第4章 专题11 动力学中的连接体问题和临界极值问题-【金版教程】2025-2026学年高中物理必修第一册作业与测评课件PPT（人教版）

该高中物理课件聚焦“运动和力的关系”单元中的动力学连接体问题与临界极值问题，通过“必备知识对点练”系统梳理连接体整体与隔离法、临界条件分析等核心方法，构建知识点间逻辑脉络，帮助学生形成完整的运动和相互作用观念体系。 其亮点在于采用分层复习策略，“必备知识”通过滑轮连接体等基础题夯实物理观念，“关键能力”以动车组车厢作用力、小球细线临界拉力等问题提升科学思维，如模型建构与科学推理能力。这种设计让学生逐步深化理解，教师可依此精准实施个性化复习，有效提升复习效率。

第四章　运动和力的关系 专题十一　动力学中的连接体问题和临界极值问题 目录 1 关键能力提升练 必备知识对点练 2 必备知识对点练 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 4 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 5 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 6 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 7 注意：①此“分配协议”与有无摩擦无关(若有摩擦，两物体与接触面间的动摩擦因数必须相同)； ②两物体间若有连接物，连接物的质量必须很小，可忽略(如轻绳、轻杆、轻弹簧)； ③物体系统在水平面、斜面或竖直方向上一起加速运动时，此“分配协议”都成立。 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 8 3．(多选)如图所示，一细绳绕过光滑滑轮，连接A、B两物体，滑轮连接在天花板上，A、B质量分别为M＝6 kg、m＝2 kg，滑轮和绳的质量均忽略不计。取g＝10 m/s2。开始时用手托住A使A、B均静止。迅速将手移 走后，关于A物体加速度a的大小和细绳上拉力F的大小，下 列结果正确的是(　　) A．a＝7.5 m/s2 B．a＝5 m/s2 C．F＝20 N D．F＝30 N 解析：由题意可知，A、B的加速度大小相等，根据牛顿第二定律，以A为研究对象有Mg－F＝Ma，以B为研究对象有F－mg＝ma，联立并代入数据解得a＝5 m/s2，F＝30 N，故选B、D。 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 9 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 10 必备知识二　动力学中的临界极值问题 5．如图，物块A放在物块B上，B放在光滑水平面上。A、B的质量分别为1 kg、3 kg，两者之间动摩擦因数为0.3，假设两者之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为10 m/s2。若对A施加一水平恒力F，使A、B之间发生相对滑动，则F至少大于(　　) A．2 N B．4 N C．6 N D．8 N 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 11 解析：设A、B刚好发生相对滑动时的水平恒力为F0，此时A、B的加速度为a0，A、B之间发生相对滑动的临界条件是A、B的加速度大小相等，A、B之间摩擦力达到最大静摩擦力，以A、B整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得F0＝(mA＋mB)a0，以B为研究对象，根据牛顿第二定律可得μmAg＝mBa0，联立并代入数据解得F0＝4 N，故选B。 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 12 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 13 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 14 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 15 必备知识对点练 1 2 3 4 5 6 7 16 关键能力提升练 1．(多选)龙龙高铁是国家《中长期铁路网规划》建设项目，东起福建省龙岩市，途经上杭县、武平县进入广东省境内。2023年11月23日试运行列车从龙岩站开出驶向武平站，标志着龙龙高铁龙岩至武平段开始按图行车试验。下图为CRH2试运行客运列车组，该动车组由8节车厢组成，只有第1节车厢为动力车，各车厢的质量均相等，列车在水平直轨道上行驶时所受阻力大小与车重成正比。该列车沿水平直轨道行驶时，下列说法正确的是(　　) 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 A．若列车匀速行驶，则车厢间的作用力为零 B．若列车匀速行驶，则第7、8节与第1、2节车厢间的作用力大小之比为1∶7 C．若列车匀加速行驶，则第7、8节与第1、2节车厢间的作用力大小之比为1∶8 D．