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2023高考物理二轮总复习 专题微课2-4 智破大题—多维建构，智取“能量与动量”大题 课件PPT
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这是一份2023高考物理二轮总复习 专题微课2-4 智破大题—多维建构，智取“能量与动量”大题 课件PPT，共43页。
(1)若释放点距B点的长度l＝0.7 m，求滑块到最低点C时轨道对其支持力FN的大小；(2)设释放点距B点的长度为lx，滑块第一次经F点时的速度v与lx之间的关系式；(3)若滑块最终静止在轨道FG的中点，求释放点距B点长度lx的值。
[考法·考情]本题主要考查动能定理、功能关系及圆周运动规律，除此之外还用到了几何知识和数学中的枚举法，有一定的梯度和难度，考查学生的综合思维能力。预计今后高考利用数学知识(如二次函数求极值、正弦定理的应用等)解决物理问题的题目仍会有所涉及，应引起重视。
考法2 多物体多过程的运动组合2．(2021·湖北高考)如图所示，一圆心为O、半径为R的光滑半圆弧轨道固定在竖直平面内，其下端与光滑水平面在Q点相切。在水平面上，质量为m的小物块A以某一速度向质量也为m的静止小物块B运动。A、B发生正碰后，B到达半圆弧轨道最高点时对轨道压力恰好为零，A沿半圆弧轨道运动到与O点等高的C点时速度为零。已知重力加速度大小为g，忽略空气阻力。(1)求B从半圆弧轨道飞出后落到水平面的位置到Q点的距离；(2)当A由C点沿半圆弧轨道下滑到D点时，OD与OQ夹角为θ，求此时A所受力对A做功的功率；(3)求碰撞过程中A和B损失的总动能。
[考法·考情]本题综合考查机械能守恒定律、功能关系、动量守恒定律，以及圆周运动、平抛运动，难度中等以上，考查学生的模型构建和综合思维能力。预计今后高考以对多物体多过程为载体综合考查能量和动量的题目仍会是重点，平时训练应予以强化。
二、系统思维——内化解题路径“能量与动量”计算大题往往物理过程较多、研究对象较多、情境变化复杂，若要顺利解答该类问题，首先要对所学的物理规律和物理公式进行有效的“知识建构”和“思维建构”。
(一)知识建构1．横向建构通过横向建构可以清楚地知道每种规律的表达式、涉及的物理量和规律的适用条件。
2．纵向建构通过纵向建构可以了解物理规律的演进过程，明确规律的来龙去脉、规律间的相互关系和规律的适用条件。
知识建构只需要简单的思维活动，要解决复杂的计算大题，还必须进行专门的思维建构培养，以便有效提高综合分析能力和推理能力。
(二)思维建构1．发散型思维建构其目的是建立待求量与其他物理量间的联系，初步确定可求解待求量的所有规律，为进一步根据已知条件和物理规律等筛选出最有效的规律提供思路方向和知识基础。以求物体速度为例，进行以下发散思维：
2．收敛型思维建构收敛型思维是根据对象特点、物理过程特点和物理规律的适用条件等对规律的选取加以梳理和甄别，这样便能极大地提高解题效率和成功率。
3．层级型思维建构力学三大观点中五种规律可按高低层级进行思维建构，在规律应用时可按各层级“优劣”进行选取。
(三)知识建构和思维建构的整合上述知识建构和思维建构虽然是分开进行的，但实际操作中，知识建构的同时一定伴随着思维建构，只有将二者有机结合起来，不断整合，严格训练，融会贯通，才能真正起到提升解答计算大题能力的作用。
[解题示范]第(1)问知识和思维建构如图所示。
得x1＝4.5 m由于x1＜L，因此载物箱还要继续匀速运动，设匀速运动的位移为x2，时间为t2，则有x2＝vt2③又x1＋x2＝L④t＝t1＋t2⑤故t＝2.75 s。
第(3)问知识和思维建构如图所示。
三、攻坚破障——疏通关键环节“能量与动量”计算大题涉及的运动过程较多，求解思路较为复杂，求解的关键有三：一是理清单个或多个研究对象运动的过程，二是明确研究对象在所研究的过程中做何种运动，三是恰当选用合理的物理规律求解。
