第3章 专题提升四 动力学中的连接体问题和临界、极值问题(课件PPT) -【赢在微点·顶层设计】2026年高中物理高考一轮总复习

专题提升四 第三章　运动与力的关系 动力学中的连接体问题和临界、极值问题 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 题型1　动力学中连接体问题 题型2　动力学中的临界和极值问题 内容 索引 温馨提示:点击标题链接相关内容 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 动力学中连接体问题 赢在微点 物理 大一轮 题型1 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 4 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。系统稳定时连接体一般有相同的速度、加速度或有相等的速度、加速度大小。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.解决连接体问题的两种方法。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向1 轻绳、轻杆、轻弹簧连接类 两个物体通过轻绳、轻杆、轻弹簧连接或并排放置，物体间作用力为弹力，沿着两物体连线方向运动，具有相同的加速度和速度，常见的情形有： 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例1】　如图甲所示，水平面上有两个质量分别为m1和m2的木块1和2，中间用一条轻绳连接，两木块的材料相同，用恒力F向右拉木块 2，使两木块一起向右做匀加速直线运动，已知重力加速度为g。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (1)若水平面光滑，求轻绳的拉力。 若水平面光滑，对两木块构成的整体应用牛顿第二定律得 F=(m1+m2)a， 对木块1应用牛顿第二定律得FT1=m1a， 两式联立解得轻绳的拉力FT1=F。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (2)若两木块与水平面间的动摩擦因数为μ，求轻绳的拉力。 若两木块与水平面间的动摩擦因数均为μ，对两木块构成的整体应用牛顿第二定律得F-μ(m1+m2)g=(m1+m2)a， 对木块1应用牛顿第二定律得 FT2-μm1g=m1a， 两式联立解得轻绳的拉力FT2=F。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)如图乙所示，若两木块在平行斜面向上的恒定拉力F作用下一起沿光滑斜面向上匀加速运动，求轻绳的拉力。 若斜面光滑，对两木块构成的整体应用牛顿第二定律得 F-(m1+m2)gsin θ=(m1+m2)a， 对木块1应用牛顿第二定律得 FT3-m1gsin θ=m1a， 两式联立解得轻绳的拉力FT3=F。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (4)若两木块与斜面间的动摩擦因数均为μ，其他条件与第(3)问相同，求轻绳的拉力。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 若两木块与斜面间的动摩擦因数均为μ，对两木块构成的整体应用牛顿第二定律得 F-(m1+m2)gsin θ-μ(m1+m2)gcos θ=(m1+m2)a， 对木块1应用牛顿第二定律得 FT4-m1gsin θ-μm1gcos θ=m1a， 两式联立解得轻绳的拉力FT4=F。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 　　1.整体法和隔离法分析动力学中的轻绳、轻杆、轻弹簧连接类问题。 (1)整体法：若连接体内的物体具有共同的加速度，可以把它们看成一个整体，对整体应用牛顿第二定律。 (2)隔离法：求系统内物体之间的作用力时，需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 (3)整体法和隔离法并用：若连接体内各物体具有共同的加速度，可根据已知条件和求解的问题选择整体法和隔离法并用的方法求解。 ①已知系统受力，可先对整体应用牛顿第二定律求系统的加速度，再对其中一个物体(一般选择受力个数少或已知力多的物体)应用牛顿第二定律求相互作用力。 ②已知系统内物体间的作用力，可先对其中一个物体应用牛顿第二定律求加速度，再对整体应用牛顿第二定律求系统的合外力或某一个 力。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 2.轻绳、轻杆、轻弹簧连接类问题中物体间相互作用力的特 征。 从典例1的推理计算中不难看出，两物体间轻绳的拉力与有无摩擦力无关，与系统处于平面、斜面还是竖直方向无关。分析考向2中叠放物体类问题，看是否也有相同的结论。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向2 叠放物体类 两物体叠放在一起有共同的加速度、速度，一般与弹力、摩擦力有关。常见的情形有： 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 考向3 跨过滑轮的绳子关联类 跨过滑轮的绳子关联类连接体问题指轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。下面所示的三种情形中A、B两物体的速度和加速度大小相等，方向不同。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【典例3】　(多选)如图所示，质量分别为m=2 kg和M=3 kg的两个物块A、B通过一根跨过定滑轮的轻绳连接，其中A放置在光滑水平面上，B竖直悬挂。现将两个物块同时由静止释放。已知轻绳不可伸 长且始终处于绷紧状态，不计一切摩擦及阻力，重力加速度g取 10 m/s2，则下列说法正确的是( ) A.轻绳的拉力大小为12 N B.物块A、B的加速度大小均为10 m/s2 C.若仅将物块A、B互换位置，则轻绳的拉力大小为20 N D.若仅将物块A、B互换位置，则两物块的加速度大小为4 m/s2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 以A为研究对象，根据牛顿第二定律可得T=ma，以B为研究对 象，根据牛顿第二定律可得Mg-T=Ma，联立解得T=12 N，a= 6 m/s2，A项正确，B项错误；若仅将物块A、B互换位置，根据 牛顿第二定律可得T'=Ma'，mg-T'=ma'，联立解得T'=12 N，a'= 4 m/s2，C项错误，D项正确。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 　　跨过滑轮的绳子关联类连接体问题中的两物体的加速度方向不 同，一般采用隔离法分析，对两物体分别列牛顿第二定律的方程，联立解得物体的加速度大小和绳子的拉力大小。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 动力学中的临界和极值问题 赢在微点 物理 大一轮 题型2 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 24 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 滑块相对木板静止时，滑块的最大加速度a=μ1g=1 m/s2，木板、滑块一起向右以加速度a做匀减速运动时，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、滑块一起向右以加速度a做匀加速运动时，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。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 【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 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 　　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。 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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F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，下列说法正确的是( ) 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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F为变力，分离后为恒力 C.从外力F作用在物块B上到物块A、B分离的时间为 D.外力F的最大值为mg+ma 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 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F-mgsin θ=ma，故物块A、B分离后，外力F为恒力，B项正确；对物块A、B整体进行分析，外力F未作用在物块B上时，弹簧的压缩量x1=，物块A、B分离时，对物块A有 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 kx-mgsin 30°=ma，解得x=，由运动学知识有x1-x=at2，解得t=，C项正确；物块A、B分离时外力F达到最大，此后不变，由牛顿第二定律得Fmax-mgsin 30°=ma，解得Fmax=mg+ ma，D项错误。 解析 高考复习顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 内容索引 把握高考微点，实现素能提升 完成——专题提升练4 本部分内容讲解结束 $$