7.4　专题提升：力学三大观点的综合应用——2027届高中物理一轮复习课件

该高中物理高考复习课件聚焦“力学三大观点的综合应用”专题，依据高考评价体系梳理了动量守恒、能量守恒、动力学规律三大核心考点，通过真题分析明确动量与能量观点综合应用占60%的高频权重，归纳碰撞、弹簧模型等常考题型，构建系统备考框架。 课件亮点在于“真题解析+技巧提炼+素养培养”，如2024黑吉辽卷弹簧问题结合平抛运动，运用物理观念中的能量观点和科学思维的模型建构，提炼“动量守恒+动能定理”解题步骤。通过典题变式训练帮助学生掌握答题技巧，教师可依托此课件实现考点精准突破，提升复习效率。

第4讲　专题提升:力学三大观点的综合应用 题型一 动量和能量观点的综合应用 1.两大观点 动量的观点:动量定理和动量守恒定律。 能量的观点:动能定理和能量守恒定律。 2.三种技巧 (1)若研究对象为一个系统,应优先考虑应用动量守恒定律和能量守恒定律(机械能守恒定律)。 (2)若研究对象为单一物体,且涉及功和位移问题时,应优先考虑动能定理。 (3)动量守恒定律、能量守恒定律(机械能守恒定律)、动能定理都只考查一个物理过程的初、末两个状态有关物理量间的关系,对过程的细节不予细究,这正是它们的方便之处,特别对于变力做功问题,就更显出它们的优越性。 题型一 题型二 典题1 打桩机是基建常用工具。某种简易打桩机模型如图所示,重物A、B和C通过不可伸长的轻质长绳跨过两个光滑的等高小定滑轮连接,C与滑轮等高(图中实线位置)时,C到两定滑轮的距离均为L。重物A和B的质量均为m,系统可以在如图虚线位置保持静止,此时连接C的绳与水平方向的夹角为60°。某次打桩时,用外力将C拉到图中实线位置,然后由静止释放。设C的下落速度为时,与正下方质量为2m的静止桩D正碰,碰撞时间极短,碰撞后C的速度为零,D竖直向下运动距离后静止(不考虑C、D再次相碰)。A、B、C、D均可视为质点。 题型一 题型二 (1)求C的质量; (2)若D在运动过程中受到的阻力F可视为恒力,求F的大小; (3)撤掉桩D,将C再次拉到图中实线位置,然后由静止释放,求A、B、C的总动能最大时C的动能。 题型一 题型二 答案 (1)m　(2)6.5mg (3)(4-2)mgL 解析 (1)系统在虚线位置保持静止,以C为研究对象,根据平衡条件可知 mCg=2mgcos 30° 解得mC=m。 (2)C、D碰撞后C的速度为零,设碰撞后D的速度为v,根据动量守恒定律可知m×0+2mv 解得v= C、D碰撞后D向下运动 距离后停止,根据动能定理可知 0-×2mv2=2mg-F 解得F=6.5mg。 题型一 题型二 (3)设某时刻C向下运动的速度为v',A、B向上运动的速度为v,图中虚线与竖直方向的夹角为α,根据机械能守恒定律可知 mCv'2+2×m(v'cos α)2=mCg-2mg 令y=mCg-2mg 对上式求导数可得 mgL+2mgL 当=0时解得cos α= 即α=30° 题型一 题型二 此时 y=mCg-2mg=mgL 于是有 mCv'2+2×m(v'cos α)2=mgL 解得v'2= 此时C的最大动能 Ekm=mCv'2=(4-2)mgL。 题型一 题型二 典题2 (2024黑吉辽卷)如图所示,高度h=0.8 m的水平桌面上放置两个相同物块A、B,质量mA=mB=0.1 kg。A、B间夹一压缩量Δx=0.1 m的轻弹簧,弹簧与A、B不拴接。同时由静止释放A、B,弹簧恢复原长时A恰好从桌面左端沿水平方向飞出,水平射程xA=0.4 m,B脱离弹簧后沿桌面滑行一段距离xB=0.25 m后停止。A、B均视为质点,重力加速度g取10 m/s2。求: (1)脱离弹簧时A、B的速度大小vA和vB; (2)物块与桌面间的动摩擦因数μ; (3)整个过程中,弹簧释放的弹性势能ΔEp。 题型一 题型二 答案 (1)1 m/s　1 m/s　(2)0.2　(3)0.12 J 解析 (1)A离开桌面后做平抛运动,A在空中的飞行时间为t 则h=gt2,解得t==0.4 s 由xA=vAt 解得vA==1 m/s 设脱离弹簧时A、B速度大小为vA和vB。由于A、B组成的系统在弹簧恢复原长过程中,系统合外力为零,动量守恒,由动量守恒可知 mAvA=mBvB 解得vB=1 m/s。 题型一 题型二 (2)B脱离弹簧后沿桌面运动到静止,由动能定理可知 0-mB=-μmBgxB 解得μ==0.2。 (3)弹簧的压缩量为Δx=0.1 m,则在弹簧恢复到原长的过程中,A、B运动位移分别为xA'=xB'=0.05 m 由能量守恒知 mAmB=ΔEp-μmAgxA'-μmBgxB' 解得ΔEp=0.12 J。 题型一 题型二 题型二 力学三大观点的综合应用 1.