条件下,若碰撞后小球乙能穿过线段de,求小球甲初动能应满足的条件。
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4.(2025·山西太原二模)如图所示,竖直平面内倾角为θ的光滑倾斜轨道AB与圆弧形光滑管道BC平滑连接,圆弧圆心为O、半径为R,C为圆弧最高点。长木板N静止在足够长的水平台面上,N最右端静置一滑块P。滑块M从A点滑上AB,在C点与N发生弹性正碰,碰撞时间极短,P始终在N板上。已知N与水平台面间的动摩擦因数为2μ,P与N之间的动摩擦因数为μ,M刚到达C点尚未与N发生碰撞时,对BC管道的压力恰好为0。滑块均可看作质点,M、N、P的质量均为m,忽略空气阻力,重力加速度为g,求:
(1)M在A点速度的大小v0;
(2)M与N碰撞后瞬间,N速度的大小v;
(3)N与P作用过程中,P与N右端的最大距离x。
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时间极短,撞击后竖直方向速度不变,水平速度变为0。每个长度为d的货箱装有总质量为M的一批散货。若货箱之间无间隔,重力加速度为g。分装系统稳定运行后,连续装货,某段时间传感器输出的每个脉冲信号与横轴所围面积为I,如图乙,求这段时间内:
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