力學三大觀點的綜合應(yīng)用命題區(qū)間高考題型近年考頻力學三大觀點的綜合應(yīng)用動量和能量的綜合應(yīng)用2022年廣東卷T132021年湖南卷T14動量、能量、牛頓運動定律的綜合應(yīng)用2023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)落實縱觀近幾年的高考試題，本部分的命題熱點主要集中在動量定理、動量守恒定律的應(yīng)用、碰撞問題及動量與能量的綜合應(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．動力學、能量和動量守恒定律的應(yīng)用2．熟悉“三大觀點”在力學中的應(yīng)用技巧動量和能量的綜合應(yīng)用1．動量觀點(1)對于不涉及物體運動過程中的加速度而涉及物體運動時間的問題，特別是對于打擊類的問題，因時間短且沖力隨時間變化，應(yīng)用動量定理求解，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、時間，應(yīng)用動量守恒定律求解。2．能量觀點(1)對于不涉及物體運動過程中的加速度和時間的問題，無論是恒力做功還是變力做功，一般都利用動能定理求解。(2)如果物體只有重力和彈簧彈力做功而又不涉及運動過程中的加速度和時間的問題，則采用機械能守恒定律求解。(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)某同學受自動雨傘開傘過程的啟發(fā)，設(shè)計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滑塊，初始時它們處于靜止狀態(tài)。當滑塊從A處以初速度v0為10m/s向上滑動時，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，帶動滑桿離開桌面一起豎直向上運動。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，不計空氣阻力。求：(1)滑塊在靜止時和向上滑動的過程中，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)滑桿向上運動的最大高度h。命題立意：應(yīng)用動量和能量解決碰撞問題第一步：正確受力分析第二步：應(yīng)用動能定理求滑塊碰撞前瞬間的速度大小第三步：根據(jù)動量守恒求碰撞后的速度，根據(jù)動能定理求滑桿向上運動的最大高度規(guī)范解答：(1)當滑塊處于靜止時桌面對滑桿的支持力等于滑塊和滑桿的重力，即N1＝m＋Mg＝8當滑塊向上滑動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，則此時桌面對滑桿的支持力為N2＝Mg－f'＝5N。(2)滑塊從剛向上運動到碰前瞬間根據(jù)動能定理有－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)動量守恒有mv1＝m＋碰后滑塊和滑桿整體以初速度v向上做豎直上拋運動，根據(jù)動能定理有－m＋Mgh＝0－1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：根據(jù)動能定理求出滑塊碰撞前的速度，再由動量守恒求出碰撞后的滑塊和滑桿共速時的速度易錯：誤以為滑塊和滑桿全程動量守恒而出錯動量、能量、牛頓運動定律的綜合應(yīng)用1．三個基本觀點(1)力的觀點：主要是牛頓運動定律和運動學公式相結(jié)合，常涉及物體的受力、加速度或勻變速運動等問題。(2)動量的觀點：主要應(yīng)用動量定理或動量守恒定律求解，常涉及物體的受力和時間問題以及物體間的相互作用問題。(3)能量的觀點：在涉及單個物體的受力、速度和位移問題時，常用動能定理；在涉及系統(tǒng)內(nèi)能量的轉(zhuǎn)化問題時，常用能量守恒定律。2．選用原則(1)單個物體：宜選用動量定理、動能定理和牛頓運動定律。若其中涉及時間的問題，應(yīng)選用動量定理；若涉及位移的問題，應(yīng)選用動能定理；若涉及加速度的問題，只能選用牛頓第二定律。