第一章 专题强化5 力学规律综合应用(一)(课件PPT)-【步步高】2024-2025学年高二物理选择性必修第一册学习笔记（教科版）

该高中物理课件聚焦力学规律综合应用，核心涵盖动力学、动量、能量三大观点及守恒定律，以力的瞬时、空间、时间积累效果为导入，构建“作用效果-对应规律-选用原则”的学习支架，衔接知识脉络。 其亮点在于融合物理观念（运动与相互作用、能量）和科学思维（模型建构、推理），通过碰撞、传送带、圆弧轨道等典型例题，引导学生按过程分析选择规律。学生能提升综合应用能力，教师可直接用于教学，提高效率。

DIYIZHANG 第一章 专题强化5　力学规律综合应用(一) 1 1.了解处理力学问题的三个基本观点和选用原则(难点)。 2.学会选用动力学、动量和能量观点解决问题(重点)。 学习目标 2 1.力的三个作用效果及五个规律 (1)力的三个作用效果 作用效果 对应规律 表达式 列式角度 力的瞬时 作用效果 牛顿第二定律 F合＝ma 动力学 力在空间上的积累效果 动能定理 W合＝ΔEk即W合＝ mv22－ mv12 功和能的关系 力在时间上的积累效果 动量定理 I合＝Δp即FΔt＝mv′－mv 冲量与动量的关系 (2)两个守恒定律 名称 表达式 列式角度 能量守恒定律(包括机械能守恒定律) E2＝E1 能量转化(转移) 动量守恒定律 p2＝p1 动量关系 2.力学规律的选用原则 (1)如果物体受到恒力作用，涉及运动细节可用动力学观点去解决。 (2)研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时，一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移的问题)去解决问题。 (3)若研究的对象为一系统，且它们之间有相互作用，一般用两个守恒定律解决问题，但需注意所研究的问题是否满足守恒的条件。 (4)在涉及相对位移问题时优先考虑利用能量守恒定律求解，根据系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量(即转化为系统内能的量)列方程。 (5)在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，需注意到这些过程一般隐含系统机械能与其他形式能量之间的转化，由于作用时间极短，因此常用动量守恒定律。 　如图所示，在光滑水平面上有B、C两个木板，B的上表面光滑，C的上表面粗糙，B上有一个可视为质点的物块A，A、B、C的质量分别为3m、2m、m。A、B以相同的初速度v向右运动，C以大小相等的初速度v向左运动。B、C的上表面等高，二者发生完全非弹性碰撞但并不粘连，碰撞时间很短。A滑上C后恰好能到达C的中间位置，C的长度为L。求： (1)木板C的最终速度的大小； 例1 取向右为正方向，B、C碰撞过程中动量守恒：2mv－mv＝(2m＋m)v1 A滑到C上，A、C系统动量守恒：3mv＋mv1＝(3m＋m)v2 (2)木板C与物块A之间的滑动摩擦力f的大小； (3)物块A滑上木板C之后，在木板C上做减速运动的时间t。 在A、C相互作用过程中，以C为研究对象，由动量定理得ft＝mv2－mv1 　(2024·宜宾市高二期中)如图所示，光滑水平面MN左端挡板处有一弹射装置P，右端N与处于同一高度的水平传送带之间的距离可忽略，水平部分NQ的长度L＝8 m，传送带逆时针转动且以v＝2 m/s的速度匀速转动。MN上放置两个质量都为m＝1.0 kg的小物块A、B，它们与传送带间的动摩擦因数为μ＝0.4，重力加速度g＝10 m/s2。开始时，A、B静止，A、B间压缩一水平轻质弹簧，其弹性势能Ep＝16 J。现解除锁定，弹开A、B，并迅速移走弹簧。 (1)求物块B被弹开时速度的大小； 例2 答案　4 m/s 对于A、B物块被弹簧分开的过程，由动量守恒定律得mvA＝mvB， (2)A与P相碰后静止，当物块B返回水平面MN后，A被P弹出，A、B相碰后粘在一起向右滑动，要使A、B连接体刚好从Q端滑出，求P对A做的功。 答案　162 J 以物块B为研究对象，因为vB>v，物块B返回到水平面MN后它的速度为vB1＝v＝2 m/s；设A与B碰前的速度为vA1，B被A碰撞一起向右运动的速度为vB2，要使A、B连接体刚好从Q端滑出，则物块B的末速度vB3＝0，由匀变速直线运动规律知vB22＝2aL，且有μmg＝ma，解得vB2＝8 m/s；对于A、B的碰撞过程由动量守恒得mvA1－mvB1＝2mvB2，解得vA1＝18 m/s；由动能定理得P对A做的功为W＝ mvA12＝162 J。 　如图所示，半径R1＝1 m的四分之一光滑圆弧轨道AB与平台BC在B点平滑连接，半径R2＝0.8 m的四分之一圆弧轨道上端与平台C端连接，下端与水平地面平滑连接，质量m＝0.1 kg的乙物块放在平台BC的右端C点，将质量也为m的甲物块在A点由静止释放，让其沿圆弧下滑，并滑上平台与乙相碰，碰撞后甲与乙粘在一起从C点水平抛出，甲物块与平台间的动摩擦因数μ＝0.2，BC长L＝1 m，重力加速度g取10 m/s2，不计两物块的大小及碰撞所用的时间，不计空气阻力，求： (1)甲物块滑到B点时对轨道的压力大小； 例3 答案　3 N 根据牛顿第三定律可知，甲物块在B点时对轨道的压力大小N′＝N＝3 N。 (2)甲和乙碰撞后瞬间共同速度的大小； 答案　2 m/s 甲从B点向右滑动的过程中，做匀减速直线运动，加速度大小为a＝μg＝2 m/s2 设甲物块运动到与乙相碰前瞬间的速度为v2，由v22－v12＝－2aL，解得v2＝4 m/s 设甲、乙相碰后瞬间共同速度的大小为v3，取向右为正方向，根据动量守恒定律有：mv2＝2mv3 解得：v3＝2 m/s。 (3)粘在一起的甲、乙两物块从C点抛出到落到CDE段轨道上所用的时间。 答案　0.4 s 碰撞后，甲和乙以2 m/s的速度水平抛出，假设两物块会落到水平地面上 则水平方向的位移x＝v3t＝0.8 m＝R2 说明两物块刚好落到D点，假设成立 因此抛出后落到CDE轨道上所用时间为0.4 s。 1.灵活选取物理过程。在综合题目中，物体运动常有几个不同的过程，根据题目的已知、未知条件灵活地选取物理过程来研究。 2.灵活选取系统。根据题目的特点在某个过程(或某些过程)中选取其中动量守恒或能量守恒的几个物体为研究对象，不一定选所有的物体为研究对象。 3.选取恰当的规律。根据多个过程，某物体或系统受力情况和能量转化情况，选取适合正确的规律。 4.列方程前要注意分析、判断所选过程动量、能量的守恒情况。 总结提升 专题强化练 20 1.(2023·乌鲁木齐八中月考)“打弹珠”是一种常见的民间游戏，该游戏的规则为：将手中一弹珠以一定的初速度瞬间弹出，并与另一静止的弹珠发生碰撞，被碰弹珠若能进入小坑中即为胜出。现将此游戏进行简化，如图所示，粗糙程度相同的水平地面上，弹珠A和弹珠B与坑在同一直线上，两弹珠间距x1＝2 m，弹珠B与坑的间距x2＝0.9 m。某同学将弹珠A以v0＝6 m/s的初速度水平向右瞬间弹出，经过时间t1＝0.4 s与弹珠B正碰(碰撞时间极短)，碰后瞬间弹珠A的速度大小为1 m/s，方向向右，且不再与弹珠B发生碰撞。已知两弹珠的质量均为25 g，取重力加速度g＝10 m/s2，若弹珠A、B与地面间的动摩擦因数均相同，并将弹珠的运动视为滑动，求： 1 2 3 4 5 (1)碰撞前瞬间弹珠A的速度大小和在地面上运动时的加速度大小； 1 2 3 4 5 答案　4 m/s　5 m/s2 解得v1＝4 m/s，a＝5 m/s2 (2)两弹珠碰撞瞬间的机械能损失，并判断该同学能否胜出。 