第六章 第3讲　三大观点解决力学综合问题-【创新思维】2024高考物理一轮复习高考总复习配套教参（人教版 老教材 老高考）

第3讲　三大观点解决力学综合问题 力学中三大观点是指动力学观点、动量观点和能量观点。动力学观点主要是牛顿运动定律和运动学公式，动量观点主要是动量定理和动量守恒定律，能量观点主要是动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律。此类问题过程复杂、综合性强，能较好地考查应用有关规律分析和解决综合问题的能力。 力的三个作用效果与五个规律 分类 对应规律 公式表达 力的瞬时作用效果 牛顿第二定律 F合＝ma 力对空间积累效果 动能定理 W合＝ΔEk　W合＝mv22－mv12 机械能守恒定律 E1＝E2　mgh1＋mv12＝mgh2＋mv22 力对时间积累效果 动量定理 F合t＝p′－p　I合＝Δp 动量守恒定律 m1v1＋m2v2＝m1v1′＋m2v2′ 授课提示：对应学生用书第168页 热点一　应用三大观点解决力学问题 1．解决动力学问题的三个基本观点 (1)力的观点：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。 2．力学规律的选用原则 力学中首先考虑使用两个守恒定律，从两个守恒定律的表达式看出多项都是状态量(速度、位置)，所以守恒定律能解决状态问题，不能解决过程(位移x、时间t)问题，不能解决力(F)的问题。 (1)若是多个物体组成的系统，优先考虑使用两个守恒定律。 (2)若物体(或系统)涉及速度和时间，应考虑使用动量定理。 (3)若物体(或系统)涉及位移和时间，且受到恒力作用，应考虑使用牛顿运动定律。 (4)若物体(或系统)涉及位移和速度，应考虑使用动能定理，系统中摩擦力做功时应用摩擦力乘以相对路程，运用动能定理解决曲线运动和变加速运动问题特别方便。 　动力学观点的应用 　在倾角θ＝37°的平直滑道上，一名质量为75 kg的滑雪运动员由静止开始向下滑行，运动员受到的空气阻力与速度成正比，比例系数为k，运动员与滑道间的动摩擦因数为μ。现在测得运动员由静止开始沿滑道下滑的速度—时间图象如图所示，图中的OA直线是t＝0时刻速度—时间图线的切线，速度图线末段BC平行于时间轴。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，重力加速度g＝10 m/s2，求： (1)t＝0时刻运动员的加速度大小； (2)动摩擦因数μ和比例系数k。 [解析]　(1)由速度—时间图象可知，运动员开始做加速度减小的加速直线运动，最后做匀速运动，在t＝0时刻，图线切线的斜率即为该时刻的加速度，故有a0＝＝ m/s2＝4 m/s2。 (2)在t＝0时刻，v0＝0，由牛顿第二定律可得 mg sin 37°－μmg cos 37°＝ma0 最后匀速运动，vm＝10 m/s，a＝0 由平衡关系可得 mg sin 37°－kvm－μmg cos 37°＝0 联立可得μ＝0.25，k＝30 kg/s。 [答案]　(1)4 m/s2　(2)0.25　30 kg/s 　能量观点的应用 　如图所示，AB为半径R＝0.8 m的光滑圆弧轨道，下端B恰与小车右端平滑对接。小车质量M＝3 kg，车长L＝2.06 m，车上表面距地面的高度h＝0.2 m。现有一质量m＝1 kg的滑块，由轨道顶端无初速度释放，滑到B端后冲上小车。已知地面光滑，滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ＝0.3，当小车运动了t0＝1.5 s时，小车被地面装置锁定(g取10 m/s2)。试求： (1)滑块到达B端时，轨道对它支持力的大小； (2)车被锁定时，小车右端距轨道B端的距离； (3)从小车开始运动到被锁定的过程中，滑块与小车上表面间由于摩擦而产生的热量大小。 [解析]　(1)由机械能守恒定律和牛顿第二定律得 mgR＝mvB2，FNB－mg＝m 则FNB＝30 N。 (2)设滑块滑上小车后经过时间t1与小车同速，共同速度大小为v，设共速前滑块的加速度大小为a1，小车的加速度大小为a2。 对滑块有μmg＝ma1，v＝vB－a1t1 对小车有μmg＝Ma2，v＝a2t1 解得v＝1 m/s，t1＝1 s 因t1<t0，故滑块与小车同速后，小车继续向左匀速行驶了0.5 s，则小车右端距B端的距离 l车＝t1＋v(t0－t1) 解得l车＝1 m。 (3)Q＝μmgl相对＝μmg(t1－t1) 解得Q＝6 J。 [答案]　(1)30 N　(2)1 m　(3)6 J 　动量观点的应用 　如图所示，质量m＝245 g的物块(可视为质点)放在质量M＝0.5 kg的木板左端，足够长的木板静止在光滑水平面上，物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.4。质量m0＝5 g的子弹以速度v0＝300 m/s 沿水平方向射入物块并留在其中(时间