2027届新高考物理热点精准复习应用力学三大观点解决综合问题

2027届新高考物理热点精准复习应用力学三大观点解决综合问题考点一动量与动力学观点的综合应用命题视角考查动量与动力学观点的综合应用,提升应用图像的数学处理能力【典例1】

(中等)(2024·福建卷)(多选)如图甲,水平地面上固定有一倾角为θ的足够长光滑斜面,一质量为m的滑块锁定在斜面上。t=0时解除锁定,同时对滑块施加沿斜面方向的拉力F,F随时间t的变化关系如图乙所示,取沿斜面向下为正方向,重力加速度大小为g,则滑块(

)A.在0~4t0内一直沿斜面向下运动B.在0~4t0内所受合力的冲量大小为零C.在t0时的动量大小是在2t0时的一半D.在2t0~3t0内的位移大小比在3t0~4t0内的小甲乙AD解析:AD

根据牛顿第二定律可知,当拉力为2mgsin

θ时,滑块加速度a1=3gsin

θ,方向沿斜面向下;当拉力为-2mgsin

θ时,滑块加速度a2=-gsin

θ,方向沿斜面向上;作出滑块沿斜面运动的v-t图像如图所示,其中v0=gt0sin

θ。根据v-t图像,可判断出滑块一直沿斜面向下运动,故选项A正确;4t0时滑块速度不为零,根据动量定理I合=mΔv可知0~4t0内滑块所受合力的冲量不为零,故选项B错误;滑块在t0时的速度大于在2t0时的速度,则滑块在t0时的动量大于在2t0时的动量,故选项C错误;根据v-t图线与t轴所围面积表示位移大小,可判断出选项D正确。考点二动量与能量观点的综合应用命题视角考查动量与能量观点的综合应用,提升多对象关联分析能力【典例2】

(困难)(2024·浙江1月选考)某固定装置的竖直截面如图所示,由倾角θ=37°的直轨道AB,半径R=1m的圆弧BCD,长度L=1.25m、倾角为θ的直轨道DE与半径为R、圆心角为θ的圆弧管道EF组成,轨道间平滑连接。在轨道末端F的右侧光滑水平面上紧靠着质量m=0.5kg的滑块b,其上表面与轨道末端F所在的水平面平齐。质量m=0.5kg的小物块a从轨道AB上高度为h处静止释放,经圆弧轨道BCD滑上轨道DE,轨道DE由特殊材料制成,小物块a向上运动时动摩擦因数μ1=0.25,向下运动时动摩擦因数μ2=0.5,且最大静摩擦力等于滑动摩擦力。当小物块a在滑块b上滑动时动摩擦因数恒为μ1,小物块a运动到滑块右侧的竖直挡板能发生完全弹性碰撞。(其他轨道均光滑,小物块视为质点,不计空气阻力,取sin37°=0.6,cos37°=0.8,重力加速度g取10m/s2)(1)若h=0.8m,求小物块:①第一次经过C点的向心加速度大小;答案:(1)①16m/s2

②在DE上经过的总路程;答案:②2m解析:②C、E两点的高度差h1=Lsin

θ+R(1-cos

θ)=0.95

m,由机械能守恒定律可知,小物块在DE上运动时,不会运动到E点。又因为μ2mgcos

θ<mgsin

θ,所以小物块a每次在DE上上升至最高点后一定会下滑,之后经过若干次在DE上的滑动使机械能损失,最终小物块a将在B、D间往复运动,且易知小物块a每次在DE上向上运动和向下运动的距离相等,设其在DE上经过的总路程为s,③在DE上向上运动时间t上和向下运动时间t下之比。答案:③1∶2(2)若h=1.6m,滑块至少多长才能使小物块不脱离滑块?答案:(2)0.2m考点三力学三大观点的综合应用命题视角掌握动量、动力学、能量核心规律,考查力学三大观点的综合应用力学三大观点的选用原则(1)当物体受到恒力作用做匀变速直线运动(曲线运动某一方向为匀变速直线运动),涉及时间与运动细节时,一般选用动力学方法解题。(2)当涉及功、能和位移时,一般选用动能定理、机械能守恒定律、功能关系或能量守恒定律解题。题目中出现相对位移(摩擦生热)时,应优先选用能量守恒定律。(3)不涉及物体运动过程中的加速度而涉及物体运动时间的问题,特别是对于打击类问题,因时间短且冲力随时间变化,应用动量定理求解。(4)对于碰撞、爆炸、反冲、地面光滑的板块问题,若只涉及初末速度而不涉及力、时间,应用动量守恒定律求解。【典例3】

(困难)(2024·浙江6月选考)一弹射游戏装置竖直截面如图所示,固定的光滑水平直轨道AB、半径为R的光滑螺旋圆形轨道BCD、光滑水平直轨道DE平滑连接。长为L、质量为M的平板紧靠长为d的固定凹槽EFGH侧壁EF放置,平板上表面与DEH齐平。将一质量为m的小滑块从A端弹射,经过轨道BCD后滑上平板并带动平板一起运动,平板到达HG即被锁定。已知R=0.5m,d=4.4m,L=1.8m,M=m=0.1kg,平板与滑块间的动摩擦因数μ1=0.6、与凹槽水平底面FG间的动摩擦因数为μ2。滑块视为质点,不计空气阻力,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10m/s2。(1)滑块恰好能通过圆形轨道最高点C时,求滑块离开弹簧时速度v0的大小;答案:(1)5m/s(2)若