第6章 核心素养7 科学思维——动力学、动量和能量观点的综合应用(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)江苏专用

(对应学生用书第156页) 1．解动力学问题的三个基本观点 (1)动力学观点：运用牛顿运动定律结合运动学知识解题，可处理匀变速运动问题。 (2)能量观点：用动能定理和能量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。 (3)动量观点：用动量守恒观点解题，可处理非匀变速运动问题。用动量定理可简化问题的求解过程。 2．力学规律的选用原则 (1)如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，可用牛顿第二定律。 (2)研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时，一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移的问题)去解决问题。 (3)若研究的对象为一物体系统，且它们之间有相互作用，一般用动量守恒定律和机械能守恒定律去解决问题，但需注意所研究的问题是否满足守恒的条件。 (4)在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律，系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，即转变为系统内能的量。 (5)在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，需注意到这些过程一般均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转换，作用时间都极短，因此用动量守恒定律去解决。 [示例]　(20分)如图所示，在光滑水平桌面EAB上有质量为M＝0.2 kg的小球P和质量为m＝0.1 kg的小球Q，P、Q之间压缩一轻弹簧(轻弹簧与两小球不拴接)，桌面边缘E处放置一质量也为m＝0.1 kg的橡皮泥球S，在B处固定一与水平桌面相切的光滑竖直半圆形轨道。释放被压缩的轻弹簧，P、Q两小球被轻弹簧弹出，小球P与弹簧分离后进入半圆形轨道，恰好能够通过半圆形轨道的最高点C；小球Q与弹簧分离后与桌面边缘的橡皮泥球S碰撞后合为一体飞出，落在水平地面上的D点。已知水平桌面高为h＝0.2 m，D点到桌面边缘的水平距离为x＝0.2 m，重力加速度为g＝10 m/s2，求： (1)小球P经过半圆形轨道最低点B时对轨道的压力大小F′NB； (2)小球Q与橡皮泥球S碰撞前瞬间的速度大小vQ； (3)被压缩的轻弹簧的弹性势能Ep。 审题破题：(1)“P、Q两小球被轻弹簧弹出”动量守恒定律和能量守恒定律。 (2)“小球P……恰好能够通过半圆形轨道的最高点C”Mg＝。 (3)“小球Q……球S碰撞后为一体”动量守恒定律。 (4)“小球Q……一体飞出”二者一起做平抛运动。 [规范解答]　(1)小球P恰好能通过半圆形轨道的最高点C，则有Mg＝M(1分) 解得vC＝(1分) 对于小球P，从B→C， 由动能定理有－2MgR＝Mv－Mv(2分) 解得vB＝(1分) 在B点有FNB－Mg＝M(2分) 解得FNB＝6Mg＝12 N(1分) 由牛顿第三定律有F′NB＝FNB＝12 N。(1分) (2)设Q与S做平抛运动的初速度大小为v，所用时间为t， 根据公式h＝gt2得 t＝0.2 s(1分) 根据公式x＝vt，得v＝1 m/s(1分) 碰撞前后Q和S组成的系统动量守恒，则有 mvQ＝2mv(2分) 解得vQ＝2 m/s。(1分) (3)P、Q和弹簧组成的系统动量守恒，则有MvP＝mvQ(2分) 解得vP＝1 m/s(1分) P、Q和弹簧组成的系统，由能量守恒定律有 Ep＝Mv＋mv(2分) 解得Ep＝0.3 J。(1分) [答案]　(1)12 N　(2)2 m/s　(3)0.3 J 　规范解答“四部曲” (1)文字说明规范 文字说明要用规范的物理语言和符号。对题干中未出现的字母进行说明时，字母书写要规范。设定所求的物理量或解题过程中用到的中间变量，可表述为设……，令……等。 (2)列方程规范 列方程时要做到“三要三不要”。 一是要写出方程式而不要堆砌公式； 二是要原始式而不是变形式； 三是要分步列式，不要用连等式。 (3)演算过程规范 要写出主要演算过程，有必要的关联词。一般表述为：将……代入……，由……式可得等。 (4)结果表达规范 对题中所求得物理量应有明确的回答，要写出最后结果的单位。答案中不能含有未知量和中间量。 [即时训练] 　(2022·浙江6月选考)如图所示，在竖直面内，一质量为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。 (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