09 第1阶段 专题2 微专题4 应用力学三大观点解决多过程问题-【提分教练】2024年新高考物理二轮总复习课件（新教材）

第一阶段 突破核心　升华思维 微专题4　应用力学三大观点解决多过程问题 专题二　能量与动量 1 【高考定位】　高考对本讲的命题经常与机械能守恒定律、平抛运动、圆周运动等力学及电磁学、原子物理等知识点组成综合题。这类题型命题情景新颖，联系实际密切，综合性强，考查“三大观点”的综合应用。要准确理解力学三大规律的内涵及其使用条件，掌握力学三大规律的选用技巧。 1．力学解题的三大观点 分类 规律 数学表达式 动力学 观点 力的瞬时作用 牛顿第二定律 F合＝ma 匀变速直线运动的规律 x＝v0t＋at2等 能量观点 力的空间 积累作用 动能定理 W合＝Ek2－Ek1 机械能守恒定律 Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2 动量观点 力的时间 积累作用 动量定理 F合t＝mv′－mv 动量守恒定律 m1v1＋m2v2＝m1v′1＋m2v′2 微专题4　 应用力学三大观点解决多过程问题 2．力学规律选用的一般原则 (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或动能定理。 (4)若物体(或系统)涉及位移和速度，应考虑使用动能定理，系统中滑动摩擦力做功产热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。 微专题4　 应用力学三大观点解决多过程问题 [典例]　(2023·辽宁卷)如图所示，质量m1＝1 kg的木板静止在光滑水平地面上，右侧的竖直墙面固定一劲度系数k＝20 N/m的轻弹簧，弹簧处于自然状态。质量m2＝4 kg的小物块以水平向右的速度v0＝ m/s滑上木板左端，两者共速时木板恰好与弹簧接触。木板足够长，物块与木板间的动摩擦因数μ＝0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。弹簧始终处在弹性限度内，弹簧的弹性势能Ep与形变量x的关系为Ep＝kx2。取重力加速度g＝10 m/s2，结果可用根式表示。 微专题4　 应用力学三大观点解决多过程问题 (1)求木板刚接触弹簧时速度v1的大小及木板运动前右端距弹簧左端的距离x1； (2)求木板与弹簧接触以后，物块与木板之间即将相对滑动时弹簧的压缩量x2及此时木板速度v2的大小； (3)已知木板向右运动的速度从v2减小到0所用时间为t0。求木板从速度为v2时到之后与物块加速度首次相同时的过程中，系统因摩擦转化的内能ΔU(用t0表示)。 微专题4　 应用力学三大观点解决多过程问题 [解析]　(1)设木板接触弹簧前的加速度大小为a1，小物块受到的力为最大静摩擦力或滑动摩擦力时的加速度大小为a2。 解法一　对木板和小物块，由牛顿第二定律可得 μm2g＝m1a1，μm2g＝m2a2， 由运动学公式可得 v1＝a1t，v1＝v0－a2t，x1＝a1t2， 联立解得v1＝1 m/s，x1＝0.125 m。 解法二　对木板，由牛顿第二定律可得 μm2g＝m1a1， 对木板和小物块整体，根据动量守恒定律可得 m2v0＝(m1＋m2)v1， 解得v1＝1 m/s， 由运动学公式可得 x1＝＝0.125 m。 (2)小物块与木板即将相对滑动时，对整体由牛顿第二定律可得 kx2＝(m1＋m2)a2， 从木板与弹簧接触到小物块与木板之间即将相对滑动，对木板、物块和弹簧组成的系统，由能量守恒定律可得 ＝， 联立解得x2＝0.25 m，v2＝ m/s。 (3)木板速度为v2时，木板和小物块的加速度相同，木板的速度从v2向右减小到0，然后再由0向左加速到v2大小，此时木板和小物块的加速度再次相同，木板从速度为v2到之后与小物块加速度首次相同的过程中，小物块的加速度不变，小物块对木板的摩擦力不变，根据运动的对称性可知，这一过程所用时间为2t0，木板位移为零，整个过程中系统因摩擦转化的内能等于小物块动能的减少量。 解法一　对小物块由运动学规律可得 x3＝v2·2t0－a2(2t0)2， 由功能关系可得 ΔU＝μm2gx3， 解得ΔU＝ J。 解法二　取向左为正方向，木板从速度为v2到之后与小物块加速度首次相同的过程中，对小物块，由动量定理可得 m2v′－(－m2v2)＝μm2g·2t0， 对整个系统，由能量守恒定律可得 ΔU＝－m2v′2 解得ΔU＝) J。 [答案]　(1)1 m/s　0.125 m　(2)0.25 m　 m/s　)J 教师备选1．如图所示，固定斜面倾角θ＝37°，斜面底端有与斜面垂直的固定挡板P。物体A与斜面间的摩擦很小，可忽略不计，物体B与斜面之间的动摩擦因数μ＝0.75，物体A从斜面顶端无初速释放，运动L1＝3 m后与静止的物体B发生正碰，碰撞时物体B与挡板P之间的距离为L2＝ m。已知物体B的质量是物体A的2倍，设最大静摩擦力等于滑动