2025年高二物理上學(xué)期多過(guò)程問(wèn)題分析題（動(dòng)量與能量綜合）一、多過(guò)程問(wèn)題的核心解題策略多過(guò)程物理問(wèn)題通常涉及物體在不同階段的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，需綜合運(yùn)用動(dòng)量守恒定律、機(jī)械能守恒定律及動(dòng)能定理等規(guī)律。解題時(shí)需遵循以下步驟：階段劃分：根據(jù)物體受力情況或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化，將復(fù)雜過(guò)程分解為若干子過(guò)程（如碰撞過(guò)程、平拋過(guò)程、滑塊滑行過(guò)程等）。規(guī)律選擇：動(dòng)量守恒：系統(tǒng)合外力為零或某方向合外力為零時(shí)優(yōu)先使用，常用于碰撞、爆炸、反沖等瞬時(shí)過(guò)程。機(jī)械能守恒：只有重力、彈力做功時(shí)適用，需注意彈簧彈性勢(shì)能、重力勢(shì)能的始末狀態(tài)分析。動(dòng)能定理：涉及變力做功或運(yùn)動(dòng)路徑復(fù)雜時(shí)使用，公式為(W_{合}=\DeltaE_k)。臨界條件分析：關(guān)注速度相等（共速）、彈簧形變量最大、物體脫離接觸面等臨界狀態(tài)，此類(lèi)狀態(tài)往往是過(guò)程轉(zhuǎn)換的節(jié)點(diǎn)。二、典型例題解析例題1：彈簧連接體的碰撞與振動(dòng)綜合問(wèn)題題目：質(zhì)量為(m=2kg)的物塊A靜止在光滑水平面上，與輕質(zhì)彈簧（勁度系數(shù)(k=100N/m)）的左端相連，彈簧右端固定在豎直墻壁上。質(zhì)量為(M=3kg)的物塊B以(v_0=5m/s)的速度與A發(fā)生彈性碰撞（碰撞時(shí)間極短），求：（1）碰撞后瞬間A、B的速度大??；（2）彈簧的最大壓縮量；（3）從碰撞結(jié)束到彈簧第一次恢復(fù)原長(zhǎng)過(guò)程中，物塊A的位移。解析：碰撞過(guò)程（動(dòng)量守恒+機(jī)械能守恒）彈性碰撞滿足動(dòng)量守恒和機(jī)械能守恒：[Mv_0=Mv_B+mv_A\quad\text{(1)}][\frac{1}{2}Mv_0^2=\frac{1}{2}Mv_B^2+\frac{1}{2}mv_A^2\quad\text{(2)}]聯(lián)立解得：(v_A=\frac{2M}{M+m}v_0=\frac{2\times3}{3+2}\times5=6m/s)（向右）(v_B=\frac{M-m}{M+m}v_0=\frac{3-2}{5}\times5=1m/s)（向右）彈簧壓縮過(guò)程（機(jī)械能守恒）碰撞后A向右壓縮彈簧，速度減為0時(shí)彈簧壓縮量最大。由機(jī)械能守恒：[\frac{1}{2}mv_A^2=\frac{1}{2}kx^2]代入數(shù)據(jù)：(x=\sqrt{\frac{m}{k}}v_A=\sqrt{\frac{2}{100}}\times6=0.6\sqrt{2}\approx0.848m)彈簧恢復(fù)過(guò)程（動(dòng)能定理）彈簧從最大壓縮量恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，A的速度大小仍為6m/s（方向向左）。此過(guò)程彈力做功等于動(dòng)能變化：[W_{彈}=\frac{1}{2}mv_A'^2-\frac{1}{2}mv_A^2]因彈力做功(W_{彈}=-\left(\frac{1}{2}kx^2-0\right)=-18J)，解得位移需結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：彈簧彈力為變力，A做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)，周期(T=2\pi\sqrt{\frac{m}{k}}=2\pi\sqrt{0.02}\approx0.89s)，從壓縮到恢復(fù)原長(zhǎng)經(jīng)歷(\frac{T}{4})，位移大小等于振幅(x=0.848m)。例題2：滑塊-木板系統(tǒng)的動(dòng)量與能量綜合題目：質(zhì)量為(M=4kg)的長(zhǎng)木板靜止在光滑水平面上，木板上表面粗糙，動(dòng)摩擦因數(shù)(\mu=0.2)。質(zhì)量為(m=1kg)的滑塊以(v_0=10m/s)的初速度滑上木板左端，木板足夠長(zhǎng)。