若列车匀加速行驶，则第7、8节与第1、2节车厢间的作用力大小之比为1∶7 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 解析：设第1节车厢的牵引力为F，各车厢所受的阻力为f，若列车匀速行驶，对整体有F－8f＝0，对第1节车厢，根据平衡条件有F－F12＝f，对第8节车厢，根据平衡条件有F78＝f，联立可得第7、8节与第1、2节车厢间的作用力大小之比为F78∶F12＝1∶7，即车厢间的作用力不为零，故A错误，B正确；若列车匀加速行驶，设加速度大小为a，对整体有F－8f＝8ma，对第1节车厢，根据牛顿第二定律有F－F12－f＝ma，对第8节车厢，根据牛顿第二定律有F78－f＝ma，联立可得第7、8节与第1、2节车厢间的作用力大小之比为F78∶F12＝1∶7，故C错误，D正确。　 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 2．如图所示，质量为m2的物体2放在正沿平直轨道向右行驶的车厢底板上，并用竖直细绳通过光滑定滑轮连接质量为m1的物体1，跟物体1相连接的绳与竖直方向成θ角不变。下列说法中正确的是(　　) A．车厢的加速度大小为gtanθ B．绳对物体1的拉力为m1gcosθ C．车厢底板对物体2的支持力为(m2－m1)g D．物体2受车厢底板的摩擦力为0 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 3．(教材本章【复习与提高】B组T7改编)(多选)如图所示，已知物块A、B的质量分别为m1＝4 kg、m2＝1 kg，A、B间的动摩擦因数为μ1＝0.5，A与地面之间的动摩擦因数为μ2＝0.5，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，g取10 m/s2，在水平力F的推动下，要使A、B一起运动且B不下滑，则力F的大小可能是(　　) A．50 N B．100 N C．125 N D．150 N 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 4．如图所示，矩形盒内用两根细线固定一个质量为m＝1.0 kg的均匀小球，a线与水平方向成53°角，b线水平。两根细线所能承受的最大拉力都是Fm＝15 N。(cos53°＝0.6，sin53°＝0.8，g取10 m/s2)求： (1)当该系统沿竖直方向匀加速上升时，为保证 细线不被拉断，加速度可取的最大值； (2)当该系统沿水平方向向右匀加速运动时， 为保证细线不被拉断，加速度可取的最大值。 答案：(1)2 m/s2　(2)7.5 m/s2 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 解析：(1)该系统竖直向上匀加速运动时，小球受力如图所示，合力沿y轴正向，则a线拉力首先达到最大，当a线拉力Fa＝Fm＝15 N时，加速度最大，此时由牛顿第二定律得： y轴方向有Fasin53°－mg＝ma x轴方向有Facos53°＝Fb 解得a＝2 m/s2。 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 (2)该系统水平向右匀加速运动时，合力沿x轴正向，则b线拉力首先达到最大，当b线拉力Fb′＝Fm＝15 N时，加速度最大，此时由牛顿第二定律得： 竖直方向有Fa′sin53°＝mg 水平方向有Fb′－Fa′cos53°＝ma′ 解得a′＝7.5 m/s2。　 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 如图所示，在倾角为37°的足够长光滑斜面上端系有一劲度系数为200 N/m的轻质弹簧，弹簧下端连一个质量为2 kg的小球，小球被一垂直于斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变。若挡板A以2 m/s2的加速度沿斜面向下做匀加速运动，重力加速度g取10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) A．小球向下运动0.2 s时与挡板分离 B．小球向下运动0.05 m时速度最大 C．小球与挡板分离时速度最大 D．若挡板A的加速度a＝5 m/s2，则一开始小球就与挡板分离 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 1 2 3 4 创新考法 关键能力提升练 　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　 R 必备知识一　动力学中的连接体问题 1．(教材本章【复习与提高】A组T4改编)如图所示，飞船与空间站对接后，在推力作用下一起向前运动。飞船和空间站的质量分别为m和M，若飞船和空间站之间的力传感器(质量不计)测得二者相互作用力大小为F，则推力大小为(　　) A.eq \f(M＋m,M)F B.eq \f(M＋m,m)F C.eq \f(m,M＋m)F D.eq \f(M,M＋m)F 解析：设推力大小为F0，以飞船与空间站整体为研究对象，根据牛顿第二定律可得F0＝(M＋m)a，以空间站为研究对象，根据牛顿第二定律可得F＝Ma，联立解得F0＝eq \f(M＋m,M)F，故选A。 