真題必讀：專題二能量與動(dòng)量 命題區(qū)間6　力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用-《高考快車道》2026版高考物理母題必讀及衍生

6/6力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用命題區(qū)間高考題型近年考頻力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用動(dòng)量和能量的綜合應(yīng)用2024年江蘇卷T92022年廣東卷T132021年湖南卷T14動(dòng)量、能量、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用2024年山東卷T172024年遼寧卷T142024年湖南卷T152024年河北卷T152023年遼寧卷T152023年海南卷T182023年山東卷T182022年山東卷T182022年湖南卷T142021年湖南卷T8命題分析素養(yǎng)落實(shí)縱觀近幾年的高考試題，本部分的命題熱點(diǎn)主要集中在動(dòng)量定理、動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用、碰撞問題及動(dòng)量與能量的綜合應(yīng)用等問題，命題多與生產(chǎn)、生活、科技等具體情境相聯(lián)系，試題呈現(xiàn)方式有選擇題和計(jì)算題，可能是難度較大的選擇題，也可能是難度較大的壓軸大題。1．動(dòng)力學(xué)、能量守恒定律和動(dòng)量守恒定律的應(yīng)用2．熟悉“三大觀點(diǎn)”在力學(xué)中的應(yīng)用技巧動(dòng)量和能量的綜合應(yīng)用1．動(dòng)量觀點(diǎn)(1)對于不涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度而涉及物體運(yùn)動(dòng)時(shí)間的問題，特別是對于打擊類的問題，因時(shí)間短且沖力隨時(shí)間變化，應(yīng)用動(dòng)量定理求解，即I合＝mv－mv0。(2)對于碰撞、爆炸、反沖類的問題，若只涉及初、末速度而不涉及力、時(shí)間，應(yīng)用動(dòng)量守恒定律求解。2．能量觀點(diǎn)(1)對于不涉及物體運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間的問題，無論是恒力做功還是變力做功，一般都利用動(dòng)能定理求解。(2)如果物體只有重力和彈簧彈力做功而又不涉及運(yùn)動(dòng)過程中的加速度和時(shí)間的問題，則采用機(jī)械能守恒定律求解。(3)對于相互作用的兩物體，若明確兩物體相對滑動(dòng)的距離，應(yīng)考慮選用能量守恒定律建立方程。(2022·廣東卷T13)某同學(xué)受自動(dòng)雨傘開傘過程的啟發(fā)，設(shè)計(jì)了如圖所示的物理模型。豎直放置在水平桌面上的滑桿上套有一個(gè)滑塊，初始時(shí)它們處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)滑塊從A處以初速度v0為10m/s向上滑動(dòng)時(shí)，受到滑桿的摩擦力f為1N，滑塊滑到B處與滑桿發(fā)生完全非彈性碰撞，帶動(dòng)滑桿離開桌面一起豎直向上運(yùn)動(dòng)。已知滑塊的質(zhì)量m＝0.2kg，滑桿的質(zhì)量M＝0.6kg，A、B間的距離l＝1.2m，重力加速度g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力。求：(1)滑塊在靜止時(shí)和向上滑動(dòng)的過程中，桌面對滑桿支持力的大小N1和N2；(2)滑塊碰撞前瞬間的速度大小v1；(3)滑桿向上運(yùn)動(dòng)的最大高度h。命題立意：應(yīng)用動(dòng)量和能量解決碰撞問題第一步：正確受力分析第二步：應(yīng)用動(dòng)能定理求滑塊碰撞前瞬間的速度大小第三步：根據(jù)動(dòng)量守恒求碰撞后的速度，根據(jù)動(dòng)能定理求滑桿向上運(yùn)動(dòng)的最大高度規(guī)范解答：(1)當(dāng)滑塊處于靜止時(shí)桌面對滑桿的支持力等于滑塊和滑桿的重力，即N1＝m+Mg＝8N當(dāng)滑塊向上滑動(dòng)過程中受到滑桿的摩擦力為1N，根據(jù)牛頓第三定律可知滑塊對滑桿的摩擦力也為1N，方向豎直向上，則此時(shí)桌面對滑桿的支持力為N2＝Mg－f′＝5N。(2)滑塊從剛向上運(yùn)動(dòng)到碰前瞬間根據(jù)動(dòng)能定理有－mgl－fl＝1代入數(shù)據(jù)解得v1＝8m/s。(3)由于滑塊和滑桿發(fā)生完全非彈性碰撞，即碰后兩者共速，碰撞過程根據(jù)動(dòng)量守恒有mv1＝m+Mv碰后滑塊和滑桿整體以初速度v向上做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理有－m+Mgh＝0－12m+M代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得h＝0.2m。[答案](1)8N5N(2)8m/s(3)0.2m難點(diǎn)：根據(jù)動(dòng)能定理求出滑塊碰撞前的速度，再由動(dòng)量守恒求出碰撞后的滑塊和滑桿共速時(shí)的速度易錯(cuò)：誤以為滑塊和滑桿全程動(dòng)量守恒而出錯(cuò)動(dòng)量、能量、牛頓運(yùn)動(dòng)定律的綜合應(yīng)用1．