压轴题04 力学三大观点的综合应用-2023年高考物理压轴题专项训练（新高考专用）

压轴题04 力学三大观点的综合应用 目录 一，考向分析 1 二．题型及要领归纳 2 热点题型一 应用三大动力学观点创新解决经典模型问题 2 热点题型二 应用三大动力学观点解决多过程问题 5 热点题型三 借助碰撞、爆炸等模型综合考察能量观、动量观及运动观 8 三．压轴题速练 13 一，考向分析 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)。 5.本专题的核心问题与典型模型的表现形式 (1)直线运动：水平面上的直线运动、斜面上的直线运动、传送带上的直线运动。 (2)圆周运动：绳模型圆周运动、杆模型圆周运动、拱形桥模型圆周运动。 (3)平抛运动：与斜面有关的平抛运动、与圆轨道有关的平抛运动。 6.本专题的常见过程与情境 7.应对策略 (1)力的观点解题：要认真分析运动状态的变化，关键是求出加速度。 (2)两大定理解题：应确定过程的初、末状态的动量(动能)，分析并求出过程中的冲量(功)。 (3)过程中动量或机械能守恒：根据题意选择合适的初、末状态，列守恒关系式，一般这两个守恒定律多用于求某状态的速度(率)。 8.力学三大观点对比 力学三大观点 对应规律 表达式 动力学观点 牛顿第二定律 F合＝ma 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 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 动量守恒定律 p1＋p2＝p1′＋p2′ 9.选用原则 (1)当物体受到恒力作用做匀变速直线运动(曲线运动某一方向可分解为匀变速直线运动)，涉及时间与运动细节时，一般选用动力学方法解题. (2)当涉及功、能和位移时，一般选用动能定理、机械能守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题，题目中出现相对位移(摩擦生热)时，应优先选用能量守恒定律. (3)不涉及物体运动过程中的加速度而涉及物体运动时间的问题，特别是对于打击类问题，因时间短且冲力随时间变化，应用动量定理求解. (4)对于碰撞、爆炸、反冲、地面光滑的板—块问题，若只涉及初、末速度而不涉及力、时间，应用动量守恒定律求解. 二．题型及要领归纳 热点题型一 应用三大动力学观点创新解决经典模型问题 【例1】（2022·全国乙卷·T25）如图（a），一质量为m的物块A与轻质弹簧连接，静止在光滑水平面上：物块B向A运动，时与弹簧接触，到时与弹簧分离，第一次碰撞结束，A、B的图像如图（b）所示。已知从到时间内，物块A运动的距离为。A、B分离后，A滑上粗糙斜面，然后滑下，与一直在水平面上运动的B再次碰撞，之后A再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同。斜面倾角为，与水平面光滑连接。碰撞过程中弹簧始终处于弹性限度内。求 (1)第一次碰撞过程中，弹簧弹性势能的最大值； (2)第一次碰撞过程中，弹簧压缩量的最大值； (3)物块A与斜面间的动摩擦因数。 【命题意图】　本题考查动量守恒定律、动能定理、牛顿第二定律、匀变速直线运动规律等． 【压轴题透析】　本题为典型的多过程问题，涉及力学三大规律.解题关键是将这个复杂过程进行拆分：①弹簧碰撞现象，根据动量守恒定律、能量守恒定律确定弹簧弹性势能的最大值；②物块B向左与物块A作用时二者的位移差等弹簧压缩量的最大值，物块A的位移题目已经给出，物块B位移的求解是本题的难点，物块B向左做加速度增大的减速直线运动，求解其位移有三种如题方式，第一种由牛顿运动定律如题结合微元法思想求解；第二种从动量守恒定律入题结合速度时间图像求位移的思想求解，第三种仍然从动量守恒定律入题借助人船模型思想求解。③物块A、B的弹性碰撞过程，遵守动量守恒定律以及机械能守恒定律，确定碰撞后的速度再结合题目中“再次滑上斜面，达到的最高点与前一次相同”一条件确定物块A两次冲上斜面的速度相同，同时也可以求出物块A第一次返回斜面底端的速度大小，然后根据牛顿运动定律或动能定理求解； 类比人船模型 设某时刻,A、B的速度分别为vA、vB。由动量守恒定律有 式中，为弹簧压缩至最短时的速度。在A、B相互作用过程中,该式恒成立。亦即上述方程每时每刻均成立，则平均动量守恒，即 因此，在0~to内，有 已知,则。当弹簧压缩至最短时 压缩量设某时刻,A、B的速度分别为vA、vB。由动量守恒定律有 变形为 考查小段时间，有，如下图有累积求和变换得 在图中 压缩量 热点