专题04 力学三大观点的综合应用-2022年高考物理二轮攻关夺分宝典——压轴题特训

专题04 力学三大观点的综合应用 目录 【专题解读】 1 【高考真题分析】 1 【真题感悟】 6 【最新考向解密】 7 1.力学三大观点解决多过程问题 7 2应用力学三大观点解决板—块模型问题 9 【专题解读】 1.本专题是力学三大观点在力学中的综合应用,高考中本专题将作为计算题压轴题的形式命题。 2.熟练应用力学三大观点分析和解决综合问题。 3.用到的知识、规律和方法有:动力学观点(牛顿运动定律、运动学规律);动量观点(动量定理和动量守恒定律);能量观点(动能定理、机械能守恒定律、功能关系和能量守恒定律)。 【高考真题分析】 【例1】(2021·浙江高考真题)如图所示,水平地面上有一高的水平台面,台面上竖直放置倾角的粗糙直轨道、水平光滑直轨道、四分之一圆周光滑细圆管道和半圆形光滑轨道,它们平滑连接,其中管道的半径、圆心在点,轨道的半径、圆心在点,、D、和F点均处在同一水平线上。小滑块从轨道上距台面高为h的P点静止下滑,与静止在轨道上等质量的小球发生弹性碰撞,碰后小球经管道、轨道从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,碰后速度方向水平向右,大小与碰前相同,最终落在地面上Q点,已知小滑块与轨道间的动摩擦因数,,。 (1)若小滑块的初始高度,求小滑块到达B点时速度的大小; (2)若小球能完成整个运动过程,求h的最小值; (3)若小球恰好能过最高点E,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。 【必备知识】本题考查的知识点为机械能守恒定律、动能定理、动量守恒定律、圆周平抛的规律等。 【关键能力】本题主要考察的关键能力是:(1)模型构建能力:要求能根据题目所给信息,建立直线圆周与平抛组合运动模型。(2)推理论证能力:根据机械能守恒定律、动量守恒、动能定理、圆周平抛的规律推理得出结论。 【例2】(2019年高考全国1卷物理 第25题)竖直面内一倾斜轨道与一足够长的水平轨道通过一小段光滑圆弧平滑连接,小物块B静止于水平轨道的最左端,如图(a)所示.t=0时刻,小物块A在倾斜轨道上从静止开始下滑,一段时间后与B发生弹性碰撞(碰撞时间极短);当A返回到倾斜轨道上的P点(图中未标出)时,速度减为0,此时对其施加一外力,使其在倾斜轨道上保持静止.物块A运动的v t图象如图(b)所示,图中的v1和t1均为未知量.已知A的质量为m,初始时A与B的高度差为H,重力加速度大小为g,不计空气阻力. (1)求物块B的质量; (2)在图(b)所描述的整个运动过程中,求物块A克服摩擦力所做的功; (3)已知两物块与轨道间的动摩擦因数均相等.在物块B停止运动后,改变物块与轨道间的动摩擦因数,然后将A从P点释放,一段时间后A刚好能与B再次碰上.求改变前后动摩擦因数的比值. 【必备知识】本题考查的知识点机械能守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律、动能定理等。 【关键能力】(1)理解能力:要求能根据题设情境正确对滑块进行运动和受力分析。 (2)推理论证能力:根据滑块的运动特点应用三大动力学观点求解。 (3)模型构建能力:根据问题情境,建立滑块质点模型、斜面模型、碰撞模型及匀变速直线运动模型。 【例3】一质量为m=2000 kg的汽车以某一速度在平直公路上匀速行驶。行驶过程中,司机忽然发现前方100 m处有一警示牌。立即刹车。刹车过程中,汽车所受阻力大小随时间变化可简化为图(a)中的图线。图(a)中,0~t1时间段为从司机发现警示牌到采取措施的反应时间(这段时间内汽车所受阻力已忽略,汽车仍保持匀速行驶),t1=0.8 s;t1~t2时间段为刹车系统的启动时间,t2=1.3 s;从t2时刻开始汽车的刹车系统稳定工作,直至汽车停止,已知从t2时刻开始,汽车第1 s内的位移为24 m,第4 s内的位移为1 m。 (1)在图(b)中定性画出从司机发现警示牌到刹车系统稳定工作后汽车运动的v-t图线; (2)求t2时刻汽车的速度大小及此后的加速度大小; (3)求刹车前汽车匀速行驶时的速度大小及t1~t2时间内汽车克服阻力做的功;司机发现警示牌到汽车停止,汽车行驶的距离约为多少(以t1~t2时间段始末速度的算术平均值替代这段时间内汽车的平均速度)? 【必备知识】本题考查的知识点运动学公式、动量定理、动能定理等。 【关键能力】本题综合考查了匀变速直线运动中的“刹车问题”;变力的冲量求解问题;变力做功的求解问题等。刹车过程中的综合性问题不仅包含直线运动的相关知识,而且还涉及力学的知识,如牛顿运动定律、动量定理、动能定理等.分析问题时,应该注意知识的综合性,从最基本的入手,个个击破。 【真题感悟】 1.通过近几年真题的分析可以发现对于三大动力学观点的综合考查多涉及复杂问题情境,要求考生能有清晰的运动观、相互作用观、能量观以及构建模型示意图和拆分物理过程