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(共16张PPT)
力学三大观点综合应用
广东高三二轮复习示范课
新高考物理广东卷2021年-2024年力学三大观点综合应用
2024年
2022年
2023年
2021年
考点1 力的三个作用效果与五个规律
分类 对应规律 规律内容 公式表达
力的瞬时 作用效果 牛顿第二定律 物体的加速度大小与合外力成正比,与质量成反比,加速度方向与合外力的方向相同
力对空间 积累效果 动能定理 合外力对物体所做的功等于物体动能的增加量
机械能守恒定律 在只有重力(或弹簧弹力)做功的情况下,物体的机械能的总量保持不变
力对时间 积累效果 动量定理 物体所受合外力的冲量等于物体的动量的变化
动量守恒定律 系统不受外力或所受外力之和为零时,系统的总动量就保持不变(或在某个方向上系统所受外力之和为零时,系统在这个方向上的动量就保持不变)
考点2 力学规律的选用原则
1.如果要列出各物理量在某一时刻的关系式，可用牛顿第二定律．
2.研究某一物体受到力的持续作用发生运动状态改变时，一般用动量定理(涉及时间的问题)或动能定理(涉及位移的问题)去解决问题．
3.若研究的对象为一物体系统，且它们之间有相互作用，一般用动量守恒定律和能量守恒定律去解决问题，但需注意所研究的问题是否满足守恒的条件．
4.在涉及相对位移问题时则优先考虑能量守恒定律，系统克服摩擦力所做的总功等于系统机械能的减少量，即转化为系统内能的量．
5.在涉及碰撞、爆炸、打击、绳绷紧等物理现象时，需注意到这些过程一般均隐含有系统机械能与其他形式能量之间的转化，作用时间都极短，因此用动量守恒定律去解决．
——题型一 力学三大观点的理解与辨析（规律选用原则与建模）
情境1.2023年10月，杭州亚运会蹦床项目比赛在黄龙体育中心体育馆举行。如图是运动员到达最高点О后，竖直下落到A点接触蹦床，接着运动到最低点C的情景，其中B点为运动员静止在蹦床时的位置。不计空气阻力，运动员可看成质点。运动员从最高点О下落到最低点C的过程中，运动员（　　）
A. 在OA段动量守恒
B. 从A到C的过程中，运动员的加速度先增大后减小
C. 在AC段的动量变化量等于AC段弹力的冲量
D. 在C点时，运动员的动能和蹦床的弹性势能之和最大
运动员受重力作用，动量不守恒
弹力小于重力
弹力大于重力
根据动量定理
整个过程蹦床和运动员组成的系统机械能守恒
归纳小结：
与蹦床情境类似的还有哪些物理情境？应该怎样分析处理这类问题？
情境2.（限时9分钟）如图为某药品自动传送系统的示意图．该系统由水平传送带、竖直螺旋滑槽和与滑槽平滑连接的平台组成，滑槽高为3L，平台高为L。药品盒A、B依次被轻放在以速度v0匀速运动的传送带上，在与传送带达到共速后，从M点进入滑槽，A刚好滑到平台最右端N点停下，随后滑下的B以2v0的速度与A发生正碰，碰撞时间极短，碰撞后A、B恰好落在桌面上圆盘内直径的两端。已知A、B的质量分别为m和2m，碰撞过程中损失的能量为碰撞前瞬间总动能的 。A与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，AB在滑至N点之前不发生碰撞，忽略空气阻力和圆盘的高度，将药品盒视为质点。求：
（1）A在传送带上由静止加速到与传送带共速所用的时间t；
（2）B从M点滑至N点的过程中克服阻力做的功W；
（3）圆盘的圆心到平台右端N点的水平距离s．
——题型二 力学三大观点解决力学综合问题（规范表达）
解：（1）选择水平向右的方向为正方向，A在传送带上运动时，根据牛顿第二定律可得：
结合运动学公式可得：
联立解得：
（2）B从M点滑至N点的过程中，根据动能定理可得：
联立解得：
——题型二 力学三大观点解决力学综合问题
（3）设碰撞后A和B的速度分别为vA和vB，选择水平向右的方向为正方向，则根据动量守恒定律可得：
根据能量守恒定律可得：
联立解得：
另一解为：
根据碰撞的合理性，碰撞后B的速度应小于A的速度，故只有vA2、vB2满足碰撞合理性。
离开平台后，药品盒做平抛运动，竖直：
水平：
解得：
——题型二 力学三大观点解决力学综合问题
解题策略总结
明确过程：明确研究对象，划分运动阶段，分析受力与能量转化。
规律选择：
单体瞬时状态 → 牛顿定律。
单体时间（空间）累积效应 → 动量（动能）定理。
