第一部分 专题二 微专题3 力学三大观点的综合应用-【创新教程】2024高考物理总复习大二轮专题增分方案教师用书word（新教材）

高中物理“三大观点”的综合应用，是历年高考必考内容；或与直线运动、平抛运动、圆周运动结合，或与电场、电磁感应结合，或与弹簧、传送带、板块连接体等结合，在计算题中常常把动量与动力学、能量结合，综合性强、难度高．在今后的备考复习中应加大训练，规范解题步骤，提高综合分析问题的能力． 1．三个基本观点 (1)力的观点：主要是牛顿运动定律和运动学公式相结合，常涉及物体的受力、加速度或匀变速运动等问题． (2)动量的观点：主要应用动量定理或动量守恒定律求解，常涉及物体的受力和时间问题，以及物体间的相互作用问题． (3)能量的观点：在涉及单个物体的受力、速度和位移问题时，常用动能定理；在涉及系统内能量的转化问题时，常用能量守恒定律． 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]　(2022·山东卷，18)如图所示，“L”型平板B静置在地面上，小物块A处于平板B上的O′点，O′点左侧粗糙，右侧光滑．用不可伸长的轻绳将质量为M的小球悬挂在O′点正上方的O点，轻绳处于水平拉直状态．将小球由静止释放，下摆至最低点与小物块A发生碰撞，碰后小球速度方向与碰前方向相同，开始做简谐运动(要求摆角小于5°)，A以速度v0沿平板滑动直至与B右侧挡板发生弹性碰撞．一段时间后，A返回到O点的正下方时，相对于地面的速度减为零，此时小球恰好第一次上升到最高点，已知A的质量mA＝0.1 kg，B的质量mB＝0.3 kg，A与B的动摩擦因数μ1＝0.4，B与地面间的动摩擦因数μ2＝0.225，v0＝4 m/s，取重力加速度g＝10 m/s2.整个过程中A始终在B上．所有碰撞时间忽略不计，不计空气阻力，求： 12 学科网（北京）股份有限公司 (1)A与B的挡板碰撞后，二者的速度大小vA与vB； (2)B光滑部分的长度d； (3)运动过程中A对B的摩擦力所做的功Wf； (4)实现上述运动过程，的取值范围(结果用cos 5°表示)． [解题指导] (1)本题可分几个子过程：小球与A碰撞、A在B上滑行并碰撞、碰后A做简谐运动． (2)分别对A、B进行运动过程分析，根据动量守恒、动能定理、牛顿运动定律结合运动学公式、简谐运动规律列方程求解． [解析]　(1)设水平向右为正方向，因为O′点右侧光滑，由题意可知A与B发生弹性碰撞，故碰撞过程根据动量守恒和能量守恒有mAv0＝mAvA＋mBvB，mAv＝mAv＋mBv， 代入数据联立解得vA＝－2 m/s，(方向水平向左)，vB＝2 m/s，(方向水平向右)， 即A和B速度的大小分别为vA＝2 m/s， vB＝2 m/s. (2)因为A物体返回到O点正下方时，相对地面速度为0，A物体减速过程根据动能定理有 －μ1mAgx0＝0－mAv， 代入数据解得x0＝0.5 m， 根据动量定理有－μ1mAgt2＝0－mAvA， 代入数据解得t2＝0.5 s， 此过程中A减速的位移等于B物体向右的位移，所以对于此过程B有μ2(mA＋mB)g＝mBa1， x0＝vBt1－a1t， 12 学科网（北京）股份有限公司 联立各式代入数据解得t1＝s，t1′＝1 s(舍去)， 故根据几何关系有d＝vAt1＋x0， 代入数据解得d＝ m. (3)在A刚开始减速时，B物体的速度为v2＝vB－a1t1＝1 m/s， 在A减速过程中，对B分析根据牛顿运动定律可知μ1mAg＋μ2(mA＋mB)g＝mBa2， 解得a2＝ m/s2， B物体停下来的时间为t3，则有0＝v2－a2t3， 解得t3＝ s＜t2＝0.5 s， 可知在A减速过程中B先停下来了，此过程中B的位移为xB＝＝ m， 所以A对B的摩擦力所做的功为 Wf＝－μ1mAgxB＝－ J. (4)小球和A碰撞后A做匀速直线运动再和B相碰，此过程有t0＝＝ s， 由题意可知A返回到O点的正下方时，小球恰好第一次上升到最高点，设小球做简谐振动的周期为T，摆长为L，则有T＝t0＋t1＋t2＝s， T＝2π ， 小球下滑过程根据动能定理有MgL＝Mv2， 小球与A碰撞过程根据动量守恒定律有 Mv＝Mv1＋mAv0， 当碰后小球摆角恰为5°时，有MgL(1－cos 5°)＝Mv， 12