[典例] (2022·衡水高三调研)如图所示，物体A、B质量分别为m＝1 kg，M＝2 kg，用轻绳相连并用弹簧系住挂在天花板上静止不动。某时刻A、B间的绳子被剪断，物体A上升，B开始下降并从C点进入竖直放置的半径为R＝2 m的四分之一光滑圆弧轨道，已知当B以大小为vB的速度下落到轨道上的C处时，A上升的速度大小为vA。之后物体B在圆弧轨道末端D点与质量为m的光滑小球发生弹性正碰，碰撞时间极短，且B与小球碰撞前瞬间对轨道的压力大小为64 N，此后B继续滑动直至刚好脱离粗糙水平面DE，B与DE间的动摩擦因数为0.4。小球在E点水平滑上静止停放在光滑水平面上质量为m0的弧形槽小车，小车左端的离地高度hEF＝0.8 m，小球到达某一高度后(未离开小车)又返回小车左端(A、B、小球均可以看作质点，g＝10 m/s2，忽略空气阻力)。
[关键点拨] 本题涉及的研究对象和运动过程较为复杂，请尝试分析：
[解析] (1)因物体A受重力作用，弹簧弹力的冲量并不是物体A合力的冲量，因此，I弹≠mvA，设从剪断绳子到A上升到速度为vA的过程中，所用时间为t，弹簧对A的冲量为I弹，根据动量定理，对A有I弹－mgt＝mvA，对B有Mgt＝MvB解得I弹＝m(vA＋vB)。(2)物体B运动的总时间为物体B自由下落至C的时间t1、由C到D的时间3t1、由D到E匀减速的时间t2、由EF段自由下落的时间t3之和(所以关键是确定物体B自由下落的高度h和物体B与小球碰后的速度v1)。物体B与小球碰撞前瞬间对轨道的压力大小为64 N，则轨道对物体B的支持力大小为FN＝64 N，
[针对训练](2021·海南高考)如图，一长木板在光滑的水平面上以速度v0向右做匀速直线运动，将一小滑块无初速地轻放在木板最右端。已知滑块和木板的质量分别为m和2m，它们之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。(1)滑块相对木板静止时，求它们的共同速度大小；(2)某时刻木板速度是滑块的2倍，求此时滑块到木板最右端的距离；(3)若滑块轻放在木板最右端的同时，给木板施加一水平向右的外力，使得木板保持匀速直线运动，直到滑块相对木板静止，求此过程中滑块的运动时间以及外力所做的功。
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“第二板块验收评价—对标“四翼”考法，查验薄弱环节” (单击进入电子文档)
(1)若释放点距B点的长度l＝0.7 m，求滑块到最低点C时轨道对其支持力FN的大小；(2)设释放点距B点的长度为lx，滑块第一次经F点时的速度v与lx之间的关系式；(3)若滑块最终静止在轨道FG的中点，求释放点距B点长度lx的值。
[考法·考情]本题主要考查动能定理、功能关系及圆周运动规律，除此之外还用到了几何知识和数学中的枚举法，有一定的梯度和难度，考查学生的综合思维能力。预计今后高考利用数学知识(如二次函数求极值、正弦定理的应用等)解决物理问题的题目仍会有所涉及，应引起重视。
考法2 多物体多过程的运动组合2．(2021·湖北高考)如图所示，一圆心为O、半径为R的光滑半圆弧轨道固定在竖直平面内，其下端与光滑水平面在Q点相切。在水平面上，质量为m的小物块A以某一速度向质量也为m的静止小物块B运动。A、B发生正碰后，B到达半圆弧轨道最高点时对轨道压力恰好为零，A沿半圆弧轨道运动到与O点等高的C点时速度为零。已知重力加速度大小为g，忽略空气阻力。(1)求B从半圆弧轨道飞出后落到水平面的位置到Q点的距离；(2)当A由C点沿半圆弧轨道下滑到D点时，OD与OQ夹角为θ，求此时A所受力对A做功的功率；(3)求碰撞过程中A和B损失的总动能。
[考法·考情]本题综合考查机械能守恒定律、功能关系、动量守恒定律，以及圆周运动、平抛运动，难度中等以上，考查学生的模型构建和综合思维能力。预计今后高考以对多物体多过程为载体综合考查能量和动量的题目仍会是重点，平时训练应予以强化。
二、系统思维——内化解题路径“能量与动量”计算大题往往物理过程较多、研究对象较多、情境变化复杂，若要顺利解答该类问题，首先要对所学的物理规律和物理公式进行有效的“知识建构”和“思维建构”。