系统相互作用 → 动量/能量守恒。
规范步骤：画示意图→列方程→解方程→验证合理性。
情境3.(多选)如图所示，水平放置的足够长的平行光滑金属导轨ab和cd处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，两导轨间距为L。现将质量为2m的导体棒ef和质量为m的导体棒gh放置在导轨上，两导体棒的电阻均为R、长度均为L，导轨电阻不计。t=0时刻，给导体棒ef水平向右、大小为3v0的初速度，同时也给导体棒gh水平向左、大小为v0的初速度，若运动过程中两导体棒未发生碰撞，两导体棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，则下列说法正确的是(　　)
A.t=0时刻，gh导体棒加速度大小为
B.导体棒gh的速度大小为0时，导体棒ef的速度大小为
C.从两导体棒开始运动到速度不再变化，导体棒gh受到安培力的冲量大小为
D.两导体棒运动过程中，回路中产生的焦耳热为
——题型一 力学三大观点的理解与辨析（审题：关键信息）
解析　t=0时刻，整个回路产生的感应电动势大小为 ，感应电流的大小 ，gh导体棒的加速度大小为 ，故A错误；
导体棒ef和导体棒gh受到的安培力等大反向，导体棒ef和导体棒gh组成的系统动量守恒，当导体棒gh的速度为0时，有 ，导体棒ef的速度为
，故B正确；
最终两导体棒以相同速度向右匀速运动，设此时速度为v1，则有 解得 ，根据动量定理可知导体棒gh受到的安培力的冲量
故C错误；
对两导体棒运动过程，根据能量守恒定律可得回路中产生的焦耳热为 ，故D正确。
——题型一 力学三大观点的理解与辨析
情境4.(12分) 2023年11月，福建号航母成功完成了舰载电磁弹射实验，电磁弹射是利用运动磁场对闭合线圈的电磁力来驱动物体运动的。如图所示是某个电磁驱动的模拟场景，水平面上等距分布着宽度和间距都为L=0.2 m的有界匀强磁场，磁场方向竖直向上。通过控制使整个磁场以v0=20 m/s的速度水平向右匀速运动。两个放在水平面上的导线框a、b，表面绝缘，它们的质量均为m=0.2 kg、边长均为L=0.2 m、电阻均为R=1 Ω，与水平面间的动摩擦因数分别为μ1=0.2、μ2=0.4。两线框在如图位置静止释放，b恰能保持静止，a在安培力驱动下向右运动，然后与b发生弹性碰撞。已知a在与b碰撞前已达到最大速度，忽略a、b产生的磁场，以及运动磁场的电磁辐射效应，重力加速度g取10 m/s2。求：
(1)(3分)磁感应强度B的大小；
(2)(6分)导线框a与b碰撞前的最大速度
和首次碰撞后a、b速度的大小；
(3)(3分)首次碰撞后a、b相距最远瞬间，
a的速度为多大？
——题型二 力学三大观点解决力学综合问题（规律选用原则）
解　(1)由题知，一开始b恰能保持静止，则有 BIbL=μ2mg
Eb=BLv0
Ib=联立解得B=1 T
(2)当a达到最大速度时，有 BIaL=μ1mg
Ea=BL(v0-vam)
Ia=联立解得vam=10 m/s
a、b发生弹性碰撞有 mvam=mvb+mva
解得va=0，vb=10 m/s
(3)由于碰撞后a、b组成的系统合外力为0，则a、b组成的系统动量守恒，
则a、b共速时相距最远有 mvam=2mv共
解得v共=5 m/s
——题型二 力学三大观点解决力学综合问题
总结：力学问题的三大观点的综合应用
力学三大观点 对应规律 表达式 选用原则
动力学观点 牛顿第二定律 F合=ma 运用牛顿运动定律结合运动学知识解题，可处理匀变速运动问题，涉及运动细节．
匀变速直 线运动规律 v=v0+at，x=v0t+at2 v2-=2ax等 能量观点 动能定理 W合=ΔEk 涉及做功与能量转换，可处理非匀变速运动问题
机械能守恒定律 Ek1+Ep1=Ek2+Ep2 功能关系 WG=-ΔEp等 能量守恒定律 E1=E2 动量观点 动量定理 I合=p'-p 只涉及初末速度、力、时间，而不涉及位移、功，可处理非匀变速运动问题
动量守恒定律 p1+p2=p1'+p2' 只涉及初末速度，而不涉及力、时间，可处理非匀变速运动问题
【布置作业】 大本 P30,P60
谢谢！力学三大观点综合应用学案
学习目标
理解力学三大观点（牛顿定律、动量定理/守恒、能量守恒）的适用条件与核心思想。
掌握根据问题情境选择恰当力学规律的策略。
