第3章 专题突破五 应用牛顿运动定律解决热点问题(课件PPT)-【赢在微点·顶层设计】2025年高中物理高考一轮总复习

高考复习顶层设计·物理 赢在微点 高考复习顶层设计 物理 第三章 运动与力的关系 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 1.了解连接体的类型及运动特点,会用整体法和隔离法分析连接体问题。2.会用极限法、假设法、数学分析法等分析临界和极值问题。 3.掌握动力学图像,并能分析图像的斜率、面积、截距、交点、拐点等的物理意义。 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.连接体。 多个相互关联的物体通过细绳、细杆、弹簧等连接或通过叠放、并排放置等构成的物体系统称为连接体。连接体一般具有相同的加速度和速度。 题型1　连接体问题 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 接触 连接体 叠放 连接体 并排连 接体 2.常见的连接体类型。 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 细绳 连接体 直线 牵拉 跨过滑 轮牵拉 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 轻杆 连接体 弹簧 连接体 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 3.解决连接体问题的两种方法。 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　轻绳、轻杆、轻弹簧连接类 【典例1】　(2023·北京卷) 如图所示,在光滑水平地面上,两相同物块用细线相连,两物块质量均为1 kg,细线能承受的最大拉力为2 N。若在水平拉力F作用下,两物块一起向右做匀加速直线运动。则F的最大值为 (　　) A.1 N B.2 N C.4 N D.5 N 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　对两物块整体做受力分析有F=2ma,对于左侧物块有FTmax= ma, FTmax= 2 N,联立解得F = 4 N,C项正确。 答案　C 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　叠放物体类 【典例2】　 (多选)如图,质量均为m的粗糙木块A、B叠放在一起,静止于水平面上。现对木块B施加一个水平方向的拉力F,使木块A、B一起向右做匀加速直线运动,A与B、B与地面之间动摩擦因数相同均为μ,重力加速度为g,则(　　) A.木块A与木块B之间无摩擦力 B.木块A对木块B的摩擦力为μmg C.木块B受到的地面的摩擦力为2μmg D.加速度大小为-μg 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　根据题意,对整体受力分析,竖直方向上有FN=2mg,水平方向上有Ff=μFN=μ·2mg,由牛顿第二定律有F-Ff=2ma,解得a=-μg,C、D两项正确;根据题意,对A受力分析,水平方向上,由牛顿第二定律有Ff1=ma=-μmg,A、B两项错误。 答案　CD 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向3　跨过滑轮的绳子关联类 【典例3】　倾角为30°的光滑斜面上放一质量为m的盒子A,A盒用轻质细绳跨过定滑轮与B盒相连,B盒内放一质量为的物体。如果把这个物体改放在A盒内,则B盒加速度恰好与原来等值反向,重力加速度为g,则B盒的质量mB和系统的加速度a的大小计算正确的是(　　) A.mB= B.mB= C.a=0.5g D.a=0.4g 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　当物体放在B盒中时,以A、B和B盒内的物体整体为研究对象,根据牛顿第二定律有-mgsin 30°=a,当物体放在A盒中时,以A、B和A盒内的物体整体为研究对象,根据牛顿第二定律有gsin 30°-mBg=a,联立解得mB=,加速度大小为a=0.2g,B项正确。 答案　B 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本题也可以用隔离法,以物体放在B盒中为例,对B盒及盒内物体为研究对象,应用牛顿第二定律列方程,再以A为研究对象应用牛顿第二定律列方程,两式相加后得到的表达式与题中以整体为研究对象得到的方程相同。 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.“四种”典型临界条件。 (1)接触与脱离的临界条件:弹力FN=0。 (2)相对滑动的临界条件:静摩擦力达到最大值。 (3)绳子断裂与松弛的临界条件: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,绳子松弛与拉紧的临界条件是FT=0。 (4)加速度变化时,速度达到最值的临界条件:加速度变为0。 题型2　临界和极值问题 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.求解临界极值问题的三种常用方法。 (1)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。 (2)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。 (3)数学方法:将物理过程转化为数学公式,根据数学表达式解出临界条件。 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向1　相对滑动的临界问题 【典例4】　 (多选)如图所示,质量m=1 kg的滑块和质量M=2 kg的木板叠放在一起,滑块与木板之间的动摩擦因数μ1=0.1,木板与地面之间的动摩擦因数μ2=0.2,g取10 m/s2。某时刻木板与滑块恰好以相同的速度向右运动,此时给木板施加向右的恒力F,若要求木板与滑块在以后的运动中不产生相对滑动,F的值可能为(　　) A.0 N B.4 N C.6 N D.10 N 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　滑块相对木板静止时,滑块的最大加速度a=μ1g=1 m/s2,木板、滑块一起向右以a匀减速运动时,拉力最小为F1,对整体有μ2(M+m)g-F1= (M+m)a,解得F1=3 N;木板、滑块一起向右以a匀加速运动时,拉力最大为F2,对整体有F2-μ2(M+m)g=(M+m)a,解得F2=9 N,所以3 N≤F≤9 N,B、C两项正确。 答案　BC 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例5】　 如图所示,物体A叠放在物体B上,B置于光滑水平面上,A、B质量分别为mA=6 kg、mB=2 kg,A、B之间的动摩擦因数μ=0.2,g取 10 m/s2。