第三章 专题二 牛顿运动定律的综合应用-(教参 练习）2023高考物理一轮复习【高考前沿】

专题二　牛顿运动定律的综合应用 整体法与隔离法在动力学中的应用 整体法 当连接体内(即系统内)各物体的加速度相同时，可以把系统内的所有物体看成一个整体，分析其受力和运动情况．运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法 隔离法 当求系统内物体间相互作用力时，常把某个物体从系统中隔离出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对隔离出来的物体列方程求解的方法 [例1]　如图所示，粗糙水平面上放置B、C两物体，A叠放在C上，A、B、C的质量分别为m、2m和3m，物体B、C与水平面间的动摩擦因数相同，其间用一不可伸长的轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为FT．现用水平拉力F拉物体B，使三个物体以同一加速度向右运动，则(　　 ) A．此过程中物体C受五个力作用 B．当F逐渐增大到FT时，轻绳刚好被拉断 C．当F逐渐增大到1．5FT时，轻绳刚好被拉断 D．若水平面光滑，则轻绳刚断时，A、C间的摩擦力为 [解析]　对A进行受力分析，A受重力、支持力和向右的静摩擦力作用，由此可以知道C受重力、A对C的压力、水平面的支持力、轻绳的拉力、A对C的摩擦力以及水平面的摩擦力六个力作用，故A错误．对整体分析，整体的加速度a＝＝－μg，隔离对AC分析，根据牛顿第二定律得，FT－μ·4mg＝4ma，计算得出FT＝F，当F＝1．5FT时，轻绳刚好被拉断，故B错误，C正确．若水平面光滑，轻绳刚断时，对AC分析，加速度a＝，隔离对A分析，A受到的摩擦力Ff＝ma＝，故D错误． [答案]　C [拓展延伸] (1)若在物体B上再放上质量为m的物体D，则B、C间轻绳的拉力大小如何变化？若放在物体A上呢？ (2)若水平面光滑，则轻绳刚好被拉断时，拉力F多大？ 提示：(1)在B上放上D后，系统向右运动的加速度减小，由FT－μ(m＋3m)g＝(m＋3m)a可知，轻绳的拉力将减小．若放在物体A上，系统向右运动的加速度也减小，由F－FT＝2ma可知，FT将增大． (2)由F＝(m＋3m＋2m)a，FT＝(m＋3m)a可得F＝1．5FT． [一题悟通] 例题及相关拓展延伸旨在让考生清楚在什么情况下选用整体法，什么情况下选用隔离法． 1．整体法的选取原则及解题步骤 (1)当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时，一般采用整体法． (2)运用整体法解题的基本步骤，明确所研究系统和运动的全过程 ⇨⇨ 2．隔离法的选取原则及解题步骤 (1)当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时，一般采用隔离法． (2)运用隔离法解题的基本步骤 ①明确研究对象或过程、状态． ②将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从系统或全过程中隔离出来． ③画出某状态下的受力图或运动过程示意图． ④选用适当的物理规律列方程求解． 1．(2020·江苏高考)中欧班列在欧亚大陆开辟了“生命之路”，为国际抗疫贡献了中国力量．某运送抗疫物资的班列由40节质量相等的车厢组成，在车头牵引下，列车沿平直轨道匀加速行驶时，第2节对第3节的牵引力为F．若每节车厢所受摩擦力、空气阻力均相等，则倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为(　　 ) A．F　　　　　　　　 B． C． D． 解析：选C　设列车做匀加速直线运动的加速度为a，可将后面的38节车厢作为一个整体进行分析．设每节车厢的质量均为m，每节车厢所受的摩擦力和空气阻力的合力大小均为F阻，由牛顿第二定律有F－38F阻＝38ma．再将最后面的2节车厢作为一个整体进行分析，设倒数第3节车厢对倒数第2节车厢的牵引力为F′，则有F′－2F阻＝2ma，联立解得F′＝F，C项正确，A、B、D项均错误． 2．水平地面上有质量分别为m和4m的物块A和B，两者与地面间的动摩擦因数均为μ．细绳的一端固定，另一端跨过轻质动滑轮与A相连，动滑轮与B相连，如图所示．初始时，绳处于水平拉直状态．若物块A在水平向右的恒力F作用下向右移动了距离s，重力加速度大小为g．求： (1)物块B克服摩擦力所做的功； (2)物块A、B的加速度大小． 解析：(1)物块A移动了距离s，则物块B移动的距离为s1＝s① 物块B受到的摩擦力大小为Ff＝4μmg② 物块B克服摩擦力所做的功为 W＝Ffs1＝2μmgs．③ (2)设物块A、B的加速度大小分别为aA、aB，绳中的张力为FT．由牛顿第二定律得F－μmg－FT＝maA④ 2FT－4μmg＝4maB⑤ 由A和B的位移关系得aA＝2aB⑥ 联立④⑤⑥式得aA＝⑦ aB＝．⑧ 答案：(1)2μmgs　(2)　 滑块—滑板模型 1．模型特点：涉及两个物体，并且物体间存在相对滑动． 2．摩擦力方向的特点 (1)若两个物体同向运动，且两个物体“一快一慢”，则“快”的物体受到的另一个物体对它的摩擦力为阻力，“慢”的物体受到的另一个物体对它的摩擦力为