2026届高考物理二轮复习课件：专题二+第2讲+动量和能量观点的应用

第二讲动量和能量观点的应用专题二2026内容索引010203体系构建•真题感悟高频考点•探究突破专项模块•素养培优体系构建•真题感悟【知识网络构建】

1.(多选)(2024广西卷)如图所示,在光滑平台上有两个相同的弹性小球M和N。M水平向右运动,速度大小为v。M与静置于平台边缘的N发生正碰,碰撞过程中总机械能守恒。若不计空气阻力,则碰撞后,N在(

)A.竖直墙面上的垂直投影的运动是匀速运动B.竖直墙面上的垂直投影的运动是匀加速运动C.水平地面上的垂直投影的运动速度大小等于vD.水平地面上的垂直投影的运动速度大小大于vBC【高考真题再练】

解析

由于两小球碰撞过程中机械能守恒,M、N的质量相等,且发生弹性正碰,碰后两球将发生速度交换,碰后M静止在碰撞处,N以初速度v开始做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,即竖直墙面上的垂直投影的运动是匀加速运动,选项A错误,B正确。水平方向做匀速直线运动,即水平地面上的垂直投影的运动速度大小等于v,选项C正确,D错误。2.(多选)(2024广西卷)如图所示,坚硬的水平地面上放置一木料,木料上有一个竖直方向的方孔,方孔各侧壁完全相同。木栓材质坚硬,形状为正四棱台,上下底面均为正方形,四个侧面完全相同且与上底面的夹角均为θ。木栓质量为m,与方孔侧壁的动摩擦因数为μ。将木栓对准方孔,接触但无挤压,锤子以极短时间撞击木栓后反弹,锤子对木栓冲量为I,方向竖直向下。木栓在竖直方向前进了Δx的位移,未到达方孔底部。若进入的过程方孔侧壁发生弹性形变,弹力呈线性变化,最大静摩擦力约等于滑动摩擦力,则(

)A.进入过程,木料对木栓的合力的冲量为-IBCD解析

锤子撞击木栓到木栓进入的过程,合力的冲量为零,重力冲量不为零,则木料对木栓的冲量不为-I,选项A错误。木栓进入过程,3.(2025甘肃卷)如图所示,小球A从距离地面20m处自由下落,1s末恰好被小球B从左侧水平击中,小球A落地时的水平位移为3m。两球质量相同,碰撞为完全弹性碰撞,重力加速度g取10m/s2,则碰撞前小球B的速度大小v为(

)A.1.5m/s B.3.0m/sC.4.5m/s D.6.0m/sB

甲

乙(1)单个散货的质量;(2)水平传送带的平均传送速度大小;(3)倾斜传送带的平均输出功率。

高频考点•探究突破考点一动量、冲量、动量定理【命题点点拨】

命题点解答指引1.动量、冲量的理解公式p=mv,I=Ft冲量是表示力对时间的积累作用2.动量定理的应用1.动量定理I=Δp2.应用I=Δp求变力的冲量3.应用Δp=FΔt求动量的变化量4.可能用到微元法或图像法3.用动量定理处理流体问题1.建立“柱状模型”,沿流速v的方向选取一段柱形流体,其横截面积为S2.微元研究,作用时间Δt内的一段柱形流体的长度为Δl,对应的质量为Δm=ρSvΔt3.建立方程,应用动量定理研究这段柱状流体【方法规律归纳】1.冲量的三种计算方法公式法I=Ft适用于求恒力的冲量动量定理法多用于求变力的冲量或F、t未知的情况图像法F-t图线与时间轴围成的面积表示力的冲量的大小,若F与t成线性关系,也可直接用平均力求解2.理解动量定理时应注意的四个问题(1)动量定理表明冲量既是使物体动量发生变化的原因,又是物体动量变化的量度。注:这里所说的冲量是物体所受的合力的冲量(或者说是物体所受各个外力冲量的矢量和)。(2)动量定理的研究对象是一个物体(或可视为一个物体的系统)。

可能是流体(3)动量定理是过程定理,解题时必须明确过程及初、末状态的动量。(4)动量定理的表达式是矢量式,在一维情况下,各个矢量必须选取统一的正方向。【对点训练】1.(2024广西河池一模)(命题点1、2)某次排球比赛中,甲运动员在离地高度为h1=2.8m处将排球水平击出;乙运动员在离地h2=1.0m处将排球垫起,垫起后球的速度大小相等,方向相反,且与水平方向成37°。已知排球的质量为m=0.3kg,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。以下说法正确的是(

