3.3牛顿运动定律的综合应用-【桂冠物理】2024届高三物理一轮复习题型归纳技巧点拨（新高考专用）

第三章 牛顿运动定律 3.3牛顿运动定律的综合应用 【考点预测】 1. 动力学中的临界和极值问题 2. 动力学方法求解多运动过程问题 3.牛顿运动定律与复杂的直线运动 4.牛顿第二定律与曲线运动 【方法技巧与总结】 动力学中的临界和极值问题 1．常见的临界条件 (1)两物体脱离的临界条件：FN＝0. (2)相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值． (3)绳子断裂或松弛的临界条件：绳子断裂的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力；绳子松弛的临界条件是FT＝0. 2．解题基本思路 (1)认真审题，详细分析问题中变化的过程(包括分析整个过程中有几个阶段)； (2)寻找过程中变化的物理量； (3)探索物理量的变化规律； (4)确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系． 【题型归纳目录】 题型一：动力学中的临界问题 题型二：动力学中的极值问题 题型三：动力学方法求解多运动过程问题 题型四：牛顿第二定律与曲线运动 题型五：等时圆模型 【题型一】动力学中的临界问题 【典型例题】 例1．某游乐项目可简化为利用纸带把滑块拉到平台上，如图所示。光滑固定斜面的倾角，长度L＝1.44m，纸带平铺在斜面上，下端与斜面底端对齐。可视为质点的滑块放在纸带上静止在斜面正中间，滑块与纸带间的动摩擦因数，重力加速度，。现用力沿斜面向上匀加速拉动纸带。 （1）若在滑块到达斜面顶端前纸带被拉出，试计算拉动纸带的加速度不得小于多少； （2）若滑块能运动到平台上，试计算拉动纸带的加速度不得超过多少。 【方法技巧与总结】 动力学中的临界问题解题方法 极限法 把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的 假设法 临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题 数学法 将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式解出临界条件 练1．某一特殊运货框架ABCD置于粗糙水平路面上，其质量为，框架内斜面AC与水平面的夹角，且与BC面垂直，框架里面放置一表面光滑，质量为的球体，框架静止时，球体与顶部AB间有一很小的间隙（间隙远小于球体的半径可忽略不计）。整个框架在水平拉力F（图中未画出）的作用下以的速度做匀速直线运动，，，g取。求： （1）匀速行驶时，球体对框架AC面和BC面的弹力分别为多少； （2）撤去外力后，测量框架滑行的距离为32m，则拉力F的大小是多少； （3）出于安全考虑，运输途中球不能挤压AB面，则对框架的水平拉力F应满足什么条件？ 【题型二】动力学中的极值问题 【典型例题】 例2．如图所示为游乐场内一水上娱乐设施的模型。AB为与水平方向成夹角的倾斜滑道，滑道斜面与滑水者间的动摩擦因数，滑道底端B处与一小段末端水平的光滑圆弧（长度可忽略）连接，CD为水面，B端与水面高度差h=1.8m，水池宽度L=4.8m，为使人能安全落入水中，求倾斜滑道的高度H不能超过多少？（，，） 【方法技巧与总结】 1．静摩擦力存在极值，导致物体受力分析时合力出现极值问题。 2．绳子或杆上的弹力存在极值，导致合力出现极值问题。 练2．蒙城某中学的两同学玩拉板块的双人游戏，考验两人的默契度。如图所示，一长L=0.5m、质量M=0.5kg的木板靠在光滑竖直墙面上，木板右下方有一质量m=1.0kg的小滑块（可视为质点），滑块与木板间的动摩擦因数为μ=0.2，滑块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2，一人用水平恒力F2向左作用在滑块上，另一人用竖直向上的恒力F1向上拉动滑块，使滑块从地面由静止开始向上运动。 （1）若F1=17.5N，F2=27.5N，求小滑块和木板的加速度； （2）在第（1）问的条件下，经过多长时间滑块从木板上端离开木板； （3）若F2=35N，为使滑块与木板一起向上运动但不发生相对滑动，则F1必须满足什么条件？ 【题型三】动力学方法求解多运动过程问题 【典型例题】 例3．如图所示，足够长的传送带与水平面夹角，以恒定的速度逆时针匀速转动，小炭块以初速度沿平行于传送带方向从传送带底端滑上传送带，小炭块与传送带间的动摩擦因数，取重力加速度，试求： （1）小炭块在传送带上向上滑行的最远距离； （2）传送带上留下的炭块痕迹长度： （3）小炭块从滑上传送带到返回传送带底端所用时间。    【方法技巧与总结】 1.将多过程分解成许多个小过程，沿运动方向和垂直运动方向建立坐标轴，将不在坐标轴上的力正交分解。 2.滑动摩擦力的计算公式为，一定要先求正压力，滑动摩擦力与相对运动方向相反。 练3．图a是我国传统农具——风鼓车，图b是其工作原理示意图，转动摇柄，联动风箱内的风叶，向车斗内送风，入料仓漏口H漏出的谷物经过车斗，质量大于 的谷粒为饱粒，落入第一出