09 专题二 第四讲 力学三大观点的综合（Word教参）-【优化指导】2024高考物理二轮复习高中总复习·第2轮（新教材）

第四讲　力学三大观点的综合 ◎高考命题分析 高考命题研究 四年考向分析 命题主线之 价值引领 1.科学本质、科学态度：以经典模型、复杂的运动过程、常见的图像为试题背景，使学生在探索科学真理中养成不畏困难、持之以恒的研究精神 2．社会责任：以生活实例、复杂的运动过程为试题背景，培养学生认真负责的态度，全心全意服务社会的品质 1.“板—块”的综合问题： 山东卷(2022)，河北卷(2022) 2．含弹簧的综合问题： 辽宁卷(2023)，江苏卷(2022) 3．多过程的综合问题： 浙江卷(2023、2021)，重庆卷(2022)，海南卷(2022)，北京卷(2021) 命题主线之 能力引领 1.物理观念：在运动的规律、牛顿运动定律、动量的规律及能量的规律的应用中提升物理观念 2．科学思维：掌握逆向思维法、对称法、图像法、数学函数法的应用，能解决力与运动的综合问题和临界、极值问题 [对应学生用书P47]   1．当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；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。 [对应学生用书P1] 热点1　应用“三大观点”解决“板—块”的综合问题 [例1]　(2022·山东卷，节选)如图所示，L形平板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，重力加速度g取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： (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。 答案：(1)2 m/s　2 m/s　(2) m　(3)－ J 解析：(1)平板B的O′点右侧光滑，则A与B的挡板碰撞前，A的速度为v0，由题意可知，A与B发生弹性碰撞后，A向左运动，设水平向右为正方向，碰撞过程根据动量守恒定律和机械能守恒定律有 mAv0＝－mAvA＋mBvB mAv＝mAv＋mBv 联立并代入数据解得vA＝2 m/s，vB＝2 m/s。 (2)画出A与B的挡板碰撞后至A返回到O点正下方A和B的运动示意图如图所示， 根据题意，A返回到O点正下方时，相对地面速度为0，则A减速过程根据动能定理有 －μ1mAgxA2＝0－mAv 代入数据解得xA2＝0.5 m 设A减速运动的时间为t2，以水平向左为正方向，根据动量定理有－μ1mAgt2＝0－mAvA 代入数据解得t2＝0.5 s 如图所示，由几何关系可知，A减速的位移大小等于B从开始向右运动至A开始减速时B的位移大小，即xA2＝xB1，A减速前的过程，对B有 μ2(mA＋mB)g＝mBa1 xB1＝vBt1－a1t 联立并代入数据解得，碰撞后A匀速运动的时间为t1＝ s(另一解不合题意舍去) 碰撞后A匀速运动的位移大小xA1＝vAt1 根据几何关系有d＝xA1＋xA2 联立并代入数据解得d＝ m。 (3)在A刚开始减速时，B的速度大小为 v1＝vB－a1t1＝1 m/s 在A减速过程中，对B根据牛顿第二定律可知 μ1mAg＋μ2(mA＋mB)g＝mBa2 代入数据解得此过程B的加速度大小a2＝ m/s2 设B减速到0所需的时间为t3，则有0＝v1－a2t3 代入数据解得t3＝ s 因为A减速运动的时间t2＝0.5 s>t3，可知在A减速过程中B先减速到0， 此过程中B的位移大小为xB2＝＝ m 此后由于μ1mAg<μ2(mA＋mB)g，所以B静止不动，所以A对B的摩擦力所做的功为 Wf＝－μ1mAgxB2＝－ J。 ► 建模突破　耗散力作用模型 图例 (A与地面的接触面光滑) (B与地面的接触面光滑) (a、b与导轨光滑接触) 规律 方法 相当于完全非弹性碰撞，系统动量守恒，系统损失的动能转化为内能