)A.排球在垫起前在空中运动的时间为0.8sB.排球水平击出时的初速度大小为6m/sC.排球与乙同学作用的过程中所受合外力冲量的大小为6N·sD.排球被垫起后运动到最高点时距离地面的高度为3.2mC解析

排球从被击出到被垫起前做平抛运动,设其飞行时间为t,竖直方向有h1-h2=gt2,解得t=0.6

s,故A错误;垫起后球的速度大小相等,方向相反,所以乙同学垫起排球前瞬间排球在竖直方向速度的大小为vy=gt=10×0.6

m/s=6

m/s,根据题目可得此时速度方向与水平方向的夹角为θ=37°,乙同学垫起排球前瞬间排球速度的大小为

根据动量定理,排球与乙同学作用的过程中所受合外力冲量的大小为I=2mv=2×0.3×10

N·s=6

N·s,故C正确;根据运动的对称性可得,排球被垫起后会沿原轨迹返回,故可知排球运动到最高点时距离地面的高度为h=h1=2.8

m,故D错误。

AC

3.(2025重庆一模)(命题点2)现用一把0.6kg的铁锤钉钉子,打击前瞬间铁锤的速度为3m/s,打击后铁锤的速度变为0,打击时间为0.01s。重力加速度g取10m/s2,求上述打击过程:(1)铁锤的动量变化量;(2)考虑铁锤所受的重力,钉子受到的平均作用力大小。答案

(1)1.8kg·m/s

(2)186N解析

(1)规定铁锤的初速度方向为正方向,对铁锤分析可得Δp=0-mv=-1.8

kg·m/s,即动量变化量的大小为1.8

kg·m/s,方向与初速度的方向相反。(2)钉子对铁锤的平均作用力为F,对于铁锤,以初速度的方向为正方向,由动量定理可得(-F+mg)t=Δp,解得F=186

N,根据牛顿第三定律可得,钉子受到的平均作用力的大小F'=F=186

N。考点二动量守恒定律的应用命题点解答指引1.动量守恒的理解及应用公式:m1v1+m2v2=m1v1'+m2v2'根据“五步法”列方程求解【命题点点拨】

命题点解答指引2.碰撞模型的规律和应用3.动量守恒定律在爆炸现象中的应用(1)爆炸过程中,系统的总动量守恒,根据动量守恒定律列方程求解(2)爆炸后仍然从爆炸前的位置以新的动量开始运动【方法规律归纳】1.动量守恒定律解题“五步法”2.碰撞的三个制约关系一般碰撞介于弹性碰撞和完全非弹性碰撞之间:动量守恒,机械能(或动能)有损失,遵循以下三个制约关系:(1)动量制约:碰撞过程中必须受到动量守恒定律的制约,总动量恒定不变,即p1+p2=p1'+p2'。(2)动能制约:在碰撞过程中,碰撞双方的总动能不会增加,即Ek1+Ek2≥Ek1'+Ek2'。(3)运动制约:碰撞要受到运动的合理性要求的制约,例如,如果碰前和碰后两物体都同向运动,那么碰撞后原来在前面的物体速度必增大,且大于或等于原来在后面的物体的碰后速度。[典例](多选)(命题点1)水平冰面上有一固定的竖直挡板。一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上,他把一质量为4.0kg的静止物块以大小为5.0m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板,运动员获得退行速度;物块与挡板弹性碰撞,速度反向,追上运动员时,运动员又把物块推向挡板,使其再一次以大小为5.0m/s的速度与挡板弹性碰撞。总共经过8次这样推物块后,运动员退行速度的大小大于5.0m/s,反弹的物块不能再追上运动员。不计冰面的摩擦力,该运动员的质量可能为(

)A.48kg B.53kgC.58kg D.63kgBC解析

设该运动员的质量为m0,物块的质量为m=4.0

kg,推物块的速度大小为v=5.0

m/s,取人运动的方向为正方向,根据动量守恒定律可得第一次推物块的过程中:0=m0v1-mv第二次推物块的过程中:m0v1+mv=m0v2-mv第三次推物块的过程中:m0v2+mv=m0v3-mv……第n次推物块的过程中:m0vn-1+mv=m0vn-mv以上各式相加可得:m0vn=(2n-1)mv当n=7时,v7<v,解得m0>52

kg当n=8时,v8≥v,解得m0≤60

kg,故52

kg<m0≤60

kg,故A、D错误,B、C正确。【情境突破】情境分析研究过程模型建构分析解读一质量为4.0

kg的静止物块以大小为5.0

m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板,物块与挡板弹性碰撞,总共经过8次这样推物块,运动员退行速度的大小大于5.0