2．(多选)如图所示，在粗糙的水平面上，P、Q两物块之间用轻弹簧相连。在水平向右、大小恒定的推力F作用下，P、Q一起向右做匀加速运动。已知P、Q的质量分别为m、2m，与水平面间的动摩擦因数相同，则(　　) A．弹簧弹力的大小为eq \f(1,3)F B．若仅减小水平面的粗糙程度，弹簧的弹力变小 C．若水平面光滑，弹簧弹力大小为eq \f(2,3)F D．若增大推力F，则弹簧的压缩量增大 解析：设P、Q与水平面间的动摩擦因数为μ，由牛顿第二定律，对P、Q整体有F－μ·3mg＝3ma，对Q有T－μ·2mg＝2ma，解得弹簧弹力的大小为T＝eq \f(2,3)F，可知弹簧弹力T的大小和P、Q与水平面间的动摩擦因数μ无直接关系，则若仅减小水平面的粗糙程度，弹簧的弹力不变，仍为eq \f(2,3)F，故A、B错误，C正确；无论水平面是否光滑，弹簧的弹力均为eq \f(2,3)F，若增大推力F，则弹簧的弹力增大，所以弹簧的压缩量增大，D正确。 [名师点拨]　连接体中力的“分配协议” 如下列各图所示，对于一起做加速运动的物体系统，m1和m2间的弹力或中间绳的拉力F12的大小遵守以下力的“分配协议”： (1)若外力F作用于m1上，则F12＝eq \f(m2F,m1＋m2)。 (2)若外力F作用于m2上，则F12＝eq \f(m1F,m1＋m2)。 4．如图所示，一只质量为m的猴，原来抓住一根用绳吊在天花板上的质量为M的直杆，绳突然断开，小猴则沿直杆竖直向上爬以保持它离地面的高度不变，设直杆下落时保持竖直状态，重力加速度为g，则此时直杆下落的加速度为(　　) A．g B.eq \f(m,M)g C.eq \f(M＋m,M)g D.eq \f(M＋m,M－m)g 解析：小猴离地面的高度不变，处于平衡状态，对小猴有f＝mg，由牛顿第三定律得，小猴对杆的摩擦力为f′＝f，方向竖直向下，对杆有Mg＋f′＝Ma，解得a＝eq \f(M＋m,M)g，故选C。 6．如图，一辆货车载着一些相同的圆柱形光滑空油桶，底部一层油桶平整排列且相互紧贴，上一层只有一只桶C自由摆放在A、B桶之间。当向左行驶的货车紧急刹车时，桶C有可能脱离B而撞向驾驶室造成危险。已知重力加速度为g，要使油桶C不离开B，则货车刹车时加速度的最大值为(　　) A.eq \f(1,2)g B.eq \f(\r(3),2)g C.eq \f(\r(3),3)g D.eq \r(3)g 解析：油桶C与B之间恰好没有作用力时，货车刹车时的加速度有最大值，设为a，设此时A对C的支持力为N，C的质量为m，对C受力分析如图所示，有F合＝mgtan30°，根据牛顿第二定律有F合＝ma，解得a＝eq \f(\r(3),3)g，故选C。 7．一个质量为m的小球B，用两根等长的细绳1、2分别固定在车厢的A、C两点，如图所示。已知两绳拉直时，两绳与车厢前壁的夹角均为45°，当车以加速度a＝eq \f(1,2)g(重力加速度为g)向左做匀加速直线运动时，求1、2两绳拉力的大小。 答案：eq \f(\r(5),2)mg　0 解析：设当细绳2刚好拉直而无张力时，车的加速度向左且大小为a0 水平方向由牛顿第二定律得F1sin45°＝ma0 竖直方向由平衡条件得F1cos45°＝mg 可得a0＝g 因a＝eq \f(1,2)g＜a0，故细绳2松弛，拉力为零 设此时细绳1与车厢前壁夹角为θ， 竖直方向由平衡条件得有F1′cosθ＝mg 水平方向由牛顿第二定律得F1′sinθ＝ma 解得细绳1上的拉力F1′＝eq \f(\r(5),2)mg。 解析：以物体1为研究对象，分析受力情况如图甲所示，物体1受重力m1g和拉力FT，有FTsinθ＝ma，FTcosθ＝mg，得a＝gtanθ，FT＝eq \f(m1g,cosθ)，A正确，B错误；以物体2为研究对象，分析受力情况如图乙所示，水平方向，根据牛顿第二定律得Ff＝m2a＝m2gtanθ，竖直方向受力平衡，则有FN＝m2g－FT＝m2g－eq \f(m1g,cosθ)，C、D错误。 解析：若B不下滑，对B有μ1FN≥m2g，由牛顿第二定律得FN＝m2a；对整体有F－μ2(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a，得F≥(m1＋m2)eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,μ1)＋μ2))g＝125 N，C、D正确。 解析：当小球与挡板间作用力恰好为零，且两者加速度大小相等时，小球与挡板分离，此时有mgsin37°－kx＝ma0，其中a0＝2 m/s2，代入数据解得x＝0.04 m，即小球向下运动0.04 m时与挡板分离，根据x＝eq \f(1,2)a0t2，求得t＝0.2 s，A正确；当弹簧弹力与小球重力沿斜面的分力平衡时，有mgsin37°＝kx1，此时小球速度最大，解得x1＝0.06 m，B、C错误；若一开始小球就与挡板分离，则小球的加速度a′＝eq \f(mgsin37°,m)＝6 m/s2，则若挡板的加速度为a＝5 m/s2<a′，一开始小球没有与挡板分离，D错误。 $