高考物理二轮复习精品课件专题力学综合问题

1、主干知识整合主干知识整合一、力学知识概要一、力学知识概要1力学三大观点：力学三大观点：_、_、_.2力的三个作用效果：力的三个作用效果：_、_、_.3力学五条规律：力学五条规律：_、_、_、_、_. 力的观点力的观点动量观点动量观点 能量观点能量观点力的瞬时作用力的瞬时作用力的空间累积作用力的空间累积作用力的时间累积作用力的时间累积作用牛顿运动定律牛顿运动定律 动能定理动能定理 机械能守恒定律机械能守恒定律动量定理动量定理动量守恒定律动量守恒定律二、研究对象选取二、研究对象选取首先看研究对象是单个物体，还是多个物体组成的系统有首先看研究对象是单个物体，还是多个物体组成的系统有时还要把其中一个或

2、几个物体从大系统中分离出来，作为研究对时还要把其中一个或几个物体从大系统中分离出来，作为研究对象象(称为子系统称为子系统)，这是因为力学中许多规律运用是有条件的，某，这是因为力学中许多规律运用是有条件的，某一规律对整个系统不成立，但对子系统却成立二是分析物理过一规律对整个系统不成立，但对子系统却成立二是分析物理过程一方面能把复杂的物理过程分解为几个简单的物理过程，化程一方面能把复杂的物理过程分解为几个简单的物理过程，化难为易；另一方面又可挖掘隐含条件，找出联系不同阶段的难为易；另一方面又可挖掘隐含条件，找出联系不同阶段的“桥桥梁梁”三是分析研究对象的受力与运动情况针对不同的对象，三是分析研究对

3、象的受力与运动情况针对不同的对象，分析它们在各个过程的受力情况与运动情况，同时分清内力和外分析它们在各个过程的受力情况与运动情况，同时分清内力和外力，注意各力的特点，便于运用物理规律力，注意各力的特点，便于运用物理规律三、解题方法选择三、解题方法选择解决力学问题有三大解题途径，即解决力学问题有三大解题途径，即_、_和和_，其中用动量观点和能量观点解题是我们的首选特别，其中用动量观点和能量观点解题是我们的首选特别是对于变力作用或者是曲线运动问题，或不涉及运动过程的细节、是对于变力作用或者是曲线运动问题，或不涉及运动过程的细节、不涉及加速度等问题时，更显示出这两大观点的优越性但是，不涉及加速度等问

4、题时，更显示出这两大观点的优越性但是，当涉及加速度或是力的瞬时作用时，一般要用力的观点解决具当涉及加速度或是力的瞬时作用时，一般要用力的观点解决具体来讲：体来讲：(1)当物体受到力的持续作用发生运动状态的改变而且又当物体受到力的持续作用发生运动状态的改变而且又涉及时间涉及时间(力对时间的累积力对时间的累积)时，用动量定理或动力学方法；时，用动量定理或动力学方法；(2)当当涉及功、能和位移时，用动能定理；涉及功、能和位移时，用动能定理；(3)当涉及细节并要求分析力当涉及细节并要求分析力时，一般要用牛顿运动定律；时，一般要用牛顿运动定律；力的观点力的观点能量观点能量观点动量观点动量观点(4)很多问

5、题的分析往往不是用一个观点解题，而常用动量与很多问题的分析往往不是用一个观点解题，而常用动量与能量的观点或动量与力的观点或动能与力的观点甚至用三种观点能量的观点或动量与力的观点或动能与力的观点甚至用三种观点综合，所以我们要做到具体问题具体分析，采用最为有效的观点综合，所以我们要做到具体问题具体分析，采用最为有效的观点和最为有效的方法解题和最为有效的方法解题要点热点探究要点热点探究 探究点一力学三大观点的整合应用探究点一力学三大观点的整合应用力学综合问题往往具有复杂的物理过程和相关分析，涉及力学综合问题往往具有复杂的物理过程和相关分析，涉及动量守恒定律、能量守恒定律、动能定理、牛顿第二定律、运动

6、量守恒定律、能量守恒定律、动能定理、牛顿第二定律、运动学公式等考点，解题时应注重过程分析，包括受力分析、运动学公式等考点，解题时应注重过程分析，包括受力分析、运动分析、能量转化的分析、系统最终状态的分析等，同时应注动分析、能量转化的分析、系统最终状态的分析等，同时应注意利用有关的结论解题意利用有关的结论解题例例1 1如图所示，在水平台面上放着两个质量分别为如图所示，在水平台面上放着两个质量分别为m20.2 kg和和m30.3 kg的小球的小球B、C，其中，其中C球用轻质弹簧与左边球用轻质弹簧与左边固定的挡板连接，开始弹簧处于自然长度，右边通过光滑水平固定的挡板连接，开始弹簧处于自然长度，右边通