熟练运用三大观点解决碰撞、电磁感应、能量转化等综合问题。
知识回顾 力学三大观点与选用原则
观点 适用情境 核心公式
牛顿第二定律 瞬时状态分析（某一时刻的加速度与力） F合 =ma
动量定理 涉及时间的问题（冲击、碰撞等） I =Δp=FΔt
动能定理 涉及位移的问题（摩擦力做功、能量转化） W合 =ΔEk
动量守恒定律 系统内力作用且外力可忽略（碰撞、爆炸等） m1 v1 +m2 v2 =m1 v1′ +m2 v2′
能量守恒定律 系统内能量转化（机械能→内能、电磁能等） E初 =E末 +Q
核心精讲，题型突破
题型一 力学三大观点的理解与辨析（规律选用原则与建模）
情境1．2023年10月，杭州亚运会蹦床项目比赛在黄龙体育中心体育馆举行。如图是运动员到达最高点O后，竖直下落到A点接触蹦床，接着运动到最低点C的情景，其中B点为运动员静止在蹦床时的位置。不计空气阻力，运动员可看成质点。运动员从最高点O下落到最低点C的过程中，运动员（　　）
A．在OA段动量守恒
B．从A到C的过程中，运动员的加速度先增大后减小
C．在AC段的动量变化量等于AC段弹力的冲量
D．在C点时，运动员的动能和蹦床的弹性势能之和最大
题型二 力学三大观点解决力学综合问题（规范表达）
情境2．（限时训练9分钟）如图为某药品自动传送系统的示意图。该系统由水平传送带、竖直螺旋滑槽和与滑槽平滑连接的平台组成，滑槽高为3L，平台高为L。药品盒A、B依次被轻放在以速度v0匀速运动的传送带上，在与传送带达到共速后，从M点进入滑槽，A刚好滑到平台最右端N点停下，随后滑下的B以2v0的速度与A发生正碰，碰撞时间极短，碰撞后A、B恰好落在桌面上圆盘内直径的两端。已知A、B的质量分别为m和2m，碰撞过程中损失的能量为碰撞前瞬间总动能的。A与传送带间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，A、B在滑至N点之前不发生碰撞，忽略空气阻力和圆盘的高度，将药品盒视为质点。求：
（1）A在传送带上由静止加速到与传送带共速所用的时间t；
（2）B从M点滑至N点的过程中克服阻力做的功W；
（3）圆盘的圆心到平台右端N点的水平距离s。
题型一 力学三大观点的理解与辨析（审题：关键信息）
情境3．(多选)如图所示，水平放置的足够长的平行光滑金属导轨ab和cd处在磁感应强度大小为B、方向竖直向下的匀强磁场中，两导轨间距为L。现将质量为2m的导体棒ef和质量为m的导体棒gh放置在导轨上，两导体棒的电阻均为R、长度均为L，导轨电阻不计。t=0时刻，给导体棒ef水平向右、大小为3v0的初速度，同时也给导体棒gh水平向左、大小为v0的初速度，若运动过程中两导体棒未发生碰撞，两导体棒始终垂直导轨且与导轨接触良好，则下列说法正确的是(　　)
A.t=0时刻，gh导体棒受到的加速度大小均为
B.导体棒gh的速度大小为0时，导体棒ef的速度大小为v0
C.从两导体棒开始运动到速度不再变化，导体棒gh受到安培力的冲量大小为mv0
D.两导体棒运动过程中，回路中产生的焦耳热为m
题型二 力学三大观点解决力学综合问题（规律选用原则）
情境4．据报道，2023年11月福建号航母成功完成了舰载电磁弹射实验，电磁弹射是利用运动磁场对闭合线圈的电磁力来驱动物体运动的。如图所示是某个电磁驱动的模拟场景，水平面上等距分布着宽度和间距都为L＝0.2m的有界匀强磁场，磁场方向竖直向上。通过控制使整个磁场以v0＝20m/s的速度水平向右匀速运动。两个放在水平面上的导线框a、b，表面绝缘，它们的质量均为m＝0.2kg、边长均为L＝0.2m、电阻均为R＝1Ω，与水平面间的动摩擦因数分别为μ1＝0.2、μ2＝0.4。两线框在如图位置静止释放，b恰能保持静止，a在安培力驱动下向右运动，然后与b发生弹性碰撞。已知a在与b碰撞前已达到最大速度，忽略a、b产生的磁场，以及运动磁场的电磁辐射效应，重力加速度g取10m/s2。试求：
（1）磁感应强度B的大小；
（2）导线框a与b碰撞前的最大速度和首次碰撞后a、b速度的大小；
（3）首次碰撞后a、b相距最远瞬间，a的速度为多大？若首次碰撞后到两者相距最远用时t＝3.5s，且在这段时间内a移动的距离sa＝9.7m，则在这段时间内b的位移为多大？
巩固训练 大本 P30,P60
课后反思

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