开始时F=10 N,此后逐渐增大,在增大到45 N的过程中,下列说法正确的是(　　) A.当拉力F<12 N时,物体均保持静止状态 B.两物体开始没有相对运动,当拉力超过12 N时,开始相对滑动 C.两物体从受力开始就有相对运动 D.两物体始终没有相对运动 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　当A、B间达到最大静摩擦力时两者开始相对滑动,以B为研究对象,设临界加速度为a,由牛顿第二定律得μmAg=mBa,得a=6 m/s2。由整体法得F=(mA+mB)a=48 N,所以F增大到45 N的过程中,两物体始终没相对运动,B、C两项错误,D项正确;由于地面光滑,故一开始物体就加速运动, A项错误。 答案　D 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 　　从典例4和典例5中可以看出,临界加速度均是通过受力个数少且已知力多的物体求得的。 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 考向2　接触、脱离的临界和极值问题 【典例6】　(多选)如图所示,倾角θ=30°的光滑斜面固定在水平地面上,质量均为m的物块A和物块B并排放在斜面上,与斜面垂直的挡板P固定在斜面底端,轻弹簧一端固定在挡板上,另一端与物块A连接,物块A、B (物块A、B不相连)处于静止状态。现用一沿斜面向上的外力FT拉物块B,使物块A、B一起沿斜面向上以加速度a做匀加速直线运动。已知重力加速度为g,弹簧的劲度系数为k,不计空气阻力,则下列说法正确的是 (　　) 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 A.物块A、B分离时弹簧恰好为原长 B.物块A、B分离前外力FT为变力,分离后为恒力 C.从外力FT作用在物块B上到物块A、B分离的时间为 D.外力FT的最大值为mg+ma 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　物块A、B在外力的作用下沿斜面向上做匀加速直线运动,加速度不变,当物块A、B分离时,物块A、B的加速度相等且沿斜面向上,物块A、B间的弹力FN=0,此时对物块A分析kx-mgsin θ=ma,可知弹簧弹力沿斜面向上,弹簧处于压缩状态,A项错误;物块A、B分离后,对B分析 FT -mgsin θ=ma,故物块A、B分离后,外力FT为恒力,B项正确;对物 块A、B整体进行分析,外力FT未作用在物块B上时,弹簧的压缩量x1=, 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 物块A、B分离时,对物块A有kx2-mgsin 30°=ma,解得x2=,由运动学知识有x1-x2=at2,解得t=,C项正确;物块A、B分离时外力FT达到最大,此后不变,由牛顿第二定律得FTmax-mgsin 30°=ma,解得FTmax= mg+ma,D项错误。 答案　BC 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 1.动力学中常见图像及其意义。 题型3　动力学图像问题 v-t 图像 根据图像的斜率判断加速度的大小和方向,进而根据牛顿第二定律求解合外力 F-a 图像 首先要根据具体的物理情景,对物体进行受力分析,然后根据牛顿第二定律推导出两个物理量间的函数关系式,根据函数关系式结合图像,明确图像的斜率、截距或面积的意义,从而由图像给出的信息求出未知量 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 a-t 图像 要注意加速度的正负,正确分析每一段的运动情况,然后结合物体受力情况根据牛顿第二定律列方程 F-t 图像 要结合物体受到的力,根据牛顿第二定律求出加速度,分析每一时间段的运动性质 F-x 图像 表示作用力随位移的变化规律,是力与空间的对应关系,所围面积表示该力在某段位移中做的功 特别提醒:加速度是联系v-t图像与F-t图像的桥梁 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 2.动力学图像问题求解思路。 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例7】　(多选)粗糙的水平地面上一物体在水平拉力作用下做直线运动,水平拉力F及物体的运动速度v随时间变化的图像如图甲和图乙所示,取重力加速度g=10 m/s2,则(　　) A.前2 s内物体运动的加速度大小为4 m/s2 B.前4 s内物体运动的位移的大小为12 m C.物体与地面间的动摩擦因数μ=0.1 D.物体的质量m为2 kg 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　根据v-t图像的斜率等于加速度,可知前2 s内物体运动的加速度为a== m/s2=2 m/s2,A项错误;根据v-t图像可知,前4 s内物体的位移为x=×2×4 m+2×4 m=12 m,B项正确;根据牛顿第二定律得,前2 s内有 F1-μmg=ma,后2 s内有F2=μmg,由题图甲可知F1=15 N,F2=5 N,联立解得m=5 kg,μ=0.1,C项正确,D项错误。 答案　BC 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 【典例8】　飞船返回舱返回时,打开降落伞后竖直减速下降,这一过程若返回舱(含降落伞)所受空气阻力与速度的二次方成正比,比例系数为 k。从某时刻起开始计时,返回舱的v-t图像如图所示,图中AE是曲线在A点的切线,切线交横轴于点E,其坐标为(8,0),CD是AB的渐近线,返回舱质量M=400 kg,g取10 m/s2。 (1)返回舱在这一阶段运动情况如何? (2)初始时刻它的加速度大小为多少? (3)写出空气阻力系数k的表达式并计算其值。 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 解析　(1)由题图可以看出曲线切线的斜率的绝对值逐渐减小,说明返回舱在这一阶段先做加速度逐渐减小的减速运动,最终做匀速运动。 (2)在初始时刻,vA=120 m/s,过A点的切线的斜率的绝对值即为此时的加速度大小,则有 a== m/s2=15 m/s2。 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 (3)返回舱最终做匀速运动,选向下为正方向。根据平衡条件得 Mg-k=0, 在A点时由牛顿第二定律有Mg-k=-Ma, 联立解得k=, 代入数据解得k≈0.42。 答案　(1)见解析　(2)15 m/s2 (3)k=　0.42 专题突破五　应用牛顿运动定律解决热点问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 赢在字里行间 本部分内容讲解结束 $$