7、过光滑水平轨道连接一半径轨道连接一半径R m的光滑的光滑圆弧轨道圆弧轨道C球右侧台面光球右侧台面光滑，左侧台面粗糙，各球与左侧台面间的动摩擦因数均为滑，左侧台面粗糙，各球与左侧台面间的动摩擦因数均为0.2.现有一质量为现有一质量为m10.1 kg的小球的小球A以以v010 m/s的水平速度的水平速度向左运动，与向左运动，与B球发生正碰，球发生正碰，A球被反弹后进入右边轨道，到球被反弹后进入右边轨道，到达圆弧最高点时，对轨道的压力刚好为达圆弧最高点时，对轨道的压力刚好为A球的重力球的重力而而B球与球与C球在极短的时间内发生正碰，碰后粘在一起共球在极短的时间内发生正碰，碰后粘在一起共同压缩弹簧，使

8、弹簧具有最大弹性势能同压缩弹簧，使弹簧具有最大弹性势能Ep1.34 J；已知三个；已知三个小球均可看做质点，弹簧的形变在弹性限度内，不计空气阻小球均可看做质点，弹簧的形变在弹性限度内，不计空气阻力，力，g取取10 m/s2.求：求：(1)A球反弹时速度的大小；球反弹时速度的大小；(2)小球小球B、C碰后压缩弹簧的最大形变量碰后压缩弹簧的最大形变量x.【点拨】【点拨】(1)能否求得能否求得A球反弹后的速度？球反弹后的速度？A、B碰撞过程碰撞过程满足什么规律？满足什么规律？(2)A、B碰撞后碰撞后B球的动能全部转化为弹簧的球的动能全部转化为弹簧的弹性势能吗？为什么？弹性势能吗？为什么？(3)B、C

9、碰撞后具有的共同动能全部转碰撞后具有的共同动能全部转化为弹簧的弹性势能吗？为什么？化为弹簧的弹性势能吗？为什么？例例1 (1)2 m/s(2)0.1 m【解析】【解析】(1)设碰后小球设碰后小球A反弹反弹的速度大小为的速度大小为v1，到达最高点的速度大小为，到达最高点的速度大小为v1在小球通过轨道最高点时，由牛顿第二定律有在小球通过轨道最高点时，由牛顿第二定律有2m1gm1解得：解得：v12 m/s(2)设设A和和B碰后，小球碰后，小球B的速度大小为的速度大小为v2m1v0m2v2m1v1解得：解得：v26 m/s设小球设小球B和和C碰后粘在一起的共同速度为碰后粘在一起的共同速度为v3根据动量

10、守恒，有：根据动量守恒，有：m2v2(m2m3)v3解得：解得：v32.4 m/s小球小球B、C碰后至弹簧的压缩量最大的过程中有：碰后至弹簧的压缩量最大的过程中有：解得：解得：x0.1 m【点评】本题首先要通过对【点评】本题首先要通过对A球通过轨道最高点时的动力球通过轨道最高点时的动力学分析求得学分析求得A球反弹的速度，进而根据对球反弹的速度，进而根据对A、B碰撞过程的动量碰撞过程的动量守恒关系得到守恒关系得到B球碰后的速度；根据题意，球碰后的速度；根据题意，B球与球与C球的碰撞属球的碰撞属于完全非弹性碰撞，碰后二者共同的动能转化为弹簧压缩量最于完全非弹性碰撞，碰后二者共同的动能转化为弹簧压缩

11、量最大时的弹簧弹性势能和摩擦而产生的内能，其中若考生丢掉摩大时的弹簧弹性势能和摩擦而产生的内能，其中若考生丢掉摩擦生热，则本题就不能求得正确结果擦生热，则本题就不能求得正确结果与弹簧相关的动量、能量综合题往往具有复杂的物理情景，与弹簧相关的动量、能量综合题往往具有复杂的物理情景，涉及的知识面广、综合性强、能力要求高，经常涉及的考点有涉及的知识面广、综合性强、能力要求高，经常涉及的考点有动量守恒定律、动能定理、能量守恒定律、牛顿第二定律动量守恒定律、动能定理、能量守恒定律、牛顿第二定律等另外需要注意弹簧在这类问题中的两点特殊表现：等另外需要注意弹簧在这类问题中的两点特殊表现：(1)直接直接与弹簧

