专题：力学规律综合应用 课件-2025-2026学年高二上学期物理教科版选择性必修第一册

专题：力学规律综合应用 第 一 章 学习目标 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)。 3.掌握处理力学问题的系统化思维(难点)。 内容索引 一、力的三个基本观点和选用原则 二、用系统化思维解决问题 < 一 > 力的三个基本观点和选用原则 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 =m-m 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) E1=E2 能量转化(转移) 动量守恒定律 p1=p2 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。 例1 　(2024·深圳市高二期末)某同学在光滑水平台面上玩鸡蛋碰石头，如图，他将一个质量m1=0.2 kg的鸡蛋向一块质量m2=1.0 kg 的石头丢去，以v1=15 m/s的速度水平向右碰撞石头，在极短时间内鸡蛋撞破，速度减为0(液体没有粘在石头上)，石头获得水平速度离开高h=0.8 m的水平台面，鸡蛋和石头均视为质点，忽略空气阻力，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)石头离开平台时速度的大小； 答案　3 m/s 鸡蛋和石头碰撞过程中动量守恒，有m1v1=m2v2 解得v2=3 m/s (2)石头落地时速度的大小； 答案　5 m/s 对于石头从抛出到落地，根据动能定理， 有m2gh=m2v2'2-m2 解得v2'=5 m/s (3)石头从离开平台到落地的时间内重力的冲量大小。 答案　4 N·s 设石头从离开平台到落地的时间为t，有h=gt2， 解得t=0.4 s， 重力的冲量大小为I=m2gt=4 N·s。 　(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均为μ=0.4，重力加速度g取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，由动量守恒定律有mvA=mvB， 根据能量守恒定律知Ep=m+m，代入数据得vA=vB=4 m/s (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=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定律有mvA1-mvB1=2mvB2，解得vA1=18 m/s；由动能定理得P对A做的功为W=m=162 J。 总结提升 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。 返回 < 二 > 用系统化思维解决问题 例3 　(多选)(2024·成都七中阶段练习)质量为M=1 kg的箱子静止在光滑水平面上，箱子内侧的两壁间距为l=0.5 m，另一质量也为m=1 kg且可视为质点的物体从箱子中央以v0=6 m/s的速度开始运动，如图所示。已知物体与箱底间的动摩擦因数为μ=0.5，物体与箱壁间发生的是完全弹性碰撞，g取10 m/s2。下列说法正确的是 A.物体与箱子最多发生3次碰撞 B.物体最终停在距离箱子左壁5 cm处 C.整个过程中系统产生的内能为9 J D.箱子对物体的总冲量大小为3 N·s √ √ 物体在摩擦力作用下最终与箱子以共同速度v向右匀速运动，物体与箱子组成的系统满足动量守恒，则有mv0=(m+M)v，解得v=3 m/s；根据能量守恒可知，整个过程中系统产生的内能为Q=m-(m+M)v2=9 J；设整个过程物体与箱子发生的相对路程为s，则有Q=μmgs，解得s=1.8 m，由于s=1.8 m=0.25 m+3×0.5 m＋0.05 m，可知物体与箱子最多发生4次碰撞，物体最终停在距离箱子左壁5 cm处，故A错误，B、C正确； 水平方向根据动量定理可得Ix=mv-mv0=-3 kg·m/s=-3 N·s，可知箱子对物体的水平总冲量大小为3 N·s，由于箱子对物体有支持力，在竖直方向有冲量，则箱子对物体的总冲量大小一定大于3 N·s，故D错误。 总结提升 1.系统化思维方法 (1)对多个物理过程进行整体思考，即把几个过程合为一个过程来处理，如用动量观点或能量观点分析比较复杂的运动过程，可不考虑过程细节。 (2)对多个研究对象进行整体思考，即把两个或两个以上的物体作为一个整体进行考虑，如应用动量守恒定律时，就是把多个物体看成一个整体(或系统)。 2.若单独利用动量观点(或能量观点)无法解决问题，可尝试两种观点结合联立方程求解。 返回 本课结束 第 一 章 $