力的三个作用效果与五个规律 分类 对应规律 公式表达 力的瞬时 作用效果 牛顿第二定律 F合=ma 力对空间 积累效果 动能定理 W合=ΔEk,W合= 机械能守 恒定律 E1=E2,mgh1+=mgh2+ 力对时间 积累效果 动量定理 F合t=p'-p,I合=Δp 动量守恒定律 m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2' 题型一 题型二 2.解动力学问题的三大观点 题型一 题型二 典题3 (2025山东卷)如图所示,内有弯曲光滑轨道的方形物体置于光滑水平面上,P、Q分别为轨道的两个端点且位于同一高度,P处轨道的切线沿水平方向,Q处轨道的切线沿竖直方向。小物块a、b用轻弹簧连接并置于光滑水平面上,b被锁定。一质量m= kg的小球自Q点正上方h=2 m处自由下落,无能量损失地滑入轨道,并从P点水平抛出,恰好击中a,与a粘在一起且不弹起。当弹簧拉力达到F=15 N时,b解除锁定开始运动。 题型一 题型二 已知a的质量ma=1 kg,b的质量mb= kg,方形物体的质量M= kg,重力加速度大小g取10 m/s2,弹簧的劲度系数k=50 N/m,整个过程弹簧均在弹性限度内,弹性势能表达式Ep=kx2(x为弹簧的形变量),所有过程不计空气阻力。求: (1)小球到达P点时,小球及方形物体相对于地面的速度大小v1、v2; (2)弹簧弹性势能最大时,b的速度大小vb及弹性势能的最大值Epm。 题型一 题型二 答案 (1)6 m/s　 m/s　(2) m/s　 J 解析 (1)因方形物体置于光滑水平面上,故小球与方形物体组成的系统在水平方向上动量守恒,规定向左为正方向,则有mv1+Mv2=0 由题意可知,小球与方形物体组成的系统机械能守恒, 则有mgh= 联立解得v1=6 m/s,v2=- m/s,负号表示方向向右 故小球及方形物体相对于地面的速度大小v1、v2分别为6 m/s、 m/s。 题型一 题型二 (2)小球从P点抛出后击中a时,小球和a组成的系统在水平方向上动量守恒,设粘在一起时的速度为v3,则有mv1=(m+ma)v3 解得v3=2 m/s b解除锁定时,弹簧伸长量x1= m=0.3 m 设此时a和小球的速度为v4,由能量守恒定律有 (m+ma)(m+ma) 解得v4=1 m/s 题型一 题型二 在a、b、小球及弹簧运动过程中,a、b、小球和弹簧组成的系统动量守恒,机械能守恒,当a、b、小球共速时,弹簧的弹性势能最大,由动量守恒定律和机械能守恒定律有(m+ma)v4=(m+ma+mb)v共 (m+ma)(m+ma+mb)=Epm 解得vb= m/s,Epm= J 当弹簧弹性势能最大时,b的速度大小为 m/s,弹性势能的最大值Epm为 J。 题型一 题型二 典题4 (2025江苏卷)如图所示,在光滑水平面上,左右两列相同的小钢球沿同一直线放置,每列有n个。在两列钢球之间,一质量为m的玻璃球以初速度v0向右运动,与钢球发生正碰。所有球之间的碰撞均视为弹性碰撞。 (1)若钢球质量为m,求最右侧的钢球最终运动的速度大小v; (2)若钢球质量为3m,求玻璃球与右侧钢球发生第一次碰撞后,玻璃球的速度大小v1; (3)若钢球质量为3m,求玻璃球经历2n次碰撞后的动能Ek。 题型一 题型二 答案 (1)v0　(2)v0　(3) 解析 (1)玻璃球向右运动,与右侧的第一个钢球发生正碰;玻璃球和该钢球组成的系统在碰撞过程中动量守恒,机械能守恒,以向右为正方向,设碰后玻璃球的速度为v10,由动量守恒定律和机械能守恒定律得 mv0=mv10+mv mv2 解得v10=0,v=v0 之后右侧钢球依次向右运动并发生正碰,同理可得,碰撞的两钢球质量相等,交换速度,最右侧的钢球最终运动的速度大小v为v0。 题型一 题型二 (2)玻璃球碰撞右侧第一个钢球,以向右为正方向,设碰撞后玻璃球速度为v1',钢球速度为v11,由动量守恒定律和机械能守恒定律得mv0=mv1'+3mv11 mv1'2+×3m 解得v1'=-v0,v11=v0 则玻璃球的速度大小v1为v0。 题型一 题型二 (3)玻璃球与右侧第一个钢球碰撞后,因钢球质量相等且发生正碰,则速度最终会交换到第n个钢球,相当于与第n个钢球碰撞,玻璃球速度反向后与左侧第一个钢球发生正碰,以向左为正方向,设碰撞后玻璃球速度为v2,钢球速度为v21,由动量守恒定律和机械能守恒定律得mv1=mv2+3mv21 ×3m 解得v2=-v0=-v0 题型一 题型二 同理,玻璃球向右与右侧第一个钢球再次发生正碰,有mv2=mv3+3m ×3m 解得v3=v0 以此类推,玻璃球经历2n次碰撞后速度大小为v0 则Ek=。 题型一 题型二 $