第三章 专题强化三 牛顿运动定律的综合应用-【勤径学升】2026年高考物理一轮总复习配套课件（人教版2019）

物 理 第三章　运动和力的关系 专题强化三　牛顿运动定律的综合应用 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 返回目录 1．本专题是动力学中的典型问题，包括图像问题、连接体问题和临界极值问题，高考中多以选择题的形式命题，在计算题中也有可能出现。 2．通过本专题的复习，可以帮助学生提升分析和推理能力，学会利用数学知识解决物理问题的方法，培养物理思维。 3．用到的相关知识有，受力分析、牛顿运动定律、匀变速运动规律等。 热点 eq \a\vs4\al(1) 动力学中的图像问题(方法模型) 图像 v-t图像、a-t图像、F-t图像、F-a图像等 三种类型 (1)已知物体受到的力随时间变化的图像，求解物体的运动情况 (2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图像，求解物体的受力情况 (3)由已知条件确定某物理量的变化图像 解题策略 (1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点 (2)注意图像中的一些特殊点所表示的物理意义：图像与横、纵坐标的交点，图像的转折点，两图像的交点等 (3)明确能从图像中获取哪些信息：把图像与具体的题意、情境结合起来，再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图像中反馈出来的有用信息，这些信息往往是解题的突破口或关键点 [例1]　(多选)如图甲，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t＝4 s时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图乙所示，木板的速度v与时间t的关系如图丙所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由题给数据可以得出(　　) A．木板的质量为1 kg B．2～4 s内，力F的大小为0.4 N C．0～2 s内，力F的大小保持不变 D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2 解析　分析可知木板受到的摩擦力f′＝f。0～2 s，木板静止，F＝f′，F逐渐增大，所以C错误。4～5 s，由v-t图像可知木板加速度大小a2＝ eq \f(0.4－0.2,1) m/s2＝0.2 m/s2，对木板进行受力分析，f′＝ma2＝0.2 N，得m＝1 kg，所以A正确。2～4 s，对木板有F－f′＝ma1，得F＝f′＋ma1＝0.2 N＋1× eq \f(0.4－0,2) N＝0.4 N，所以B正确。由于无法确定物块的质量，所以尽管知道滑动摩擦力大小，仍无法确定物块与木板间的动摩擦因数，故D错误。 答案　AB 动力学图像问题的求解思路 1．(多选)当钉子垂直钉入墙中的时候，会受到墙对钉子的阻力作用，假设阻力与钉子进入墙中的距离成正比。现对一与墙垂直接触的钉子施加一个垂直于墙的恒力F，在钉子进入墙过程中，钉子位移为x，速度为v，时间为t，加速度大小为a，当钉子静止时，钉子没有完全进入墙内。下列图像有可能正确的是(　　) 解析　设钉子受到的阻力为F阻，则F阻＝kx，则由牛顿第二定律得F－F阻＝ma，得a＝ eq \f(F－kx,m) ，加速度随位移均匀减小，到a为零，由F阻－F＝ma，可得a＝ eq \f(kx－F,m) ，加速度随位移均匀增大，故加速度先减小后反向增大，故A错误，B正确；钉子初末速度均为零，所以钉子先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动，故C正确，D错误。故选BC。 答案　BC 2．(多选) (2023·全国甲卷)用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图像如图所示。由图可知(　　) A．m甲<m乙 B．m甲>m乙 C．μ甲<μ乙 D．μ甲>μ乙 解析　F－μmg＝ma→F＝ma＋μmg→ eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(F­a图像的斜率为m,F­a图像的纵截距μmg)) 结合F­a图像可知， eq \b\lc\{(\a\vs4\al\co1(m甲＞m乙，A错，B对,μ甲m甲g＝μ乙m乙g)) ―——→μ甲＜μ乙，C对，D错。 答案　BC 热点 eq \a\vs4\al(2) 动力学中的连接体问题(方法模型) 1．