m/s物块与挡板弹性碰撞碰撞模型第一次:0=m0v1-mv第二次:m0v1+mv=m0v2-mv第三次:m0v2+mv=m0v3-mv第n次:m0vn-1+mv=m0vn-mv【对点训练】4.(2024山东济南期末)(命题点2)短道速滑接力赛上,“接棒”的运动员甲提前站在“交棒”的运动员乙前面,并且开始向前滑行,待乙追上甲时,乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出,如图所示。在乙推甲的过程中,忽略运动员与冰面在水平方向上的相互作用,则甲、乙组成的系统(

)A.动量不守恒,机械能守恒B.动量不守恒,机械能不守恒C.动量守恒,机械能守恒D.动量守恒,机械能不守恒

D解析

乙猛推甲一把,使甲获得更大的速度向前冲出,忽略运动员与冰面在水平方向上的相互作用,系统所受的外力有重力和支持力,外力合力为零,则动量守恒,因为在推甲的过程中消耗了乙的化学能,乙的化学能转化为系统的机械能,所以系统机械能不守恒,故A、B、C错误,D正确。5.(2024黑龙江鸡西期末)(命题点3)一枚在空中飞行的火箭在某时刻的速度为v0,方向水平,燃料即将耗尽。此时,火箭突然炸裂成两块(如图所示),其中质量为m2的后部分箭体以速率v2沿火箭原方向飞行,若忽略空气阻力及分离前后系统质量的变化,则质量为m1的前部分箭体的速率v1为(

)D解析

火箭在爆炸分离时水平方向上动量守恒,规定初速度的方向为正方向,故A、B、C错误,D正确。

考点三动量与能量的综合应用【命题点点拨】

命题点解答指引1.多物体碰撞类问题1.认真分析过程,弄清受力情况和运动情况2.根据守恒条件,选合适的对象(系统)灵活分解过程,用动量守恒定律列方程2.弹簧类模型1.含弹簧的“碰撞”问题,一般情况下均满足动量守恒定律和机械能守恒定律2.注意弹簧的三个状态:原长——此时弹簧的弹性势能为0、压缩到最短和伸长到最长的状态——此时弹簧连接的物体具有共同的速度,弹簧具有最大的弹性势能——这往往是解决此类问题的突破点命题点解答指引3.子弹打木块模型(滑块滑板模型)1.木块放在光滑水平面上,子弹水平打进木块,系统所受的合外力为0,因此动量守恒2.系统产生的内能Q=Ff·x【方法规律归纳】碰撞与多过程模型的五大解题策略(1)弄清有几个物体参与运动,并划分清楚碰前的过程和碰后的物体的运动过程。(2)构建物理模型——进行正确的受力分析,明确各过程的运动特点,分析过程是要根据题目的关键词句或图像信息弄清隐含的临界条件。

注意审题(3)注意正确选用物理定律——在光滑的平面或曲面上的运动,还有不计阻力的抛体运动,机械能一定守恒;碰撞过程、子弹打击木块、不受其他外力作用的两物

在多过程中,碰撞过程一般是一个子过程体相互作用问题,一般考虑用动量守恒定律分析。(4)如果是弹性碰撞,碰撞过程总动能也不变。一些关键碰撞的二级结论要记住。(5)如含摩擦生热问题,则考虑用能量守恒定律分析。[典例2](2024甘肃卷)(命题点1)如图所示,质量为2kg的小球A(视为质点)在细绳O'P和OP作用下处于平衡状态,细绳O'P=OP=1.6m,与竖直方向的夹角均为60°。质量为6kg的木板B静止在光滑水平面上,质量为2kg的物块C静止在B的左端。剪断细绳O'P,小球A开始运动。(重力加速度g取10m/s2)(1)求A运动到最低点时细绳OP所受的拉力。(2)A在最低点时,细绳OP断裂。A飞出后恰好与C左侧碰撞(时间极短),碰后A竖直下落,C水平向右运动。求碰后C的速度大小。(3)A、C碰后,C相对B滑行4m后与B共速。求C和B之间的动摩擦因数。思维点拨

(1)根据动能定理求得小球A到最低点时的速度,根据牛顿第二定律求解细绳的拉力。(2)A飞出后与C碰撞前做平抛运动,由题意可知碰撞后A的水平分速度为零。A与C碰撞过程水平方向上动量守恒,据此求得碰后C的速度大小。(3)对C相对B滑行的过程,根据动量守恒定律与能量守恒定律求解C和B之间的动摩擦因数。答案

