第3章 专题提升二 牛顿第二定律的综合应用(一)（教师用书word）-【金版新学案】2026年高考物理高三总复习大一轮复习讲义（新高考）

专题提升二　牛顿第二定律的综合应用(一)

【学习目标】　1.会处理动力学中的图像问题 。2.会处理动力学中的连接体问题。3.会处理动力学中的临界问题。

提升点一　 动力学中的图像问题

已知运动图像判断运动或受力情况

(多选)(2024·山东济宁模拟)如图(a)，一水平外力F作用在物体上，使物体静止在倾角为θ的光滑斜面上，逐渐增大F，物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图像如图(b)所示。重力加速度g取10 m/s2。sin 53°＝0.8，sin 37°＝0.6。根据图(b)判断，下列说法正确的是(　　)

A．物体的质量m＝2 kg

B．斜面的倾角θ＝53°

C．加速度为5 m/s2时力F的大小为25 N

D．物体静止在斜面上时，水平外力的大小为F＝15 N

答案：AD

解析：由牛顿第二定律可得F1cos θ－mg sin θ＝ma1，F2cos θ－mg sin θ＝ma2，其中F1＝20 N，F2＝30 N，a1＝2 m/s2，a2＝6 m/s2，解得θ＝37°，m＝2 kg，故A正确，B错误；加速度为5 m/s2时，由F cos θ－mg sin θ＝ma，解得F＝ N，故C错误；物体静止在斜面上时，有F cos θ＝mg sin θ，解得F＝15 N，故D正确。故选AD。

针对练．(多选)如图(a)，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FT随时间t变化的关系如图(b)所示，木板的速度v与时间t的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取。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

答案：AB

解析：由题图(c)可知，木板在0～2 s内处于静止状态，再结合题图(b)中细绳对物块的拉力FT在0～2 s内逐渐增大，可知物块受到木板的摩擦力逐渐增大，故可以判断木板受到的水平外力F也逐渐增大，选项C错误；由题图(c)可知木板在2～4 s内做匀加速运动，其加速度大小为a1＝ m/s2＝，对木板进行受力分析，由牛顿第二定律可得F－Ff＝ma1，在4～5 s内做匀减速运动，其加速度大小为a2＝ m/s2＝0.2 m/s2，由牛顿第二定律可得Ff＝ma2，另外由于物块静止不动，同时结合题图(b)可知物块与木板之间的滑动摩擦力Ff＝0.2 N，解得m＝1 kg、F＝0.4 N，选项A、B正确；由于不知道物块的质量，所以不能求出物块与木板之间的动摩擦因数，选项D错误。故选AB。

已知运动或受力情况判断有关图像

(2024·广东卷·T7)如图所示，轻质弹簧竖直放置，下端固定。木块从弹簧正上方H高度处由静止释放。以木块释放点为原点，取竖直向下为正方向。木块的位移为y，所受合力为F，运动时间为t。忽略空气阻力，弹簧在弹性限度内。关于木块从释放到第一次回到原点的过程中，其F-y图像或y- t图像可能正确的是(　　)

答案：B

解析：在木块下落H高度之前，木块所受合力为木块的重力并保持不变，即F＝mg，木块接触弹簧后到合力为零前，合力F＝mg－k(y－H)，y增大，F减小；弹簧弹力大于木块的重力后到最低点，合力F＝k(y－H)－mg，木块所受合力向上，y增大，F增大，故B可能正确，A错误；同理，在木块下落H高度过程中，木块做匀加速直线运动，有y＝gt2，速度逐渐增大，所以y-t图像的斜率逐渐增大；木块接触弹簧后到合力为零前，合力F＝mg－k(y－H)，根据牛顿第二定律得木块的速度继续增大，做加速度减小的加速运动，所以y-t图像的斜率继续增大；弹簧弹力大于木块的重力后到最低点，合力F＝k(y－H)－mg，木块所受合力向上，根据牛顿第二定律得木块做加速度增大的减速运动，所以y-t图像的斜率减小；到达最低点后，木块向上运动的过程，由以上分析可知，木块先做加速度减小的加速运动，再做加速度增大的减速运动，再做匀减速直线运动到最高点，y-t图像大致如图所示，故C、D错误。故选B。