备战2025年高考物理大题突破(全国通用)大题06三大动力学观点在力学中的综合应用(原卷版+解析)

大题06 三大动力学观点在力学中的综合应用 2025年高考对“三大动力学观点综合应用”的考查将延续“重基础整合、强思维深度、拓科技前沿”的命题导向，突出物理观念的系统性与实际问题的多维度分析能力。备考需以观点融合为核心，强化复杂过程的阶段划分与规律匹配，同时关注科技热点与跨学科工具，做到“以观点统全局，以思维破新题”。 题型1 含弹簧的系统综合应用 例1.(2023辽宁沈阳市联考)如图甲所示，物体A、B的质量分别是m1＝4 kg和m2＝4 kg，用轻弹簧相连后放在光滑的水平面上，物体B左侧与竖直墙相接触但不粘连。另有一个物体C从t＝0时刻起，以一定的速度向左运动，在t＝5 s时刻与物体A相碰，碰后立即与A粘在一起，此后A、C不再分开。物体C在前15 s内的v－t图像如图乙所示。求： (1)物体C的质量m3； (2)B离开墙壁后所能获得的最大速度大小。 例2.如图甲所示，光滑的水平轨道AB与竖直面内的半圆形轨道BCD在B点平滑连接，半圆形轨道半径为R＝0.4 m。一质量为m1＝0.1 kg的小物块P将弹簧压缩到A点后由静止释放，向右运动至B点与质量为m2＝0.2 kg的小物块Q发生弹性碰撞，碰撞完成P立即被从轨道取走，Q从B点进入半圆形轨道，在半圆形轨道上运动时速度的平方与其上升高度的关系如图乙所示。P、Q可看作质点，重力加速度大小为g＝10 m/s2，求： (1)Q从B点运动到D点的过程中克服摩擦力做的功； (2)P将弹簧压缩到A点时弹簧具有的弹性势能(结果保留3位有效数字)。 模型特点 (1)两个或两个以上的物体与弹簧相互作用的过程中，若系统所受外力的矢量和为零，则系统动量守恒，类似弹性碰撞。 (2)在能量方面，由于弹簧形变会使弹性势能发生变化，系统的总动能将发生变化；若系统所受的外力和除弹簧弹力以外的内力不做功，系统机械能守恒。 (3)弹簧处于最长(最短)状态时两物体速度相等，弹性势能最大，系统动能通常最小(完全非弹性碰撞拓展模型)。 (4)弹簧恢复原长时，弹性势能为零，系统动能最大(完全弹性碰撞拓展模型，相当于碰撞结束时)。 1.(2024广东省三模)如图甲所示，室内蹦床是一项深受小朋友喜爱的运动娱乐项目，其简化模型如图乙所示：竖直放置的轻弹簧，一端固定在地面上，另一端连接质量为m的木板B，质量为3m的物体A从B中央正上方高为h处由静止释放，随后A与B发生完全非弹性碰撞，一起向下运动．若A与B碰撞时间极短，碰后一起下降的最大距离为，A、B始终在同一竖直线上运动，弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，重力加速度为g.求： (1) A与B碰后瞬间的速度大小． (2) A与B碰撞瞬间，损失的机械能． (3) A与B碰后一起向下运动到最低点的过程中，A对B做的功． 　　 题型二 多次碰撞模型 例3.如图所示，L形滑板A静止在粗糙水平面上，在A上距离其左端为3l处静置小木块B，A、B之间光滑；水平面上距离A右端l处静止着一滑块C，A和C与水平面之间的动摩擦因数均为μ．A、B、C的质量均为m，碰撞都属于完全非弹性碰撞且不粘连．现对A施加水平向右的恒定推力，当A、C相碰瞬间撤去，碰撞后瞬间AC的速度vAC＝4．由于A板足够长，所以不考虑B、C的相碰．已知重力加速度为g．求： (1)水平推力F的大小． (2)当A、C都停下时C离A板右端的距离d． 例4.(2023山东菏泽高三模拟)足够长的斜面体固定在水平面上，其斜面与水平面夹角为θ。物块P置于斜面上，向下推动P使其沿斜面下滑，撤去推力后P沿斜面匀速下滑。将P重新静置于斜面上，如图2所示，表面光滑的物块Q自距P为l0处无初速释放，并与P发生弹性正碰，碰撞时间极短。已知P、Q质量均为m，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。求： (1)P与斜面间的动摩擦因数； (2)Q释放后经多长时间与P发生第1次碰撞； (3)Q与P第2次碰撞后P的速度大小； (4)从Q释放到与P发生第n次碰撞经历的时间和 ... ...