第3章 第3节 牛顿运动定律的综合应用(教参)-【名师导航】2024年高考物理一轮总复习(新教材新高考)江苏专用

　牛顿运动定律的综合应用 动力学中整体法、隔离法的应用　 (对应学生用书第59页) 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： ⇨⇨ 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。 3．整体法与隔离法的应用题型连接体的运动特点 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；在弹簧形变量最大时，两端连接体的速率相等 [典例]　(物体叠放)如图所示，一质量M＝3 kg、倾角为α＝45°的斜面体放在光滑水平地面上，斜面体上有一质量为m＝1 kg的光滑楔形物体。用一水平向左的恒力F作用在斜面体上，系统恰好保持相对静止地向左运动。重力加速度g取10 m/s2，下列判断正确的是(　　) A．系统做匀速直线运动 B．F＝40 N C．斜面体对楔形物体的作用力大小为5 N D．增大力F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向下运动 关键信息：“光滑水平地面”“水平向左的恒力F”，两条信息表明整体向左匀加速运动。 B　[对整体受力分析如图甲所示，由牛顿第二定律有F＝(M＋m)a，对楔形物体受力分析如图乙所示。由牛顿第二定律有mgtan 45°＝ma，可得F＝40 N，a＝10 m/s2，A错误，B正确；斜面体对楔形物体的作用力FN2＝＝mg＝10 N，C错误；外力F增大，则斜面体加速度增加，由于斜面体与楔形物体间无摩擦力，则楔形物体将会相对斜面体沿斜面上滑，D错误。] 甲　　　　　　　乙 (1)处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力。 (2)隔离法分析物体间的作用力时，一般应选受力个数较少的物体进行分析。 [跟进训练] 　先整体后隔离法的应用 1．(物体平放连接)质量相同的甲、乙两个木块与水平桌面间的动摩擦因数相同。在水平推力F作用下做加速度为a的匀加速直线运动，现去掉乙木块，其他不变，则加速度的大小a′是(　　) A．a′>2a B．a′＝2a C．a′＝a D．a′<2a A　[根据牛顿第二定律：对甲、乙的整体：F－2μmg＝2ma；去掉乙木块：F－μmg＝ma′；两式相减解得ma′－2ma＝μmg>0，即a′>2a，故选A。] 2．(弹簧连接)如图所示，在粗糙的水平面上，质量分别为m和M的物块A、B用轻弹簧相连，两物块与水平面间的动摩擦因数均为μ，当用水平力F作用于B上且两物块共同向右以加速度a1匀加速运动时，弹簧的伸长量为x1；当用同样大小的恒力F沿着倾角为θ的光滑斜面方向作用于B上且两物块共同以加速度a2匀加速沿斜面向上运动时，弹簧的伸长量为x2，则下列说法中正确的是(　　) A．若m>M，有x1>x2 B．若m<M，有x1＝x2 C．若μ>sin θ，有x1>x2 D．若μ<sin θ，有x1<x2 B　[在水平面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有 F－μ(m＋M)g＝(m＋M)a1① 隔离物块A，根据牛顿第二定律，有 FT－μmg＝ma1② 联立①②解得FT＝ F③ 在斜面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有 F－(m＋M)gsin θ＝(m＋M)a2④ 隔离物块A，根据牛顿第二定律，有 F′T－mgsin θ＝ma2⑤ 联立④⑤解得F′T＝F⑥ 比较③⑥可知，弹簧弹力相等，与动摩擦因数和斜面的倾角无关，故B正确，A、C、D错误。] 　先隔离后整体法的应用 3.(物体叠放与轻绳连接)如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m和3m的三个木块，其中质量为2m和3m的木块间用一不可伸长的水平轻绳相连，轻绳能承受的最大拉力为FT。现用水平拉力F拉质量为3m的木块，使三个木块以同一加速度运动，则以下说法正确的是(　　) A．质量为2m的木块受到四个力的作用 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，轻绳还不会被拉断 D．轻绳刚要被拉断时，质量为m和2m的木块间的摩擦力为FT C　[质量为2m的木块受重力、地面的支持力、轻绳的拉力、质量为m的木块对它的压力和摩擦力五个力的作用，故A项错误；当绳的拉力为FT时，对质量为m和2m的两木块有FT＝3ma，此时对整体有F＝6ma，