第五章 拓展课五 牛顿运动定律的综合应用（Word教参）-【优化指导】2023-2024学年新教材高中物理必修第一册（鲁科版2019）

拓展课五　牛顿运动定律的综合应用 核心素养 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.知道动力学中涉及的图像问题的处理方法，临界和极值问题及多过程问题的求解． 2．能应用牛顿运动定律解决生活、 生产中的问题． 1.会分析动力学中的图像问题，会结合图像解答动力学问题． 2．掌握动力学临界问题的分析方法，会分析几种典型临界问题的临界条件． 3．能结合实际情境并利用牛顿运动定律分析和解决多过程问题． 通过牛顿运动定律的应用， 体会物理知识的实际应用价值． 探究点一　动力学中的图像问题　(科学思维之提升) ►要点归纳 1．常见的图像形式 在动力学与运动学问题中，常见、常用的图像是位移图像(x­t图像)、速度图像(v­t图像)和力的图像(F­t图像)等，这些图像反映的是物体的运动规律、受力规律，而绝非代表物体的运动轨迹． v­t图像 (属于已知运动求受力) (1)根据图像确定物体各段的加速度大小和方向 (2)弄清每段与物体运动的对应关系 (3)对各段进行受力分析 (4)用牛顿第二定律求解 F­t图像 (属于已知受力求运动) (1)根据图像结合物体运动情况明确物体在各时间段的受力情况 (2)利用牛顿第二定律求出加速度 (3)利用运动学公式求其他运动量 a­F图像 图像的力F是物体受到的某一个力的变化对物体加速度的影响， (1)对物体进行全面受力分析 (2)根据牛顿第二定律求其他未知力 2.图像问题的分析方法 (1)把图像与具体的题意、情景结合起来，明确图像的物理意义，明确图像所反映的物理过程． (2)特别注意图像中的一些特殊点，如图线与横、纵坐标轴的交点，图线的转折点，两图线的交点等所表示的物理意义．注意图线的斜率、图线与坐标轴所围图形面积的物理意义． ►对点例练 (2021·浙江高一期中)如图所示，足够长的水平传送带以v0＝2 m/s的速率顺时针匀速运行，t＝0时，在最左端轻放一个小滑块，t＝2 s时，传送带突然制动停下，已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.2，取g＝10 m/s2，下列关于滑块相对地面运动的v­t图像正确的是(　　) A．　 B． C．　 D． D　解析：刚被放在传送带上时，滑块受到滑动摩擦力作用做匀加速运动a＝＝μg＝2 m/s2 滑块运动到与传送带速度相同需要的时间t1＝＝1 s 然后随传送带一起匀速运动的时间t2＝t－t1＝1 s 当传送带突然制动停下时，滑块在传送带摩擦力作用下做匀减速运动直到静止a′＝－a＝－2 m/s2 运动的时间t3＝＝ s＝1 s 故选D． [训练1] (多选)(2021·广西南宁三中高一月考)如图甲所示，质量mA＝1 kg，mB＝2 kg的A、B两物块叠放在一起静止于粗糙水平地面上．t＝0时刻一水平恒力F作用在物体B上，t＝1 s时刻撤去F，B物块运动的速度—时间图像如图乙所示，若整个过程中A、B始终保持相对静止，则(　　) A．物体B与地面间的动摩擦因数为0.2 B．0～1 s内物块B受到的摩擦力为6 N C．1 s～3 s内物块A不受摩擦力作用 D．水平恒力的大小为18 N AD　解析：A．撤去F后由牛顿第二定律及图乙可知，1 s～3 s内整体的加速度为－＝＝－2 m/s2 解得μ＝0.2 故A正确； B、D．撤去F前由牛顿第二定律及图乙可知，1 s～3 s内整体的加速度为a＝＝＝4 m/s2 解得F＝18 N 物块B受到的摩擦力f＝μ(mA＋mB)g＋mAa＝10 N 故B错误、D正确； C．1 s～3 s内物块A做减速运动，受到了物块B对其水平向左的摩擦力，故C错误．故选A、D． 探究点二　临界和极值问题的求解　(科学思维之提升) ►要点归纳 1．临界和极值问题 某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态，叫临界状态．有关临界状态的问题是我们中学阶段常常遇到的问题．在动力学问题中出现的“最大”“最小”“刚好”“恰能”等词语，一般都暗示了临界状态的出现，隐含了相应的临界条件．这类问题称为临界、极值问题．解决此类问题的关键是正确对物体的运动情况进行描述，对临界状态进行判断与分析，找出处于临界状态时存在的独特的物理关系，即临界条件． 2．常见临界条件 接触与脱离的临界条件 两物体相接触或脱离的临界条件是弹力FN＝0 相对静止或相对滑动的临界条件 两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对静止或相对滑动的临界条件为静摩擦力达到最大值或为零 绳子断裂与松弛的临界条件 绳子所能承受的张力是有限的，绳子断与不断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 加速度最大与速度最大的临界条件 当物体在受到变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合外力最大时，具有最大