12、相连接的物体与其他物体发生碰撞的瞬间弹簧不参与；与弹簧相连接的物体与其他物体发生碰撞的瞬间弹簧不参与；(2)弹簧的弹力为变力，弹簧形变改变的过程就是其储存或释放弹簧的弹力为变力，弹簧形变改变的过程就是其储存或释放弹性势能的过程弹性势能的过程. 一倾角为一倾角为30的光滑斜面固定在水平地面上，在的光滑斜面固定在水平地面上，在斜面的底端固定一带压力传感器的挡板斜面的底端固定一带压力传感器的挡板P，质量均为，质量均为1 kg的的A、B两滑块，用劲度系数为两滑块，用劲度系数为k100 N/m的轻弹簧相连，静止在光的轻弹簧相连，静止在光滑斜面上，如图所示，现将另一质量也为滑斜面上，如图所示，现将另一质量

13、也为1 kg的滑块的滑块C，从斜，从斜面上某处静止释放，面上某处静止释放，C滑下与滑下与B碰后粘合在一起，粘合体碰后粘合在一起，粘合体BC在在斜面上运动的过程中，斜面上运动的过程中，A滑块始终与滑块始终与P接触，压力传感器有时接触，压力传感器有时显示压力为显示压力为0，g取取10 m/s2，求：，求：(1)粘合体粘合体BC在斜面上运动的最大加速度；在斜面上运动的最大加速度；(2)C刚释放时距刚释放时距B多远？多远？由牛顿第二定律有由牛顿第二定律有2mgsin 30F2ma此时此时A对对P压力为压力为0，A受力分析如图乙所示，由平衡条件受力分析如图乙所示，由平衡条件有有Fmgsin 30解得解得

14、例例1变式题变式题(1)(2)0.4 m【解析】【解析】(1)当当BC整体运整体运动到斜面上最高点时，动到斜面上最高点时，A对对P的压力为的压力为0，BC整体的加速度最大，整体的加速度最大，此时此时BC整体受力分析如图甲所示整体受力分析如图甲所示(2)设设C刚下滑时距刚下滑时距B距离为距离为x，即将与，即将与B碰撞时速度为碰撞时速度为v1，碰后速度大小为碰后速度大小为v2mgxsin 300mv102mv2碰前弹簧压缩量设为碰前弹簧压缩量设为x1，碰后，碰后BC整体运动到斜面上最高整体运动到斜面上最高点时，弹簧伸长为点时，弹簧伸长为x2，碰前对碰前对B有有mgsin30kx1碰后碰后BC运动到

15、最高点时对运动到最高点时对A有有mgsin30kx2由以上两式得由以上两式得x1x25102m即刚碰撞完毕时，弹簧的弹性势能与即刚碰撞完毕时，弹簧的弹性势能与BC到达斜面上最高到达斜面上最高点时弹簧的弹性势能相等，由机械能守恒定律有点时弹簧的弹性势能相等，由机械能守恒定律有解得解得x0.4 m. 探究点二模型思想在力学综合题中的应用探究点二模型思想在力学综合题中的应用模型是在突出主要矛盾、忽略次要因素的科学思想指导下模型是在突出主要矛盾、忽略次要因素的科学思想指导下提炼出来的理想研究对象，在高中物理问题的分析中处处体现提炼出来的理想研究对象，在高中物理问题的分析中处处体现着模型思想模型分为三类

16、：第一，实物模型，如质点、点电着模型思想模型分为三类：第一，实物模型，如质点、点电荷等；第二，过程模型，如匀速直线运动、匀变速直线运动、荷等；第二，过程模型，如匀速直线运动、匀变速直线运动、平抛运动、匀速圆周运动等；第三，状态模型，如平衡状态、平抛运动、匀速圆周运动等；第三，状态模型，如平衡状态、非平衡状态、临界状态等任何物理问题实质都是通过若干模非平衡状态、临界状态等任何物理问题实质都是通过若干模型有机组合起来的，因此理解和掌握好模型思想和各种物理模型有机组合起来的，因此理解和掌握好模型思想和各种物理模型是迅速求解物理题的关键型是迅速求解物理题的关键例例2 20112 2011重庆卷重庆卷

17、如图所示，静置于水平地面的三辆如图所示，静置于水平地面的三辆手推车沿一直线排列，质量均为手推车沿一直线排列，质量均为m.人在极短时间内给第一辆车人在极短时间内给第一辆车一水平冲量使其运动，当车运动了距离一水平冲量使其运动，当车运动了距离L时与第二车相碰，两时与第二车相碰，两车以共同速度继续运动了距离车以共同速度继续运动了距离L时与第三车相碰，三车以共同时与第三车相碰，三车以共同速度又运动了距离速度又运动了距离L时停止车运动时受到的摩擦阻力恒为车时停止车运动时受到的摩擦阻力恒为车所受重力的所受重力的k倍，重力加速度为倍，重力加速度为g，若车与车之间仅在碰撞时发，若车与车之间仅在碰撞时发生相互作用

