07 专题二 第7课时 力学三大观点的综合应用（课件PPT）-【高考快车道】2026年高考物理大二轮专题复习与策略（广东专版）

专题二　能量与动量 第7课时　力学三大观点的综合应用 1 真题呈现 2022·广东卷T13——力学综合问题 2022·广东卷T14——带电油滴在电场力、重力和阻力作用下的运动 2023·广东卷T15——力学综合问题 2024·广东卷T10——力学综合问题 2024·广东卷T14——力学综合问题 2024·广东卷T15——带电粒子在交变电场和磁场中的运动 2025·广东卷T14——力学综合问题 2025·广东卷T15——带电颗粒在复合场中的运动 第7课时　力学三大观点的综合应用 考情分析 力学的三大观点是解决力学综合问题和电磁学综合问题的核心思想。高考以创设较为复杂的运动情境为依托强调受力分析、运动过程分析，并需应用力学三大观点进行分析和推理，经常作为压轴题出现，对综合分析能力要求较高。 第7课时　力学三大观点的综合应用 真题情境 　　　 　　　 2022·广东卷T13 　2022·广东卷T14　　2023·广东卷T15 第7课时　力学三大观点的综合应用 真题情境 　　　 　　　 2024·广东卷T10　 2024·广东卷T14 　2024·广东卷T15 第7课时　力学三大观点的综合应用 真题情境 　　　 　　　 2025·广东卷T14　　　　　　2025·广东卷T15 第7课时　力学三大观点的综合应用 突破点　应用力学三大观点解决多过程问题 1．三大观点的对比 分类 规律 表达式 适用情况 动力学 观点 力的瞬时 作用 牛顿第二定律 F合＝ma 单体 牛顿第三定律 F＝－F' 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 7 分类 规律 表达式 适用情况 能量 观点 力的空间 累积作用 动能定理 W合＝Ek2－Ek1 单体 机械能守恒 定律 Ek1＋Ep1＝ Ek2＋Ep2 系统 动量 观点 力的时间 累积作用 动量定理 F合t＝mv'－mv 单体 动量守恒定律 m1v1＋m2v2＝ m1v'1＋m2v'2 系统 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 2．三大观点的选用原则 (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。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 [典例1]　算盘是我国古老的计算工具，中心带孔的相同算珠可在算盘的固定导杆上滑动，使用前算珠需要归零。如图所示，水平放置的算盘中有甲、乙两颗算珠未在归零位置，甲靠边框b，甲、乙相隔s1＝3.5×10-2 m，乙与边框a相隔s2＝2.0×10-2 m，算珠与导杆间的动摩擦因数μ＝0.1。现用手指将甲以0.4 m/s的初速度拨出，甲、乙碰撞后甲的速度大小为0.1 m/s，方向不变，碰撞时间极短且不计，重力加速度g取10 m/s2。 (1)通过计算，判断乙算珠能否滑动到边框a； (2)求甲算珠从拨出到停下所需的时间。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 [解析]　(1)甲算珠从被拨出到与乙算珠碰撞前，做匀减速直线运动 加速度大小a1＝＝1 m/s2 设甲算珠与乙算珠碰撞前瞬间的速度为v1 则v2－＝2a1s1，解得v1＝0.3 m/s 甲、乙两算珠碰撞时，由题意可知碰撞过程中动量守恒，取甲算珠初速度方向为正方向 则有mv1＝mv'1＋mv乙，其中v'1＝0.1 m/s 解得碰撞后乙算珠的速度v乙＝0.2 m/s 碰撞后，乙算珠做匀减速直线运动，加速度大小 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 a2＝＝1 m/s2 设乙算珠能运动的最远距离为x 则x＝＝0.02 m 由于x＝s2 所以乙算珠能够滑动到边框a。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 (2)甲算珠从拨出到与乙算珠碰撞所用时间 t1＝＝0.1 s 碰撞后甲算珠继续做匀减速直线运动直到停止，所用时间t2＝＝0.1 s 所以甲算珠从拨出到停下所需的时间t＝t1＋t2＝0.2 s。 [答案]　(1)能(计算过程见解析)　(2)0.2 s 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 [典例2]　(2022·广东卷T14)密立根通过观测油滴的运动规律证明了电荷的量子性，因此获得了1923年的诺贝尔奖。如图是密立根油滴实验的原理示意图，两个水平放置、相距为d的足够大金属极板，上极板中央有一小孔。通过小孔喷入一些小油滴，由于碰撞或摩擦，部分油滴带上了电荷。有两个质量均为m0、位于同一竖直线上的球形小油滴A和B，在时间t内都匀速下落了距离h1。此时给两极板加上电压U(上极板接正极)，A继续以原速度下落，B经过一段时间后向上匀速运动。B在匀速运动时间t内上升了距离h2(h2≠h1)，随后与A合并，形成一个球形新油滴，继续在两极板间运动直至匀速。已知球形油滴受到的空气阻力大小为f＝kv，其中k为比例系数，m为油滴质量，v为油滴运动速率，不计空气浮力，重力加速度为g。求： 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 (1)比例系数k； (2)油滴A、B的带电量和电性；B上升距离h2电势能的变化量； (3)新油滴匀速运动速度的大小和方向。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 [解析]　(1)未加电压时，油滴匀速时的速度大小 v1＝ 匀速时m0g＝f1 又f1＝kv1 联立可得k＝。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 (2)加电压后，油滴A的速度不变，可知油滴A不带电；油滴B最后速度方向向上，可知油滴B所受电场力向上，极板间电场强度向下，可知油滴B带负电 油滴B向上匀速运动时，速度大小为v2＝ 根据平衡条件可得m0g＋kv2＝q 解得q＝ 根据ΔEp＝－W电 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 又W电＝·qh2 联立解得 ΔEp＝－。 (3)油滴B与油滴A合并后，新油滴的质量为2m0，新油滴所受电场力 F'＝＝ 若F'>2m0g，即h2>h1 可知v2>v1 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 设向上为正方向，根据动量守恒定律得 m0v2－m0v1＝2m0v共 可得v共>0 新油滴向上加速，达到平衡时 2m0g＋k·(2m0v'＝F' 解得速度大小为v'＝，速度方向向上； 若F'<2m0g，即h1>h2 可知v2<v1 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 设向下为正方向，根据动量守恒定律得 m0v1－m0v2＝2m0v'共 可知v'共>0 新油滴向下加速，达到平衡时 2m0g＝F'＋k·(2m0v″ 解得速度大小为v″＝，速度方向向下。 [答案]　(1)　(2)油滴A不带电，油滴B带负电，电荷量为　电势能的变化量为－　(3)见解析 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 [典例3]　(2025·广东佛山二模)很多医院都装备有气动物流装置，将药房配药输送到各科室。如图所示是类似的气动输送装置，管道abcde右端开口，其中ab竖直，高度H＝2R，bc是半径为R的四分之一圆弧管(R远大于管道直径)，cde水平，cd长度x1＝3R，de长度x2＝R。d处紧挨放置着大小可忽略不计的运输胶囊B和C，B被锁定在d处，a处放置胶囊A，胶囊与管道内壁接触处均不漏气，胶囊A、C间气室为真空，A的质量为m，B、C的质量均为M＝3m。启动风机，给A施加一大小恒为F＝2mg的气动推力，A运动至d处前瞬间解锁B，并与B完成弹性碰撞，紧接着B与C完成弹性碰撞，碰撞时间极短，大气对C产生的压力恒为mg(忽略管道内空气流动对气压的影响)，ab和cde均光滑，A经bc过程克服阻力做功为Wf＝mgR(π－1)，求： 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 (1)A经圆弧管b点处时，管道对其弹力大小FN； (2)B与C碰撞后瞬间，C的速度大小vC； (3)试分析并判断B与C是否会发生第二次碰撞。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 [解析]　(1)A由a到b过程有(F－mg)×2R＝m 解得vb＝2 A经b点处时FN＝m 解得FN＝4mg。