(2)多個物體組成的系統(tǒng)：優(yōu)先考慮兩個守恒定律，若涉及碰撞、爆炸、反沖等問題，應(yīng)選用動量守恒定律，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)對多個物理過程進行整體思維，即把幾個過程合為一個過程來處理，如用動量守恒定律解決比較復雜的運動。(2)對多個研究對象進行整體思維，即把兩個或兩個以上的獨立物體合為一個整體進行考慮，如應(yīng)用動量守恒定律時，就是把多個物體看成一個整體(或系統(tǒng))。(2022·山東卷T18)如圖所示，“L”型平板B靜置在地面上，小物塊A處于平板B上的O'點，O'點左側(cè)粗糙，右側(cè)光滑。用不可伸長的輕繩將質(zhì)量為M的小球懸掛在O'點正上方的O點，輕繩處于水平拉直狀態(tài)。將小球由靜止釋放，下擺至最低點與小物塊A發(fā)生碰撞，碰后小球速度方向與碰前方向相同，開始做簡諧運動(要求擺角小于5°)，A以速度v0沿平板滑動直至與B右側(cè)擋板發(fā)生彈性碰撞。一段時間后，A返回到O點的正下方時，相對于地面的速度減為零，此時小球恰好第一次上升到最高點。已知A的質(zhì)量mA＝0.1kg，B的質(zhì)量mB＝0.3kg，A與B的動摩擦因數(shù)μ1＝0.4，B與地面間的動摩擦因數(shù)μ2＝0.225，v0＝4m/s，取重力加速度g＝10m/s2。整個過程中A始終在B上，所有碰撞時間忽略不計，不計空氣阻力，求：(1)A與B的擋板碰撞后，二者的速度大小vA與vB；(2)B光滑部分的長度d；(3)運動過程中A對B的摩擦力所做的功Wf；(4)實現(xiàn)上述運動過程，MmA的取值范圍(結(jié)果用cos5°表示命題立意：力學三大觀點的綜合應(yīng)用第一步：A與B發(fā)生彈性碰撞，根據(jù)動量守恒和能量守恒求出碰撞后A、B的速度第二步：由動能定理求出A向左運動的距離，由動量定理求出時間，A減速的位移等于B物體向右的位移，根據(jù)牛頓運動定律結(jié)合運動學公式求出B光滑部分的長度第三步：由運動學公式求出B運動的位移并求出A對B的摩擦力所做的功第四步：分析運動過程求出小球做簡諧運動的周期，分析碰后小球擺角恰為5°和碰后小球速度恰為0兩種臨界情況，求出Mm規(guī)范解答：(1)設(shè)水平向右為正方向，因為O'點右側(cè)光滑，由題意可知A與B發(fā)生彈性碰撞，故碰撞過程根據(jù)動量守恒和能量守恒有mAv0＝mAvA＋mBvB12mAv02＝12代入數(shù)據(jù)聯(lián)立解得vA＝－2m/s(方向水平向左)vB＝2m/s(方向水平向右)即A和B速度的大小分別為vA＝2m/s，vB＝2m/s。(2)因為A物體返回到O點正下方時，相對地面速度為0，A物體減速過程根據(jù)動能定理有－μ1mAgx0＝0－12mA代入數(shù)據(jù)解得x0＝0.5m根據(jù)動量定理有－μ1mAgt2＝0－mAvA代入數(shù)據(jù)解得t2＝0.5s經(jīng)分析知，B停止前，A已進入O'左側(cè)此過程中A減速的位移等于A減速前B物體向右運動的位移，所以此過程對于B有μ2mA＋mBg＝mBa1，x0＝vBt1－聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)解得t1＝13s，t'1＝1s(舍去故根據(jù)幾何關(guān)系有d＝vAt1＋x0代入數(shù)據(jù)解得d＝76m(3)在A剛開始減速時，B物體的速度為v2＝vB－a1t1＝1m/s在A減速過程中，對B分析根據(jù)牛頓運動定律可知μ1mAg＋μ2mA＋mBg＝解得a2＝133m/s設(shè)B物體停下來的時間為t3，則有0＝v2－a2t3解得t3＝313s＜t2＝0.5可知在A減速過程中B先停下來了，此過程中B的位移為xB＝v22所以A對B的摩擦力所做的功為Wf＝－μ1mAgxB＝－365J(4)小球和A碰撞后A做勻速直線運動再和B相碰，此過程有t0＝dvA由題意可知A返回到O點的正下方時，小球恰好第一次上升到最高點，設(shè)小球做簡諧振動的周期為T，擺長為L，則有14T＝t0＋t1＋t2，T＝2π小球下滑過程根據(jù)動能定理有MgL＝12Mv小球與A碰撞過程根據(jù)動量守恒定律有Mv＝Mv1＋mAv0當碰后小球擺角恰為5°時，有MgL1-cos5°聯(lián)立可得M當碰后小球速度恰為0時，碰撞過程有Mv＝mAv0則可得