18、，碰撞时间很短，忽略空气阻力，求：生相互作用，碰撞时间很短，忽略空气阻力，求：(1)整个过程中摩擦阻力所做的总功；整个过程中摩擦阻力所做的总功；(2)人给第一辆车水平冲量的大小；人给第一辆车水平冲量的大小；(3)第一次与第二次碰撞系统动能损失之比第一次与第二次碰撞系统动能损失之比【点拨】【点拨】(1)摩擦力做功的决定因素是什么？三个阶段摩摩擦力做功的决定因素是什么？三个阶段摩擦力做功相同吗？擦力做功相同吗？(2)为求人对第一辆车的水平冲量，需要知道为求人对第一辆车的水平冲量，需要知道哪些条件？哪些条件？(3)通过什么途径计算碰撞过程中的能量损失？通过什么途径计算碰撞过程中的能量损失？例例2(1

19、)6kmgL(2)2m【解析】【解析】 (1)设运动过程中摩擦阻力做的总功为设运动过程中摩擦阻力做的总功为W，则，则WkmgL2kmgL3kmgL6kmgL(2)设第一车初速度为设第一车初速度为u0，第一次碰前速度为，第一次碰前速度为v1，碰后，碰后共同速度为共同速度为u1；第二次碰前速度为；第二次碰前速度为v2，碰后共同速度为，碰后共同速度为u2；人给第一车的水平冲量大小为人给第一车的水平冲量大小为I.mv12mu12mv23mu2得：得：Imu002m(3)设两次碰撞中系统动能损失分别为设两次碰撞中系统动能损失分别为Ek1和和Ek2.由由Ek1kmgLEk2kmgL得：得：【点评】本题主要

20、涉及碰撞模型和匀减速直线运动模型，【点评】本题主要涉及碰撞模型和匀减速直线运动模型，通过两次碰撞过程和三次匀减速直线运动过程为我们展现了一通过两次碰撞过程和三次匀减速直线运动过程为我们展现了一个超市整理推车的场景，贴近生活实际模型思想渗透于高中个超市整理推车的场景，贴近生活实际模型思想渗透于高中物理绝大部分问题之中，需要我们在日常生活中认真体会物理绝大部分问题之中，需要我们在日常生活中认真体会 20102010全国卷全国卷 小球小球A和和B的质量分别为的质量分别为mA 和和mB且且mAmB.在某高度处将在某高度处将A和和B先后从静止释放小球先后从静止释放小球A与与水平地面碰撞后向上弹回，在释放

21、处的下方与释放处距离为水平地面碰撞后向上弹回，在释放处的下方与释放处距离为H的地方恰好与正在下落的小球的地方恰好与正在下落的小球B发生正碰，设所有碰撞都是弹发生正碰，设所有碰撞都是弹性的，碰撞时间极短求小球性的，碰撞时间极短求小球A、B碰撞后碰撞后B上升的最大高上升的最大高度度例例2变式题变式题【解析】【解析】小球小球A与地面的碰与地面的碰撞是弹性的，而且撞是弹性的，而且A、B都是从同一高度释放的，所以都是从同一高度释放的，所以A、B碰碰撞前的速度大小相等，设为撞前的速度大小相等，设为v0，根据机械能守恒有，根据机械能守恒有mAgH即即v0设设A、B碰撞后的速度分别为碰撞后的速度分别为v1和和

22、v2，以竖直向上为速度的，以竖直向上为速度的正方向，根据正方向，根据A、B组成的系统动量守恒和能量守恒得组成的系统动量守恒和能量守恒得mAv0mBv0mAv1mBv2 联立化简得联立化简得v2设小球设小球B 能够上升的最大高度为能够上升的最大高度为h，由运动学公式得，由运动学公式得【高考命题者说】本题要求考生能够分析两个小球运【高考命题者说】本题要求考生能够分析两个小球运动的全部物理过程，并能够将物理过程分成几个阶段进行研动的全部物理过程，并能够将物理过程分成几个阶段进行研究根据题给的情境可将两球的运动分为三个过程究根据题给的情境可将两球的运动分为三个过程过程一：两球从同一高度先后释放后都将做

