第三章 第3节 牛顿运动定律的综合应用-【导与练】2022高考物理一轮总复习教师用书word（人教版）山东专用

第3节　牛顿运动定律的综合应用 高考视角 1.牛顿定律的综合应用,为高考必考内容,多以选择题形式命题,也常命计算题。 2.通过本节内容可以提高同学们解决综合问题的能力。 3.本节主要内容包括:动力学中的连接体问题、动力学中的多过程问题、动力学中的图像问题、临界条件的确定、求解极值等数学方法。 1.连接体问题 知识解读 模型示例 (1)连接体 多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆联系)在一起构成的物体系统称为连接体。连接体一般具有相同的运动情况(速度、加速度)。 (2)连接体的运动特点 轻绳——轻绳在伸直状态下,两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。 轻杆——轻杆平动时,连接体具有相同的平动速度;轻杆转动时,连接体具有相同的角速度,而线速度与转动半径成正比。 轻弹簧——在弹簧发生形变的过程中,两端连接体的速度不一定相等;在弹簧形变最大时,两端连接体的速率相等。 弹簧连接体 物物叠放连接体 轻绳连接体 轻杆连接体 2.动力学中的临界和极值问题 临界或极值条件的标志 (1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,即表明题述的过程存在着临界点。 (2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述的过程存在着“起止点”,而这些起止点往往对应临界状态。 (3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述的过程存在着极值,这个极值点往往是临界点。 (4)若题目要求“最终加速度”“稳定速度”等,即是求收尾加速度或收尾速度。 竖直挡板对球的 弹力是否能为零 A、B两物块能 静止的条件 3.动力学中的多过程问题 (1)实际的物体运动往往过程较为复杂,在不同的过程受力不同、加速度不同、速度不同、运动轨迹也不同,这类物理问题就是动力学中的多过程问题。 (2)分析方法:除注重过程分析外还要注重各过程中的受力分析,然后借助牛顿定律和运动学公式求解。 物体在力的作用下由A到B,撤去外力物体由B到C然后从C滑下 4.动力学中的图像 (1)常见的动力学图像 v-t图像、a-t图像、F-t图像、a-F图像等。 (2)动力学图像问题的类型 为了尽量缩短停车时间,旅客按照站台上标注的车门位置候车。列车进站时总能准确地停靠在对应车门的位置。这是如何做到的呢? 答案:根据列车前进的速度和到站台的距离,采取制动措施,控制加速度,实现准确停车。 1.如图所示,质量为2.5 kg的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动,铁箱与水平面间的动摩擦因数μ1为0.3。这时铁箱内一个质量为0.5 kg的木块恰好能静止在后壁上。木块与铁箱内壁间的动摩擦因数μ2为0.25。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10 m/s2。求: (1)木块对铁箱压力的大小; (2)水平拉力F的大小; (3)减小拉力F,经过一段时间,木块沿铁箱左侧壁落到底部且不反弹,当铁箱的速度为6 m/s时撤去拉力,又经1 s时间木块从左侧到达右侧,则铁箱的长度是多少? 解析:(1)对木块在竖直方向由相对静止得 mg=Ff=μ2FN 解得FN=20 N 由牛顿第三定律得木块对铁箱的压力大小为 FN′=FN=20 N。 (2)对木块在水平方向由牛顿第二定律得 FN=ma 解得a=40 m/s2 对铁箱和木块整体 F-μ1(M+m)g=(M+m)a 解得F=129 N。 解析:(3)撤去拉力F时,铁箱和木块的速度均为v=6 m/s, 因μ1>μ2,以后木块相对铁箱滑动。 木块加速度a2=μ2g=2.5 m/s2 铁箱加速度 a1==3.1 m/s2 铁箱减速到零的时间为t0==1.9 s>1 s,故木块到达铁箱右端时,铁箱未能停止。 则经t=1 s木块比铁箱向右多移动距离L即铁箱长度。 即有L=(vt-a2t2)-(vt-a1t2)=(a1-a2)t2 解得L=0.3 m 答案:(1)20 N　(2)129 N　(3)0.3 m 2.(人教必修一P105T4改编)在探索测定轨道中人造天体的质量的方法过程中做了这样的一个实验:用已知质量为m1的宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组m2(后者的发动机已熄火)。接触后,开动宇宙飞船的推进器,使飞船和火箭组共同加速,如图所示。推进器的平均推力为F,推进器开动时间为t。测出飞船和火箭组的速度变化是Δv,求火箭组的质量m2。 解析:根据a=得m1、m2的共同加速度为a=, 选取m1、m2整体为研究对象,则F=(m1+m2)a, 所以m2=-m1。 答案:-m1 3.(2020·福建福州模拟)交通警察在处理交通事故时,有时会根据汽车在路面上留下的刹车痕迹来判断发生事故前汽车是否超速。在限速为40 km/h的大桥路面上,有一辆汽车紧急刹车后仍发生交通事故,交通警察在现场测得该车在路面的刹车痕迹为12