4.5 牛顿运动定律的应用（2）学案-2023-2024学年高一上学期物理人教版（2019）必修第一册

山东省聊城第三中学 高二物理教研组 学生：______________ 班级：_________ 编写： 审核： 第5节 牛顿运动定律的应用（2） ——————临界问题和连接体问题 {说明：本学案是结合课本内容，开发课堂教学，提升学生自学能力而编写的，试题采用了近3年百强学校期中及月考试题改编的，为方便大家，学案后附有详细解析！} 一． 课标 解 读 课标要求 素养要求 1.能运用牛顿运动定律解答临界问题问题和连接体问题。 2.在分析解题的过程中学习体会一些具体有效的方法。比如，如何建立恰当的坐标系进行解题等。 1.科学思维：会利用运动学，静力学知识认知动力学问题。 2.科学探究：能够分析持续问题和瞬时问题 二：课堂探究 考点1　动力学中的临界问题 1．题型概述 在动力学问题中出现某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态即临界问题。问题中出现“最大”“最小”“刚好”“恰能”等关键词语，一般都会涉及临界问题，隐含相应的临界条件。 2．临界问题的常见类型及临界条件 (1)接触与分离的临界条件：两物体相接触(或分离)的临界条件是弹力为零且分离瞬间的加速度、速度分别相等。 (2)相对静止或相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大静摩擦力。 (3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子断与不断的临界条件是实际张力等于它所能承受的最大张力；绳子松弛的临界条件是绳上的张力恰好为零。 (4)出现加速度最值与速度最值的临界条件：当物体在变化的外力作用下运动时，其加速度和速度都会不断变化，当所受合力最大时，具有最大加速度；当所受合力最小时，具有最小加速度。当出现加速度为零时，物体处于临界状态，对应的速度达到最大值或最小值。 3．解题关键 正确分析物体的受力情况及运动情况，对临界状态进行判断与分析，挖掘出隐含的临界条件。 【典例1】　如图所示，一质量为m的光滑小球，用轻绳连接后，挂在三角劈的顶端，绳与斜面平行，劈置于光滑水平面上，斜面与水平面夹角为θ＝30°，则： (1)劈以加速度a1＝水平向左加速运动时，绳的拉力为多大？ (2)劈的加速度至少为多大时小球对劈无压力？此时加速度方向如何？ [母题变式]　 本题中若劈的加速度为a3＝2g且水平向左加速运动时，绳的拉力又为多大？ [提示]　FT3＝mg 变式训练1　(多选)一轻弹簧的一端固定在倾角为θ的固定光滑斜面的底部，另一端和质量为2m的小物块A相连，质量为m的小物块B紧靠A静止在斜面上，如图所示，此时弹簧的压缩量为x0.从t＝0时开始，对B施加沿斜面向上的外力，使B始终做加速度为a的匀加速直线运动．经过一段时间后，物块A、B分离．弹簧的形变始终在弹性限度内，重力加速度大小为g.若θ、m、x0、a均已知，则下列说法正确的是(　　) A．根据已知条件，可求出从开始到物块A、B分离所用的时间 B．根据已知条件，可求出物块A、B分离时的速度大小 C．物块A、B分离时，弹簧的弹力恰好为零 D．物块A、B分离后，物块A开始减速 变式训练2．(多选)如图所示，A、B两物块叠在一起静止在水平地面上，A物块的质量mA＝2 kg，B物块的质量mB＝3 kg，A与B接触面间的动摩擦因数μ1＝0.4，B与地面间的动摩擦因数μ2＝0.1，现对A或对B施加一水平外力F，使A、B相对静止一起沿水平地面运动，重力加速度g取10 m/s2，物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是(　　) A．若外力F作用到物块A时，则其最小值为8 N B．若外力F作用到物块A时，则其最大值为10 N C．若外力F作用到物块B时，则其最小值为13 N D．若外力F作用到物块B时，则其最大值为25 N 考点2　动力学中的连接体问题 1．连接体 多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆、弹簧等连接)在一起构成的物体系统称为连接体。 2．连接体问题的分类： (1)加速度相同的连接体； (2)加速度不同的连接体。 3．连接体的运动特点 (1)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． (2)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． (3)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；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等． 3．处理连接体问题的方法 整体法的选取原则　 若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度或其他未知量 隔离法的选取原则　 若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