三個(gè)基本觀點(diǎn)(1)力的觀點(diǎn)：主要是牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式相結(jié)合，常涉及物體的受力、加速度或勻變速運(yùn)動(dòng)等問題。(2)動(dòng)量的觀點(diǎn)：主要應(yīng)用動(dòng)量定理或動(dòng)量守恒定律求解，常涉及物體的受力和時(shí)間問題以及物體間的相互作用問題。(3)能量的觀點(diǎn)：在涉及單個(gè)物體的受力、速度和位移問題時(shí)，常用動(dòng)能定理；在涉及系統(tǒng)內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化問題時(shí)，常用能量守恒定律。2．選用原則(1)單個(gè)物體：宜選用動(dòng)量定理、動(dòng)能定理和牛頓運(yùn)動(dòng)定律。若其中涉及時(shí)間的問題，應(yīng)選用動(dòng)量定理；若涉及位移的問題，應(yīng)選用動(dòng)能定理；若涉及加速度的問題，只能選用牛頓第二定律。(2)多個(gè)物體組成的系統(tǒng)：優(yōu)先考慮兩個(gè)守恒定律，若涉及碰撞、爆炸、反沖等問題，應(yīng)選用動(dòng)量守恒定律，然后再根據(jù)能量關(guān)系分析解決。3．系統(tǒng)化思維方法(1)對多個(gè)物理過程進(jìn)行整體思維，即把幾個(gè)過程合為一個(gè)過程來處理，如用動(dòng)量守恒定律解決比較復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)問題。(2)對多個(gè)研究對象進(jìn)行整體思維，即把兩個(gè)或兩個(gè)以上的獨(dú)立物體合為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，如應(yīng)用動(dòng)量守恒定律時(shí)，就是把多個(gè)物體看成一個(gè)整體(或系統(tǒng))。(2024·山東卷T17)如圖甲所示，質(zhì)量為M的軌道靜止在光滑水平面上，軌道水平部分的上表面粗糙，豎直半圓形部分的表面光滑，兩部分在P點(diǎn)平滑連接，Q為軌道的最高點(diǎn)。質(zhì)量為m的小物塊靜置在軌道水平部分上，與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。已知軌道半圓形部分的半徑R＝0.4m，重力加速度大小g＝10m/s2。(1)若軌道固定，小物塊以一定的初速度沿軌道運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)時(shí)，受到軌道的彈力大小等于3mg，求小物塊在Q點(diǎn)的速度大小v；(2)若軌道不固定，給軌道施加水平向左的推力F，小物塊處在軌道水平部分時(shí)，軌道的加速度a與F對應(yīng)關(guān)系如圖乙所示。(ⅰ)求μ和m；(ⅱ)初始時(shí)，小物塊靜置在軌道最左端，給軌道施加水平向左的推力F＝8N，當(dāng)小物塊到P點(diǎn)時(shí)撤去F，小物塊從Q點(diǎn)離開軌道時(shí)相對地面的速度大小為7m/s。求軌道水平部分的長度L。命題立意：本題綜合考查力學(xué)三大觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用第一步：在Q點(diǎn)由圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律和牛頓第二定律可求小物塊的速度大小第二步：根據(jù)a-F圖像分析物塊和軌道運(yùn)動(dòng)情況，結(jié)合圖像斜率和截距的意義可求μ和m第三步：當(dāng)小物塊到P點(diǎn)時(shí)撤去F后，物塊和軌道組成系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒，機(jī)械能也守恒，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律求軌道水平部分的長度規(guī)范解答：(1)根據(jù)題意，小物塊在Q點(diǎn)由合力提供向心力有mg＋3mg＝mv代入數(shù)據(jù)解得v＝4m/s。(2)(ⅰ)根據(jù)題意可知當(dāng)F≤4N時(shí)，小物塊與軌道一起向左加速，根據(jù)牛頓第二定律可知F＝(M＋m)a根據(jù)題圖乙有k＝1M+m＝0.5kg當(dāng)推力F>4N時(shí)，軌道與小物塊有相對滑動(dòng)，則對軌道有F－μmg＝Ma結(jié)合題圖乙有a＝1MF－可知k＝1M＝1kg截距b＝－μmgM＝－2m/s聯(lián)立以上各式可得M＝1kg，m＝1kg，μ＝0.2。(ⅱ)由題圖乙可知，當(dāng)F＝8N時(shí)，軌道的加速度為a1＝6m/s2，小物塊的加速度為a2＝μg＝2m/s2設(shè)小物塊從最左端運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)經(jīng)過的時(shí)間為t0，則軌道有v1＝a1t0小物塊有v2＝a2t0在小物塊從P到Q的過程根據(jù)系統(tǒng)機(jī)械能守恒有12Mv1水平方向動(dòng)量守恒，以水平向左為正方向，則有Mv1＋