(一)知识建构1．横向建构通过横向建构可以清楚地知道每种规律的表达式、涉及的物理量和规律的适用条件。
2．纵向建构通过纵向建构可以了解物理规律的演进过程，明确规律的来龙去脉、规律间的相互关系和规律的适用条件。
知识建构只需要简单的思维活动，要解决复杂的计算大题，还必须进行专门的思维建构培养，以便有效提高综合分析能力和推理能力。
(二)思维建构1．发散型思维建构其目的是建立待求量与其他物理量间的联系，初步确定可求解待求量的所有规律，为进一步根据已知条件和物理规律等筛选出最有效的规律提供思路方向和知识基础。以求物体速度为例，进行以下发散思维：
2．收敛型思维建构收敛型思维是根据对象特点、物理过程特点和物理规律的适用条件等对规律的选取加以梳理和甄别，这样便能极大地提高解题效率和成功率。
3．层级型思维建构力学三大观点中五种规律可按高低层级进行思维建构，在规律应用时可按各层级“优劣”进行选取。
(三)知识建构和思维建构的整合上述知识建构和思维建构虽然是分开进行的，但实际操作中，知识建构的同时一定伴随着思维建构，只有将二者有机结合起来，不断整合，严格训练，融会贯通，才能真正起到提升解答计算大题能力的作用。
[解题示范]第(1)问知识和思维建构如图所示。
得x1＝4.5 m由于x1＜L，因此载物箱还要继续匀速运动，设匀速运动的位移为x2，时间为t2，则有x2＝vt2③又x1＋x2＝L④t＝t1＋t2⑤故t＝2.75 s。
第(3)问知识和思维建构如图所示。
三、攻坚破障——疏通关键环节“能量与动量”计算大题涉及的运动过程较多，求解思路较为复杂，求解的关键有三：一是理清单个或多个研究对象运动的过程，二是明确研究对象在所研究的过程中做何种运动，三是恰当选用合理的物理规律求解。
[典例] (2022·衡水高三调研)如图所示，物体A、B质量分别为m＝1 kg，M＝2 kg，用轻绳相连并用弹簧系住挂在天花板上静止不动。某时刻A、B间的绳子被剪断，物体A上升，B开始下降并从C点进入竖直放置的半径为R＝2 m的四分之一光滑圆弧轨道，已知当B以大小为vB的速度下落到轨道上的C处时，A上升的速度大小为vA。之后物体B在圆弧轨道末端D点与质量为m的光滑小球发生弹性正碰，碰撞时间极短，且B与小球碰撞前瞬间对轨道的压力大小为64 N，此后B继续滑动直至刚好脱离粗糙水平面DE，B与DE间的动摩擦因数为0.4。小球在E点水平滑上静止停放在光滑水平面上质量为m0的弧形槽小车，小车左端的离地高度hEF＝0.8 m，小球到达某一高度后(未离开小车)又返回小车左端(A、B、小球均可以看作质点，g＝10 m/s2，忽略空气阻力)。
[关键点拨] 本题涉及的研究对象和运动过程较为复杂，请尝试分析：
[解析] (1)因物体A受重力作用，弹簧弹力的冲量并不是物体A合力的冲量，因此，I弹≠mvA，设从剪断绳子到A上升到速度为vA的过程中，所用时间为t，弹簧对A的冲量为I弹，根据动量定理，对A有I弹－mgt＝mvA，对B有Mgt＝MvB解得I弹＝m(vA＋vB)。(2)物体B运动的总时间为物体B自由下落至C的时间t1、由C到D的时间3t1、由D到E匀减速的时间t2、由EF段自由下落的时间t3之和(所以关键是确定物体B自由下落的高度h和物体B与小球碰后的速度v1)。物体B与小球碰撞前瞬间对轨道的压力大小为64 N，则轨道对物体B的支持力大小为FN＝64 N，
[针对训练](2021·海南高考)如图，一长木板在光滑的水平面上以速度v0向右做匀速直线运动，将一小滑块无初速地轻放在木板最右端。已知滑块和木板的质量分别为m和2m，它们之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g。(1)滑块相对木板静止时，求它们的共同速度大小；(2)某时刻木板速度是滑块的2倍，求此时滑块到木板最右端的距离；(3)若滑块轻放在木板最右端的同时，给木板施加一水平向右的外力，使得木板保持匀速直线运动，直到滑块相对木板静止，求此过程中滑块的运动时间以及外力所做的功。
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