求：（1）滑塊與木板的最終速度；（2）滑塊相對(duì)木板滑行的距離；（3）整個(gè)過(guò)程中因摩擦產(chǎn)生的熱量。解析：動(dòng)量守恒求共速系統(tǒng)水平方向動(dòng)量守恒：[mv_0=(M+m)v_{共}]解得(v_{共}=\frac{1\times10}{4+1}=2m/s)能量守恒求相對(duì)位移摩擦生熱等于系統(tǒng)動(dòng)能損失：[Q=\DeltaE_k=\frac{1}{2}mv_0^2-\frac{1}{2}(M+m)v_{共}^2]代入數(shù)據(jù)得(Q=50J-10J=40J)又因(Q=\mumgL)，解得相對(duì)滑行距離(L=\frac{40}{0.2\times1\times10}=20m)臨界狀態(tài)分析滑塊減速加速度(a_1=\mug=2m/s^2)，木板加速加速度(a_2=\frac{\mumg}{M}=0.5m/s^2)。共速時(shí)間(t=\frac{v_0-v_{共}}{a_1}=4s)，此過(guò)程木板位移(x_M=\frac{1}{2}a_2t^2=4m)，滑塊位移(x_m=v_0t-\frac{1}{2}a_1t^2=24m)，相對(duì)位移(x_m-x_M=20m)，與能量法結(jié)果一致。例題3：爆炸與平拋運(yùn)動(dòng)的組合問(wèn)題題目：質(zhì)量為(M=6kg)的炮彈在距地面(h=80m)高處以(v=10m/s)的速度水平飛行時(shí)發(fā)生爆炸，分裂為質(zhì)量相等的兩塊。其中一塊沿原方向飛行，速度變?yōu)?v_1=20m/s)，不計(jì)空氣阻力，求另一塊落地時(shí)的速度大小。解析：爆炸過(guò)程（動(dòng)量守恒）爆炸瞬間內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，水平方向動(dòng)量守恒。設(shè)炮彈分裂后每塊質(zhì)量為(m=3kg)，另一塊速度為(v_2)：[Mv=mv_1+mv_2]代入數(shù)據(jù)：(6\times10=3\times20+3v_2)，解得(v_2=0m/s)（豎直下落）平拋運(yùn)動(dòng)過(guò)程（機(jī)械能守恒）爆炸后兩塊均做平拋運(yùn)動(dòng)，豎直方向自由落體：落地時(shí)間(t=\sqrt{\frac{2h}{g}}=\sqrt{\frac{160}{10}}=4s)豎直分速度(v_y=gt=40m/s)另一塊水平速度(v_2=0)，落地速度(v=\sqrt{v_2^2+v_y^2}=40m/s)三、多過(guò)程問(wèn)題的常見(jiàn)陷阱與避坑指南過(guò)程銜接錯(cuò)誤：如碰撞后物體是否反彈、彈簧是否超過(guò)彈性限度。需通過(guò)計(jì)算判斷速度方向，例如例題1中B碰撞后速度為正，表明未反向。摩擦力做功計(jì)算偏差：滑動(dòng)摩擦力做功與相對(duì)位移相關(guān)（如例題2中(Q=\mumgL)），靜摩擦力做功與對(duì)地位移相關(guān)，需注意區(qū)分。動(dòng)量守恒條件遺漏：若系統(tǒng)在某方向受外力（如重力），但作用時(shí)間極短（如碰撞），仍可近似認(rèn)為該方向動(dòng)量守恒。四、拓展訓(xùn)練題題目：如圖所示，光滑圓弧軌道與水平軌道平滑連接，圓弧半徑(R=0.8m)，水平軌道上靜置一質(zhì)量(M=2kg)的木板，木板右端固定一輕質(zhì)彈簧。質(zhì)量(m=1kg)的小球從圓弧軌道頂端由靜止釋放，滑入水平軌道后與木板碰撞并壓縮彈簧。已知小球與木板間動(dòng)摩擦因數(shù)(\mu=0.5)，木板足夠長(zhǎng)，求彈簧的最大彈性勢(shì)能。提示：小球下滑過(guò)程機(jī)械能守恒：(mgR=\frac{1}{2}mv_0^2)，解得(v_0=4m/s)。小球與木板相互作用過(guò)程，動(dòng)量守恒且能量守恒（摩擦力做功轉(zhuǎn)化為內(nèi)能和彈性勢(shì)能）：[mv_0=(M+m)v_{共}][\frac{1}{2}mv_0^2=\frac{1}{2}(M+m)v_{共}^2+\mumgd+E_p]其中(d)為相對(duì)位移，(E_p)為最大彈性勢(shì)能。聯(lián)立解得(E_p=2.67J)。五、解題方法總結(jié)畫(huà)過(guò)程示意圖：用箭頭標(biāo)注各階段速度方向，標(biāo)出已知量與未知量。列方程三原則：每個(gè)過(guò)程至少列出1個(gè)核心方程（動(dòng)量或能量方程）。臨界狀態(tài)需補(bǔ)充輔助方程（如(v_A=v_B)、(F_N=0)）。單位統(tǒng)一為國(guó)際單