2023届高考物理二轮复习学案：专题2能量和动量第4课时三大观点在力学中的综合应用

专题2 能量和动量 第4课时 三大观点在力学中的综合应用 专题2 能量和动量 第4课时 三大观点在力学中的综合应用 1.力学解题的三大观点 分类 规律 数学表达式 动力学观点 力的瞬时作用 牛顿第二定律 F合＝ma 牛顿第三定律 F＝－F′ 能量观点 力的空间积累作用 动能定理 W合＝Ek2－Ek1 机械能守恒定律 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2 动量观点 力的时间积累作用 动量定理 F合t＝mv′－mv 动量守恒定律 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 2.选用原则 (1)单个物体：宜选用动量定理、动能定理和牛顿运动定律．若其中涉及时间的问题，应选用动量定理；若涉及位移的问题，应选用动能定理；若涉及加速度的问题，只能选用牛顿第二定律． (2)多个物体组成的系统：优先考虑两个守恒定律，若涉及碰撞、爆炸、反冲等问题，应选用动量守恒定律，然后再根据能量关系分析解决． 3．系统化思维方法 (1)对多个物理过程进行整体思维，即把几个过程合为一个过程来处理，如用动量守恒定律解决比较复杂的运动． (2)对多个研究对象进行整体思维，即把两个或两个以上的独立物体合为一个整体进行考虑，如应用动量守恒定律时，就是把多个物体看成一个整体(或系统)． 例1、(2022·广东高考)某同学受自动雨伞开伞过程的启发，设计了如图所示的物理模型。竖直放置在水平桌面上的滑杆上套有一个滑块，初始时它们处于静止状态。当滑块从A处以初速度v0为10 m/s向上滑动时，受到滑杆的摩擦力f为1 N，滑块滑到B处与滑杆发生完全非弹性碰撞，带动滑杆离开桌面一起竖直向上运动。已知滑块的质量m＝0.2 kg，滑杆的质量M＝0.6 kg，A、B间的距离l＝1.2 m，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。求： (1)滑块在静止时和向上滑动的过程中，桌面对滑杆支持力的大小N1和N2； (2)滑块碰撞前瞬间的速度大小v； (3)滑杆向上运动的最大高度h。 预测1、如图甲所示，在光滑水平面上有A、B、C三个小球，A、B两球分别用水平轻杆通过光滑铰链与C球连接，两球间夹有劲度系数足够大、长度可忽略的压缩轻弹簧，弹簧与球不相连。固定住C球，释放弹簧，球与弹簧分离瞬间杆中弹力大小F＝10 N。已知A、B两球的质量均为m1＝0.2 kg，C球的质量m2＝0.4 kg，杆长L＝1.0 m，弹簧在弹性限度内。 (1)求弹簧释放时的弹性势能Ep； (2)若C球不固定，求释放弹簧后C球的最大速度v； 例2、(2022·浙江6月选考)如图所示，在竖直面内，一质量m的物块a静置于悬点O正下方的A点，以速度v逆时针转动的传送带MN与直轨道AB、CD、FG处于同一水平面上，AB、MN、CD的长度均为l。圆弧形细管道DE半径为R，EF在竖直直径上，E点高度为H。开始时，与物块a相同的物块b悬挂于O点，并向左拉开一定的高度h由静止下摆，细线始终张紧，摆到最低点时恰好与a发生弹性正碰。已知m＝2 g，l＝1 m，R＝0.4 m，H＝0.2 m，v＝2 m/s，物块与MN、CD之间的动摩擦因数μ＝0.5，轨道AB和管道DE均光滑，物块a落到FG时不反弹且静止。忽略M、B和N、C之间的空隙，CD与DE平滑连接，物块可视为质点，重力加速度g取10 m/s2。 (1)若h＝1.25 m，求a、b碰撞后瞬时物块a的速度v0的大小； (2)物块a在DE最高点时，求管道对物块的作用力FN与h间满足的关系； 预测2、一玩具厂家设计了一款玩具，模型如下．游戏时玩家把压缩的弹簧释放后使得质量m＝0.2 kg的小弹丸A获得动能，弹丸A再经过半径R0＝0.1 m的光滑半圆轨道后水平进入光滑水平平台，与静止的相同的小弹丸B发生碰撞，并在黏性物质作用下合为一体．然后从平台O点水平抛出，落于水平地面上设定的得分区域．已知压缩弹簧的弹性势能范围为0≤Ep≤4 J，距离抛出点正下方O′点右方0.4 m处的M点为得分最大值处，小弹丸均看作质点． (1)要使得分最大，玩家释放弹簧时的弹性势能应为多少？ (2)得分最大时，小弹丸A经过圆弧最高点时对轨道的压力大小． (3)若半圆轨道半径R可调(平台高度随之调节)，弹簧的弹性势能范围为0≤Ep≤4 J，玩家要使得落地点离O点最远，则半径应调为多少？最远距离多大？ 例3、(2020·全国卷Ⅲ)如图，相距L＝11.5 m的两平台位于同一水平面内，二者之间用传送带相接．传送带向右匀速运动，其速度的大小v可以由驱动系统根据需要设定．质量m＝10 kg的载物箱(可视为质点)，以初速度v0＝5.0 m/s自左侧平台滑上传送带．载物箱与传送带间的动摩擦因数μ＝0.10，重力加速度取g＝10 m/s2. (1)若v＝4.0 m/s，求载物箱通过