16、学科素养提升——力学常见模型（二）-【名师伴你行】2023高考物理二轮复习专题训练教师用书课件PPT（新高考）

学科素养提升——力学常见模型(二) 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 模型1　轻弹簧模型 来源 图例 考向 模型核心归纳 2021·山东卷第18题 动能定理、能量守恒定律 (1)力学特征:因软质弹簧的形变发生过程需要一段时间,在瞬间内形变量可以认为不变,因此,在分析瞬时变化时,可以认为弹簧的弹力不突变. (2)过程分析:弹簧的弹力是一种由形变决定大小和方向的力.当题目中出现弹簧时,首先要注意弹力的大小与方向要与形变相对应,从弹簧的形变分析入手,先确定弹簧原长位置、现长位置、平衡位置等,找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系,分析形变所对应的弹力大小、方向,结合物体受其他力的情况来分析物体运动状态. 2019·江苏卷第8题 受力分析、弹力及弹性势能、动能定理、摩擦力做功 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 来源 图例 考向 模型核心归纳 2019·全国卷Ⅲ第25题 动量守恒定律、匀变速直线运动、牛顿第二定律 (3)功能关系:在求弹簧的弹力做功时,该变力随形变量为线性变化,可以先求平均力,再用功的定义进行计算,也可根据动能定理和功能关系求解.同时要注意弹力做功等于弹性势能增量的负值,因此在求弹力的功或弹性势能的变化量时,一般从能量的转化与守恒的角度来求解. 2016·全国卷Ⅱ第25题 圆周运动、牛顿第二定律、机械能守恒定律、功能关系 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 [真题调查] [典例]　[2021山东卷]如图所示,三个质量均为m的小物块A、B、C,放置在水平地面上,A紧靠竖直墙壁,一劲度系数为k的轻弹簧将A、B连接,C紧靠B,开始时弹簧处于原长,A、B、C均静止.现给C施加一水平向左、大小为F的恒力,使B、C一起向左运动,当速度为零时,立即撤去恒力,一段时间后A离开墙壁,最终三物块都停止运动.已知A、B、C与地面间的滑动摩擦力大小均为f,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,弹簧始终在弹性限度内.(弹簧的弹性势能可表示为:Ep＝kx2,k为弹簧的劲度系数,x为弹簧的形变量) 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 (1)求B、C向左移动的最大距离x0和B、C分离时B的动能Ek; (2)为保证A能离开墙壁,求恒力的最小值Fmin; (3)若三物块都停止时B、C间的距离为xBC,从B、C分离到B停止运动的整个过程,B克服弹簧弹力做的功为W.通过推导比较W与fxBC的大小; (4)若F＝5f,请在所给坐标系中,画出C向右运动过程中加速度a随位移x变化的图像,并在坐标轴上标出开始运动和停止运动时的a、x值(用f、k、m表示),不要求推导过程.以撤去F时C的位置为坐标原点,水平向右为正方向. 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 [思维规范] 对象模型:轻弹簧与物块组成的系统. 思路点拨:解答本题的关键是根据功能关系、能量守恒,分析运动过程以及各物体运动状态,同时需要根据所给条件列出弹性势能表达式进行求解.第三问是本题的亮点,需要分对象列出动能定理表达式,推导并进行比较. 对应规律:功能关系、能量守恒定律、动能定理、受力平衡. 规范答题:(1)从开始到B、C向左移动到最大距离的过程中,以B、C和弹簧为研究对象,由功能关系得Fx0-2fx0＝k 弹簧恢复原长时B、C分离,从弹簧最短到B、C分离 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 由能量守恒得k＝2fx0＋2Ek 联立方程解得x0＝,Ek＝. (2)当A刚要离开墙时,设弹簧的伸长量为x,以A为研究对象,由平衡条件得kx＝f 若A刚要离开墙壁时B的速度恰好等于零,这种情况下恒力为最小值Fmin,从弹簧恢复原长到A刚要离开墙的过程中,以B和弹簧为研究对象 由能量守恒得Ek＝kx2＋fx 结合第(1)问结果可知Fmin＝ 3± f 根据题意舍去Fmin＝ 3- f,所以恒力的最小值为Fmin＝ 3＋ f. 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 (3)从B、C分离到B停止运动,设B的路程为xB,C的位移为xC,以B为研究对象 由动能定理得-W-fxB＝0-Ek 以C为研究对象,由动能定理得-fxC＝0-Ek 由B、C的运动关系得xB＞xC-xBC 联立可知W＜fxBC. 第1页 （新）高考二轮复习·物理　 (4)小物块B、C向左运动过程中,由动能定理得5fx1-2fx1-k＝0 解得撤去恒力瞬间弹簧弹力为kx1＝6f 则坐标原点的加速度为a1＝＝＝ 之后C开始向右运动过程(B、C系统未脱离弹簧)加速度为a＝ 可知加速度随位移x为线性关系,随着弹簧逐渐恢复原长,x减小,a减小,弹簧恢复原长时,B和C分离,之后C的加速度为a2＝-,水平向左 从撤去恒力之后到弹簧恢复原长,以B、C为研究对象 由动能定理得k-2fx1＝·2mv2 脱离弹簧瞬间后C的速度为v 第1页 （新）高考二轮复