1 2 3 4 5 答案　7.5×10－2 J　能胜出 1 2 3 4 5 设碰后瞬间弹珠B的速度为v2′，由动量守恒定律得mv1＋0＝mv1′＋mv2′，解得v2′＝3 m/s 所以两弹珠碰撞瞬间的机械能损失 解得ΔE＝7.5×10－2 J 所以弹珠B恰好进坑，故能胜出。 2.(2023·达州市高二月考)如图所示，光滑水平面的左侧是倾角为37°的粗糙斜面，右侧是半径为0.7 m的竖直半圆形光滑轨道。可看作质点的物块A、B放在水平面上，两者用细线相连，A、B间有一水平压缩弹簧。某时刻烧断细线，A、B被弹簧弹开，物块A向左运动滑上斜面，沿斜面上升的最大高度是0.6 m。物块B向右运动进入半圆轨道，离开半圆轨道最高点后又落在水平面上。已知物块A质量为物块B质量的2倍，物块A与斜面间的动摩擦因数为0.25，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8。不计空气阻力，求： 1 2 3 4 5 (1)物块A被弹簧弹开时获得的初速度大小； 1 2 3 4 5 答案　4 m/s (2)物块B经过半圆轨道最高点时所受弹力与其重力之比； 1 2 3 4 5 答案　29∶7 (3)物块B经过半圆轨道后落到水平面上的落点与半圆轨道最高点的水平距离。 1 2 3 4 5 3.(2023·宜宾市高二期末)如图所示，水平地面上静置一质量为M＝2 kg的箱子，箱子与地面间的动摩擦因数μ＝ ，箱子内左侧为黏合性材料，右侧固定有劲度系数足够大的水平轻质弹簧，一质量m＝1 kg的光滑小球压紧弹簧并被锁定，小球到箱子左侧的距离L＝3.2 m。现解除锁定，弹簧瞬间恢复形变，小球获得v0＝6 m/s的速度。不计空气阻力，g＝10 m/s2，求： (1)弹簧原来具有的弹性势能； 1 2 3 4 5 答案　27 J 1 2 3 4 5 (2)箱子与小球相碰黏合后瞬间的速度大小； 1 2 3 4 5 (3)箱子运动的路程。 1 2 3 4 5 4.如图所示，C是放在光滑的水平面上的一块木板，木板的质量为3m，在木板的上表面有两块质量均为m的小木块A和B，它们与木板间的动摩擦因数均为μ。最初木板静止，A、B两木块同时分别以相向的水平初速度v0和2v0滑上长木板，木板足够长，A、B始终未滑离木板，也未发生碰撞。重力加速度为g，求： (1)此后运动过程中木块B的最小速度是多大； 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 由题知，B向右减速，A向左减速，此时C静止不动；A先减速到零后与C一起向右加速，B向右继续减速，三者共速时，B的速度最小。 取向右为正方向，根据动量守恒定律有 m·2v0－mv0＝5mv (2)木块A从刚开始运动到A、B、C速度刚好相等的过程中，木块A发生的位移。 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 A向左减速的过程，根据动能定理有 A、C一起向右加速的过程，根据动能定理有 1 2 3 4 5 取向右为正方向，整个过程A发生的位移为 5.(2023·成都市高一月考)如图所示，质量M＝3 kg的小车静止在光滑的水平地面上，车的上表面由水平面BD和光滑的四分之一圆弧面AB组成，圆弧的半径为R＝2.4 m，圆弧面的最低点B与水平面相切。水平面右侧有一固定挡板，轻弹簧放在水平面上，右端与挡板连接，左侧自由端位于C点，水平面CD段光滑，BC段粗糙，BC段长度为3.6 m。一个质量m＝1 kg的小滑块(视为质点)，在圆弧面的最高点A由静止释放。已知滑块与水平面BC段间的动摩擦因数μ＝0.2，重力加速度取g＝10 m/s2。