(1)40N

(2)4m/s

(3)0.15解析

(1)细绳OP的长度为L=1.6

m,从A开始做圆周运动到最低点的过程,根据动能定理得解得FT=40

N根据牛顿第三定律可知A运动到最低点时细绳OP所受的拉力为40

N。(2)A飞出后与C碰撞前做平抛运动,A与C碰撞前瞬间A的水平分速度v0=4

m/s,由题意可知碰撞后A的水平分速度为零。A与C碰撞过程水平方向上动量守恒,以向右为正方向,则有mAv0=mCvC解得碰后C的速度大小为vC=4

m/s。(3)A、C碰后,C相对B滑行Δx=4

m后与B共速(设共速时的速度为v)。以向右为正方向,对C相对B滑行的过程,根据动量守恒定律与能量守恒定律得mCvC=(mC+mB)v【对点训练】6.(2024广西柳州、南宁联考二模)(命题点1)如图所示,打弹珠是一种常见的游戏,该游戏的规则为将手中的弹珠以一定的初速度瞬间弹出,并与另一静止的弹珠发生碰撞,被碰弹珠若能进入前方的坑并停在坑中即为胜出,被碰弹珠经过坑时的速度如果大于1m/s则不会停在坑中而从坑中滑出。现将此游戏进行简化,弹珠A和弹珠B与坑在同一直线上,两弹珠间距为x1=1m,弹珠B与坑的间距为x2=0.6m。某同学将弹珠A以v0=m/s的初速度水平向右瞬间弹出,与B发生正碰,碰后A的速度方向不变,大小为1m/s。已知两弹珠的质量均为m=10g,A、B在运动过程中与地面间的摩擦力均为Ff=0.02N。(1)求两弹珠碰撞过程中损失的机械能。(2)判断该同学能否胜出。答案

(1)2×10-2J

(2)不能胜出解析

(1)设碰撞前瞬间弹珠A的速度为v1,由功能关系可知(2)由第(1)问解得vB=2

m/s弹珠B碰撞后运动到坑中的速度为vt由功能关系可得7.(2024辽宁辽阳模拟预测)(命题点2)如图所示,质量为4m、半径为R的光滑四分之一圆弧体A静止在足够大的光滑水平面上,水平面刚好与圆弧面的最底端相切,轻弹簧放在光滑水平面上,左端固定在竖直固定的挡板上,用外力使质量为m的小球B压缩弹簧(B与弹簧不连接),由静止释放小球B,小球B被弹开后运动到圆弧体的最高点时,恰好与圆弧体相对静止,不计小球B的大小,重力加速度为g。求:(1)弹簧具有的最大弹性势能;(2)小球B第一次滚上圆弧面的一瞬间对圆弧面的压力大小;(3)小球B第二次滚上圆弧面后,上升的最大高度。

专项模块•素养培优应用力学三大观点解决综合问题【主题概述】1.解动力学问题的三个基本观点(1)力的观点: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。(2)能量观点:用动能定理和能量守恒观点解题,可处理非匀变速运动问题。(3)动量观点:用动量守恒观点解题,可处理非匀变速运动问题。2.力学三大观点的对比

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物体做匀变速直线运动,涉及运动细节匀变速直线运动规律力学三大观点对应规律表达式选用原则能量观点动能定理W合=ΔEk涉及做功与能量转换机械能守恒定律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、功动量守恒定律p1+p2=p1'+p2'只涉及初末速度,而不涉及力、时间3.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瞬时对应关系式,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机械能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,即转变为系统内能的量。(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。这种问题由于作用时间都极短,因此用动量守恒定律去解决。【典例分析】[典例]如图所示,一倾角为θ的固定斜面的底端安装一弹性挡板,P、Q两物块的质量分别为m和4m,Q静止于斜面上A处。某时刻,P以沿斜面向上的速度v0与Q发生弹性碰撞。Q与斜面间的动摩擦因数等于tanθ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。P与斜面间无摩擦,与挡板之间的碰撞无动能损失。两物块均可以看作质点,斜面足够长,Q的速度减为零之前P不会与之发生碰撞。重力加速度大小为g。求:(1)求P与Q第一次碰撞后瞬间各自的速度大小vP1、vQ1。(2)第二次碰撞Q上升的高度。(3)求第n次碰撞使物块Q上升的高度hn。解析

(1)P与Q的第一次碰