专题强化 力学规律的综合应用 讲义-2025-2026学年高二上学期物理人教版（2019）选择性必修第一册

专题强化 力学规律的综合应用 1．运用力的观点解决动力学问题.（重难点） 2．运用能量的观点解决动力学问题.（重难点） 3．运用动量的观点解决动力学问题.（重难点） 一、以力学观点解决动力学问题 （1）研究对象：可以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统. （2）规律选择：研究某一时刻(或某一位置)的动力学问题应使用牛顿第二定律求解.如物体沿轨道在竖直面内做圆周运动,在最低点满足 . （3）研究过程：主要用于分析力与加速度的瞬时对应关系,分析物体的运动情况,主要研究匀变速直线运动、匀变速曲线运动以及圆周运动中力和加速度的关系. （4）使用方法：使用时要确定研究对象,正确进行受力分析和运动过程分析,以加速度为桥梁建立力和运动量间的关系,要求必须考虑运动过程的细节,即力和加速度的瞬时对应关系. 例1． 水平路面上质量为30 kg的小车，在60 N水平推力作用下由静止开始以1.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动.2 s后撤去该推力，则下列说法正确的是（ ） A．小车2 s末的速度大小是4 m/s B．小车受到的阻力大小是15 N C．撤去推力后小车的加速度大小是1 m/s2 D．小车运动的总时间为6 s 变式训练1． 传送带和放在水平地面上的平板紧靠在一起，且上表面在同一水平面内，传送带两轮轴间长度为 ，平板长度 .传送带始终保持以速度 匀速运动.现将一滑块（可视为质点）无初速度轻放在传送带左端，然后平稳地滑上平板（忽略传送带与平板对接处对速度的影响）.已知：滑块与传送带之间的动摩擦因数 ，滑块与平板间动摩擦因数 ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，忽略平板与水平地面间的摩擦.滑块的质量为 ，平板的质量 ，重力加速度 . （1）求滑块通过传送带的时间 ； （2）求因运送滑块电动机多消耗的电能 ； （3）求滑块滑离平板时的速度大小 . 二、以能量观点解决动力学问题 （1）研究对象：____________________. （2）规律选择：常用于分析单个物体或系统的受力和位移问题，具体如下 ①对于不涉及物体运动过程中的加速度和时间问题,无论是恒力做功还是变力做功,一般都利用动能定理求解. ②如果物体只有重力和弹簧弹力做功而又不涉及运动过程中的加速度和时间,则采用机械能守恒定律求解. ③对于相互作用的两物体,若明确两物体相对滑动的距离,应考虑选用能量守恒定律求解. 例2． 如图所示，一个小球的质量 沿倾角 的固定斜面由顶端B从静止开始下滑，小球滑到底端时与A处的挡板碰撞后反弹（小球与挡板碰撞过程无能量损失，即碰撞前后速度等大反向），已知A、B间距离为 ， ， ， ， ，小球视为质点，最大静摩擦力等于滑动摩擦力.求： （1）小球第一次滑到底端时的速度大小v1； （2）小球由开始下滑到最终静止的过程所通过的总路程. 变式训练2． 传统车辆刹车时使用机械制动方式，利用刹车装置使车辆受到制动力（即阻力）而减速，将减小的动能全部转化成内能.有些新能源电动车刹车时会使用一种“再生制动”方式，该方式在制动时能将汽车减少的动能转化为电能加以储存利用，这些减少的动能也被称为可回收的动能. 一辆质量为m的电动汽车在平直路面上行驶，某一时刻同时开启机械制动和再生制动，汽车的速度从v1减为v2的过程，位移大小为x1；此后，只开启机械制动，直至汽车停止，汽车又向前行驶的位移大小为x2.假设机械制动使汽车受到的制动力恒定，空气阻力不计. （1）求只开启机械制动的过程，汽车受到的制动力大小f； （2）求同时开启机械制动和再生制动的过程，汽车可回收的动能E回. 三、以动量观点解决动力学问题 （1）研究对象：应用动量定理时研究对象可以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统,而应用动量守恒定律时,研究对象必须是系统. （2）规律选择： ①对于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,特别是对于打击一类的问题,因时间短且冲力随时间变化,则应用动量定理求解,Ft=mv-mv0. ②对于碰撞、爆炸、反冲一类的问题,只涉及初、末速度,不涉及力、时间,应用动量守恒定律求解,m1v1+m2v2=m1v'1+m2v'2. 例3． 质量为60kg的蹦极运动跳跃者，从高台上自由掉下，下落一段时间后，由于弹性安全绳的保护作用而减速，最后悬挂在空中.已知弹性安全绳从绷直到第一次拉伸至最长的缓冲时间为1.2s，安全绳原长为5m，重力加速度 ，不计空气阻力.求： （1）当安全绳刚绷直时，跳跃者的速度大小； （2）跳跃者在第一次下落过程中，对绳的平均弹力. 变式训练3． 短道速滑接力赛是北京冬奥会上极具观赏性的比赛项目之一，如图所示为A、B两选手在比赛中的某次交接棒过程.A的质量mA＝60 kg，B的质量mB＝75 kg，交接开始时A在前接棒，B在后交棒，交棒前两人均以v0＝10 m/s的速度向前滑行.交棒时B从后面用力推A，当二人分开时B的速度变为v1＝2 m/s，方向仍然向前，不计二人所受冰面的摩擦力，且交接棒前后瞬间两人均在一条直线上运动. (1)求二人分开时A的速度大小； (2)若B推A的过程用时0.8 s，求B对A的平均作用力的大小； (3)交接棒过程要消耗B体内的生物能，设这些能量全部转化为两人的动能，且不计其他力做功，求B消耗的生物能E. 小结小测 一、课堂小结 二、课堂小测 解答题． 如图所示，半径 的光滑半圆轨道竖直固定，直径AB沿竖直方向，足够长的光滑水平平台上有一质量 ，长度 的平板小车，其左端恰好与半圆轨道的B点对齐。一可视为质点、质量 的小物块从A点以一定的速度进入半圆轨道，恰好从B点离开并滑上小车，最后恰好停在小车的右端，取重力加速度大小 。求： （1）物块进入半圆轨道时的速度大小 ； （2）物块与小车间的动摩擦因数μ。 【参考答案】 一、以力学观点解决动力学问题 【答案】 （1）研究对象：可以是单个物体,也可以是多个物体组成的系统. （2）规律选择：研究某一时刻(或某一位置)的动力学问题应使用牛顿第二定律求解.如物体沿轨道在竖直面内做圆周运动,在最低点满足 . （3）研究过程：主要用于分析力与加速度的瞬时对应关系,分析物体的运动情况,主要研究匀变速直线运动、匀变速曲线运动以及圆周运动中力和加速度的关系. （4）使用方法：使用时要确定研究对象,正确进行受力分析和运动过程分析,以加速度为桥梁建立力和运动量间的关系,要求必须考虑运动过程的细节,即力和加速度的瞬时对应关系. 例1．【答案】B 变式训练1．【答案】 （1） ；（2） ；（3） 二、以能量观点解决动力学问题 例2．【答案】 ； 变式训练2．【答案】 ； 三、以动量观点解决动力学问题 例3．【答案】 ；（2）1100N，方向竖直向下 变式训练3．【答案】 (1)20 m/s；(2)750 N；(3)5 400 J 小结小测 二、课堂小测 解答题．【答案】 ； 学科网（北京）股份有限公司 $