23、自由落体运过程一：两球从同一高度先后释放后都将做自由落体运动，动，A球下落与地面发生弹性碰撞后反弹至释放点下方距离释球下落与地面发生弹性碰撞后反弹至释放点下方距离释放点放点H处时，处时，B球刚好下落到此处由于球刚好下落到此处由于A球下落后与地面发球下落后与地面发生的碰撞是弹性碰撞，所以生的碰撞是弹性碰撞，所以A球与地面碰撞前后的速度大小相球与地面碰撞前后的速度大小相等，根据自由落体运动的规律，当等，根据自由落体运动的规律，当A、B两球到达释放点下方两球到达释放点下方距离释放点距离释放点H处时，两球的速度大小相等，此时两球速度处时，两球的速度大小相等，此时两球速度v0的的大小可利用机械能守恒定律

24、求得大小可利用机械能守恒定律求得过程二：过程二：A、B两球以大小相同、方向相反的速度发生弹两球以大小相同、方向相反的速度发生弹性碰撞由于性碰撞由于A球的质量比球的质量比B球的大，球的大，A球的速度方向向上，球的速度方向向上，而而A、B两球所组成的系统的总动能保持不变由此可解出两球所组成的系统的总动能保持不变由此可解出B球在碰撞后向上运动的速度球在碰撞后向上运动的速度v2.过程三：碰撞后过程三：碰撞后B球以速度球以速度v2向上做竖直上抛运动上抛向上做竖直上抛运动上抛所能达到的最大高度所能达到的最大高度h可以利用运动学的规律求得可以利用运动学的规律求得本题要求考生能够将整个运动过程划分为几个阶段进

25、行本题要求考生能够将整个运动过程划分为几个阶段进行分析，这是对考生分析能力的考查；另外，要求考生能够准分析，这是对考生分析能力的考查；另外，要求考生能够准确把握和应用在研究每一个阶段的运动过程中确把握和应用在研究每一个阶段的运动过程中A、B两球所遵两球所遵从的物理规律，这是对考生的基本要求从的物理规律，这是对考生的基本要求同时在求解过程二时，对考生应用数学知识解决物理问同时在求解过程二时，对考生应用数学知识解决物理问题的能力进行了考核问题中在求解题的能力进行了考核问题中在求解、两个方程时，考两个方程时，考生应当会对方程进行降幂，具体的作法如下：首先进行移项生应当会对方程进行降幂，具体的作法如下

26、：首先进行移项的恒等变换，将两式变为如下形式的恒等变换，将两式变为如下形式mA(v0v1)mB(v0v2)求解方程的能力对考生的要求较高，也是考生经常容易求解方程的能力对考生的要求较高，也是考生经常容易出错误的地方出错误的地方本题抽样统计难度为本题抽样统计难度为0.284，区分度为，区分度为0.776，对物理得分，对物理得分在在30分以上的考生都有较好的区分度有分以上的考生都有较好的区分度有29%的考生得的考生得0分，分，12%的考生得的考生得4分，分，10%的考生得的考生得8分，分，7%的考生得的考生得12分分(引自教育部考试中心引自教育部考试中心2011高考理科试题分析第高考理科试题分析第

27、303页页) 探究点三数学知识在力学综合题中的应用探究点三数学知识在力学综合题中的应用应用数学处理物理问题的能力是高考要求的五项基本能力应用数学处理物理问题的能力是高考要求的五项基本能力之一，数学知识是分析、求解物理问题的必要工具，这就要求之一，数学知识是分析、求解物理问题的必要工具，这就要求我们熟练掌握这一工具，并对常用数学知识进行系统总结和强我们熟练掌握这一工具，并对常用数学知识进行系统总结和强化化例例3 3固定在水平面上的无限长的两根直导轨固定在水平面上的无限长的两根直导轨MN、PQ，内部左右两边各放置完全相同的滑块内部左右两边各放置完全相同的滑块A、B，滑块的凹槽半径，滑块的凹槽半径是是R，滑块的宽度为，滑块的宽度为2R，比导轨间距略小，两滑块可以沿导轨，比导轨间距略小，两滑块可以沿导轨滑行，如图所示，不计一切摩擦现有半径滑行，如图所示，不计一切摩擦现有半径r(rR)的金属小的金属小球以水平初速度球以水平初速度v0冲向右滑块，从滑块的一侧半圆形槽口边缘冲向右滑块，从滑块的一侧半圆形槽口边缘进入已知金属小球的质量为进入已知金属小球的质量为m，A、B滑块的质量均为滑块的质量均为km，其中其中k1、2、3，整个运动过程中无机械能损失求：，整个运动过程中无机械能损失求：(1)当金属小球第一次滑离当金属小球第一次滑离B滑块时，金属小球的速度是多滑块时，