10 专题二 第10讲　力学三大观点的综合应用（教师用书）-【正禾一本通】2023高考物理高三二轮专题复习高效讲义（老高考）

第10讲　力学三大观点的综合应用　► 对应学生用书P40 [命题规律]　1.命题角度：(1)应用力学三大观点解决多过程问题；(2)板－块模型中力学三大观点的应用。2.常考题型：计算题。 核心考点1　应用力学三大观点解决多过程问题 【突破核心知识】 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 物体做匀变速直线运动，涉及到运动细节 匀变速 直线运 动规律 v＝v0＋at x＝v0t＋at2 v2－v02＝2ax等 能量 观点 动能定理 W合＝ΔEk 涉及到做功与能量转换 机械能守 恒定律 Ek1＋Ep1＝ Ek2＋Ep2 功能关系 WG＝－ΔEp等 能量守 恒定律 E1＝E2 动量 观点 动量定理 I合＝p′－p 只涉及初末速度、力、时间而不涉及位移、功 动量守 恒定律 p1＋p2＝ p1′＋p2′ 只涉及初末速度而不涉及力、时间 【练透必考角度】 1．(2021·浙江6月选考)如图所示，水平地面上有一高H＝0.4 m的水平台面，台面上竖直放置倾角θ＝37°的粗糙直轨道AB、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＝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上等质量的小球发生弹性碰撞，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，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AB间的动摩擦因数μ＝，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2。 (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)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xmax。 解析：(1)小滑块在AB轨道上运动 mgh－μmgcos θ·＝mv02， 代入数据解得v0＝＝4 m/s； (2)设小滑块滑至B点时的速度为vB，小滑块与小球碰撞后速度分别为v1、v2，碰撞过程中动量守恒，机械能守恒，因此有 mvB＝mv1＋mv2， mvB2＝mv12＋mv22， 解得v1＝0，v2＝vB， 小球沿CDEF轨道运动，在最高点可得 mg＝m， 从C点到E点由机械能守恒可得 mvEmin2＋mg(R＋r)＝mvBmin2， 其中vBmin＝， 解得hmin＝0.45 m； (3)设F点到G点的距离为y，小球从E点到Q点的运动，由动能定理可得 mg(R＋y)＝mvG2－mvEmin2， 由平抛运动规律可得x＝vGt， H＋r－y＝gt2， 联立可得水平距离为 x＝2， 由数学知识可得，当0.5－y＝0.3＋y时，x有最大值，最大值为xmax＝0.8 m。 答案：(1)4 m/s　(2)0.45 m　(3)0.8 m 核心考点2　应用力学三大观点解决板—块模型问题 【突破核心知识】 1．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。 2．滑块与木板达到相同速度时应注意摩擦力的大小和方向是否发生变化。 3．应注意区分滑块、木板各自的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)。 【练透必考角度】 2．如图所示，水平面上有一长为L＝14.25 m的凹槽，长为l＝ m、质量为M＝2 kg的平板车停在凹槽最左端，上表面恰好与水平面平齐。水平轻质弹簧左端固定在墙上，右端与一质量为m＝4 kg的小物块接触但不连接。用一水平力F缓慢向左推小物块，当力F做功W＝72 J时突然撤去力F。已知小物块与平板车之间的动摩擦因数为μ＝0.2，其他摩擦不计，g取10 m/s2，平板车与凹槽两端的碰撞均为弹性碰撞，且碰撞时间极短，可以忽略不计。求： (1)小物块刚滑上平板车时的速度大小； (2)平板车第一次与凹槽右端碰撞时的速度大小； (3)小物块离开平板车时平板车右端到凹槽右端的距离。 解析：(1)由题知W＝mv02， 解得v0＝6 m/s； (2)物块滑上平板车后，假设平板车与凹槽右端碰撞前已与物块共速，由动量守恒得mv0＝(M＋m)v1 设物块在平板车上滑动的距离为l1，对此过程由动能定理得 μmgl1＝mv02－(M＋m)v12， 解得v1＝4 m/s，l1＝3 m， 设达到共速v1时平板车的位移为x1