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 (2)A由b到d过程有F×－Wf－mgR＋Fx1＝m－m 解得vd＝4 A与B碰撞，以vd的方向为正方向，有mvd＝mvA＋MvB，m＝m＋M 解得vA＝－2，vB＝2 B与C碰撞，以vB的方向为正方向，有MvB＝MvB2＋MvC，M＝M＋M 解得vB2＝0，vC＝2。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 (3)设管de段足够长，B与C会发生二次碰撞，先设A反弹不会进入圆弧管，则A减速至速度为零时，根据动能定理有－Fs1＝0－m 解得s1＝R<x1＝3R 假设成立 以vA的方向为正方向，设A与B再次碰撞的时间为t，根据动量定理有Ft1＝m(－vA)－mvA 解得t1＝2 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 A与B从第一次碰撞到第二次碰撞C的位移为xC＝vCt1－a C的加速度大小mg＝Ma 解得a＝g 位移大小为xC＝R 此时C恰好到达管口处，即B与C不会发生第二次碰撞。 [答案]　(1)4mg　(2)2　(3)B与C不会发生第二次碰撞 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 【教师备选资源】 1. 为了探究物体间碰撞特性，设计了如图所示的实验装置。水平直轨道AB、CD和水平传送带平滑无缝连接，两半径均为R＝0.4 m的四分之一圆周组成的竖直细圆弧管道DEF与轨道CD和足够长的水平直轨道FG平滑相切连接。质量为3m的滑块b与质量为2m的滑块c用劲度系数k＝100 N/m的轻质弹簧连接，静置于轨道FG上。现有质量m＝0.12 kg的滑块a以初速度v0＝2 m/s从D处进入，经DEF管道后，与FG上的滑块b碰撞(时间极短)。已知传送带长L＝0.8 m，以v＝2 m/s的速率顺时针转动，滑块a与传送带间的动摩擦因数μ＝0.5，其他摩擦和阻力均不计，各滑块均可视为质点，弹簧的弹性势能Ep＝kx2(x为形变量)，g取10 m/s2。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 (1)求滑块a到达圆弧管道DEF最低点F时速度大小vF和所受支持力大小FN； (2)若滑块a碰后返回到B点时速度vB＝1 m/s，求滑块a、b碰撞过程中损失的机械能ΔE； (3)若滑块a碰到滑块b立即被粘住，求碰撞后弹簧最大长度与最小长度之差Δx。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 [解析]　(1)滑块a从D处进入，经DEF管道到达最低点的过程中，由动能定理得 mg·2R＝m－m 解得vF＝10 m/s 在最低点F由牛顿第二定律得 FN－mg＝m 解得FN＝31.2 N。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 (2)若滑块a碰后返回到B点时速度vB＝1 m/s，设碰后滑块a的速度大小为va，则由动能定理有 －mg·2R－μmgL＝m－m 解得va＝5 m/s 滑块a、b碰撞过程中动量守恒，取水平向右为正方向，有mvF＝ －mva＋3mvb，解得vb＝5 m/s 滑块a、b碰撞过程中损失的机械能 ΔE＝m－ 解得ΔE＝0。 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 (3)若滑块a碰到滑块b立即被粘住，设碰撞后a、b的共同速度为v，由动量守恒定律得 mvF＝(m＋3m)v 当弹簧最长或最短时，滑块a、b与滑块c均达到共速，设为v'，由动量守恒定律得 (m＋3m)v＝(m＋3m＋2m)v' 弹簧的最大弹性势能 Ep＝(m＋3m)v2－(m＋3m＋2m)v'2 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 又Ep＝kx2 系统能量守恒，弹簧最长或最短时，系统的动能相等，所以弹簧最长或最短时，弹簧的形变量大小相同，故弹簧最大长度与最小长度之差Δx＝2x 联立解得Δx＝0.2 m。 [答案]　(1)10 m/s　31.2 N　(2)0　(3)0.2 m 突破点 课后限时练 第7课时　力学三大观点的综合应用 $