第五章 习题课四 牛顿第二定律的综合应用-【精讲精练】2023-2024学年高中物理必修第一册鲁科版(教师用书)

令学科网书城国 品牌书店·知名教辅·正版资源 b.zxxk.com 您身边的互联网+教辅专家 #习题课四牛顿第二定律的综合应用 1.会用整体法和隔离法分析动力学的连接体问题。 科学思维 2.会分祈牛顿定律的瞬时问题，掌握瞬时变化的两种模型。 3. 会分析滑块一木板模型。 探究案关键能力·互动探究 /析考点·悟规律·素养提开 一、动力学的连接体问题 两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同加速度的整体叫连接体。如几个物体叠 放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、细杆等连在一起，在求解连接体问题时常用的方 法有整体法与隔离法。 例① m● 如图，一不可伸长轻绳两端各连接一质量为m的小球，初始时整个系统静置于光滑水平 桌面上，两球间的距离等于绳长L。一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球 连线垂直。当两球运动至二者相距35L时，它们加速度的大小均为(） A.5F8m B.2F5m C.3F8m D.3F10m [解析] 当两球运动至二者相距35L时，如图所示由几何关系可知si0=3L10L2=35,设绳子拉 力为T,水平方向有2Tcos0=F,解得T=58F对任意小球由牛顿第二定律可得T=ma,解 得a=5F8m,故A正确，B、C、D错误。 [答案]A [变式训练] 在例趣中，用一大小为F的水平恒力作用在轻绳的中点，方向与两球连线垂直。某时刻 两小球的加速度大小均为F,此时两个球的距离为() AL2 B.5L8 C3)L2 D.3L5 解析某时刻两小球的加速度大小均为Fm,根据牛顿第二定律知小球受到的合力等于F, 独家授权侵权必究 享学科网书城圆 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2Xxk.com● 您身边的互联网+教辅专家 对绳中点受力分析知，中点受三个力大小都等于F,且合力为零，则这三个力两两夹角的夹 角都为120°，即知此时两段绳子间的央角为120°，则两个小球间的距离为d=2L2sin60°= 3)L2,故选C。 答案C ●规律总结 求解连接体问题的一般思路 先用整体法或隔离法求加速度，再用另一方法求物体问的作用力或系统所受合力。无论 运用整体法还是隔离法，解题的关键还是在于对研究对象进行正确的受力分析。 二、瞬时加速度问题 1,分析原状态（给定状态）下物体的受力情况，求出各力大小。（若物体处于平衡状态，则 利用平衡条件；若处于加速状态则利用牛顿运动定律) 2.分析当状态变化时，（烧断细绳、剪短弹簧、抽出木板、撒去某个力等）哪些力变化， 哪些力不变，哪些力消失。（被剪断的绳、弹簧中的弹力、发生在被撒去物体接触面上的弹力 都立即消失) 3.求物体在状态变化后所受的合外力，利用牛顿第二定律求出瞬时加速度。 例② 77277777777777777 如图，质量分别为1kg和2kg的物块A、B放在光滑水平面上并用轻质弹簧相连，今用 大小为F=15N的恒力作用在A上，使A、B相对静止且一起向左做匀加速直线运动。则下 列说法正确的是() A.A、B一起做匀加速运动时，A的加速度大小为15m/s2 B.若该弹簧劲度系数为100Nm,则A、B一起做匀加速运动时，弹簧的伸长量为10 cm C.突然撒去力F的瞬间，A的加速度大小为5m/s2 D.突然撤去力F的瞬间，B的加速度为O [解析]由牛顿第二定律，对A、B系统有a=FmA十B=5m/s2,故A错误：以B为研 究对象，根据牛顿第二定律有F=ma=10N,根据胡克定律有F=a,将k=1O0N/m代入， 解得弹簧的伸长量x=0.1m=l0cm,故B正确：突然撤去力F的瞬间，F消失，弹簧弹力 F不变，根据牛顿第二定律，对A有a4=FxmA=10m/s2,对B有a=FxmB=5m/s2,故C、 D错误。故选B。 [答案]B [变式训练] 在例题中，若物块A、B的质量分别为1kg和2kg的物块A、B放在水平地面上，用劲 ·独家授权侵权必究· 享学科网书城国 品牌书店·知名数辅·正版资源 b2xXk.com● 您身边的互联网+教辅专家 度系数为100Nm的轻弹簧连接，两物块与水平地而间的动摩擦因数均为03。物块A受到 一个向右逐渐增大的推力F,两物块始终静止，弹簧处于压缩状态，当F=8N时，A即将滑 动。若最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10ms2,则以下说法正确的是() A.两物块静止时，弹簧的压缩量为3cm B.两物块静止时，物块B受到的摩擦力大小为6N C.两物块静止时，随着F增大，物块B受到的摩擦力也增大 D.若突然撤去F,则在撒去瞬间A的加速度大小为2m/s2 解析当F=8N时，A即将滑动，则F=m甲g十，解得x=5cm,选项A错误：两 物块静止时，物块B受到的摩擦力大小为∫乙==5N,选项B错误：两物块静止时，随着 F增大，因A不动，则弹簧长度不变，物块B受到的弹力不变，划摩擦