连接体的类型 弹簧连接体 物物叠放连接体 轻绳连接体 轻杆连接体 2.连接体的运动特点 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 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 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 [例2]　如图所示，质量分别为mA、mB的A、B两物块紧靠在一起放在倾角为θ的固定斜面上，两物块与斜面间的动摩擦因数相同，用始终平行于斜面向上的恒力F推A，使它们沿斜面向上匀加速运动，为了增大A、B间的压力，可行的办法是(　　) A．增大推力F B．减小倾角θ C．减小B的质量 D．增加A的质量 解析　设物块与斜面间的动摩擦因数为μ，对A、B整体受力分析，有F－(mA＋mB)g sin θ－μ(mA＋mB)g cos θ＝(mA＋mB)a，对B受力分析，有FAB－ mBg sin θ－μmBg cos θ＝mBa，由以上两式可得FAB＝ eq \f(mB,mA＋mB) F＝ eq \f(F,\f(mA,mB)＋1) ，为了增大A、B间的压力，即FAB增大，应增大推力F或减小A的质量，增大B的质量。故A正确，B、C、D错误。 答案　A 力的“分配” 两物块在力F作用下一起运动，系统的加速度与每个物块的加速度相同，如图： m1、m2与地面间的动摩擦因数相同，地面粗糙 m1、m2与固定粗糙斜面间的动摩擦因数相同 以上4种情形中，F一定，两物块间的弹力只与物块的质量有关且F弹＝ eq \f(m2,m1＋m2) F。 3．如图所示，足够长的倾角θ＝37°的光滑斜面体固定在水平地面上，一根轻绳跨过定滑轮，一端与质量为m1＝1 kg的物块A连接，另一端与质量m2＝3 kg的物块B连接，绳与斜面保持平行。开始时，用手按住A，使B悬于空中，释放后，在B落地之前，下列说法正确的是(所有摩擦均忽略不计，不计空气阻力， sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，g取10 m/s2)(　　) A．绳的拉力大小为30 N B．绳的拉力大小为6 N C．物块B的加速度大小为6 m/s2 D．如果将物块B换成一个竖直向下大小为30 N的力，对物块A的运动没有影响 解析　对B隔离分析，由牛顿第二定律得m2g－FT＝m2a，对A、B整体分析，由牛顿第二定律得m2g－m1g sin θ＝(m1＋m2)a，联立解得a＝6 m/s2，FT＝12 N，故A、B错误，C正确；如果将B物块换成一个竖直向下大小为30 N的力，对A由牛顿第二定律得F－m1g sin θ＝m1a′，解得a′＝24 m/s2，前后加速度不一样，对物块A的运动有影响，故D错误。 答案　C 热点 eq \a\vs4\al(3) 临界极值问题(方法模型) 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 连接体恰好脱离满足两个条件 (1)物体间的弹力FN＝0； (2)脱离瞬间系统、单个物体的加速度仍相等。 5．如图甲所示，木板与水平地面间的夹角θ可以随意改变，当θ＝30°时，可视为质点的一小物块恰好能沿着木板匀速下滑。如图乙，若让该小物块从木板的底端每次均以大小相同的初速度v2＝10 m/s沿木板向上运动，随着θ的改变，小物块沿木板向上滑行的距离x将发生变化，重力加速度g取10 m/s2。 (1)求小物块与木板间的动摩擦因数。 (2)当θ角满足什么条件时，小物块沿木板向上滑行的距离最小，并求此最小值。 解析　(1)当θ＝30°时，小物块恰好能沿着木板匀速下滑，则mg sin θ＝Ff，Ff＝μmg cos θ， 联立解得：μ＝ eq \f(\r(3),3) ； (2)当θ变化时，设沿斜面向上为正方向，物块的加速度为a，则－mg sin θ－μmg cos θ＝ma， 由0－v02＝2ax得x＝ eq \f(v02,2g（sin θ＋μcos θ）) ， 令cos α＝ eq \f(1,\r(1＋μ2)) ，sin α＝ eq \f(μ,\r(1＋μ2)) ， 即tan α＝μ＝ eq \f(\r(3),3) ， 故α＝30°， 又因x＝ eq \f(v02,2g\r(1＋μ2)sin （θ＋α）) ， 当α＋θ＝90°时x最小，即θ＝60°， 所以x最小值： xmin＝ eq \f(v02,2g（sin 60°＋μcos 60°）) ＝ eq \f(\r(3)v02,4g) ＝ eq \f(5\r(3),2) m。 答案　(1) eq \f(\r(3),3) 　(2)θ＝60°　 eq \f(5\r(3),2) m $$