求： 1 2 3 4 5 (1)滑块第一次滑到B点时，滑块和小车的速度分别为多大； 1 2 3 4 5 答案　6 m/s　2 m/s (2)滑块第一次滑到C点时，滑块相对于地面的总位移； 1 2 3 4 5 答案　4.5 m 车和滑块组成的系统水平方向动量守恒，且初始时刻系统水平动量为0，故系统水平动量始终为0。设滑块第一次滑到C点时向右运动的对地位移大小为x1，同时间段内小车向左运动的位移大小为x2。根据人船模型有mx1＝Mx2，滑块和小车的水平相对位移为A、C之间的水平距离，故有x1＋x2＝R＋|BC|＝6 m，联立解得x1＝4.5 m。 (3)滑块第一次向左滑上圆弧面最高点的位置离B点的高度。 1 2 3 4 5 答案　0.96 m 当滑块第一次向左滑到圆弧面最高点时，滑块竖直方向速度为0，且滑块和小车水平方向共速，又由于车和滑块组成的系统水平方向动量守恒且始终为0，设滑块和小车水平方向共同的速度大小为vx，则(M＋m)vx＝0，解得vx＝0；对整个过程列能量守恒方程mg(R－h)＝2μmg|BC|，解得h＝0.96 m。 BENKEJIESHU 本课结束 答案　v 解得v1＝ 解得v2＝v； 答案　 在A、C相互作用过程中，由能量守恒定律得Q＝f·， Q＝(3m)v2＋mv12－(3m＋m)v22 联立解得f＝； 答案　 解得t＝。 根据能量守恒定律知Ep＝mvA2＋mvB2，代入数据得vA＝vB＝4 m/s 甲物块从A点滑到B点，根据机械能守 恒定律有：mgR1＝mv12 甲物块运动到B点时，根据牛顿第二定律有：N－mg＝m 联立解得：v1＝2 m/s，N＝3 N 则下落的时间t＝＝0.4 s 设碰撞前瞬间弹珠A的速度为v1，加速度大小为a，由运动学公式得x1＝v0t1－at12，v1＝v0－at1 碰后弹珠B运动的距离为Δx＝＝0.9 m ΔE＝mv12－(mv1′2＋mv2′2) 设物块B的质量为m，物块A的质量为M，物块A沿斜面上滑过程，加速度的大小为a＝＝8 m/s2，物块A沿斜面上滑的距离L＝＝1 m，物块A获得的初速度vA＝＝4 m/s。 A、B分离过程动量守恒，则有MvA－mvB＝0，分离后物块B的速度vB＝＝2vA＝8 m/s；设物块B在最高点的速度为vB′，沿着半圆轨道上升到最高点机械能守恒，则有mvB2＝mvB′2＋2mgR，代入数据解得vB′＝6 m/s；设在最高点轨道对物块B的弹力为F，F＋mg＝m，代入数据解得＝。 答案　 m 物块B离开最高点后做平抛运动，在竖直方向有2R＝gt2，落点与最高点的水平距离s＝vB′t，代入数据解得s＝ m。 解除锁定前后，系统动量守恒，则有Mv＝mv0，解得v＝3 m/s，系统能量守恒，则有Ep＝Mv2＋mv02＝27 J。 对箱子受力分析有μ(M＋m)g＝Ma1，解得a1＝5 m/s2，箱子和小球的位移关系满足L＝v0t＋vt－a1t2，解得t＝ s或t＝ s(舍去)；碰前箱子的速度v1＝v－a1t＝1 m/s，箱子与小球碰撞后黏合在一起，动量守恒，则有mv0－Mv1＝(M＋m)v2，解得相碰黏合后瞬间的速度大小v2＝ m/s。 答案　 m/s 碰前箱子的位移x1＝vt－a1t2＝0.8 m，碰撞后，由功能关系可得(M＋m)v22＝μ(M＋m)gx2，解得x2＝ m，箱子运动的路程s箱＝x1＋x2＝ m。 答案　 m 答案　 解得B的最小速度v＝ 答案　，方向向左 向左的位移大小为x1＝  μmgx2＝×4m()2 向右的位移大小为x2＝ －μmgx1＝0－mv02 即此过程中A发生的位移方向向左，大小为。  x＝x2－x1＝－ 设滑块第一次滑到B点时滑块和小车的速度大小分别为v1、v2，车和滑块组成的系统不受水平外力，因此系统水平方向动量守恒，因此有mv1＝Mv2，根据机械能守恒定律得mgR＝mv12＋Mv22，解得v1＝6 m/s，v2＝2 m/s。 $