第3章 3.微专题4 牛顿第二定律的综合应用（PPT课件）-【高考突破新方案】2027年高考物理大一轮复习学案

该高中物理高考复习课件聚焦“牛顿第二定律综合应用”专题，依据高考评价体系梳理了连接体问题（共速、关联速度类型）和临界极值问题（临界条件、极值方法）两大核心考点，通过题型分类明确“整体法与隔离法应用”“系统牛顿第二定律”等高频考查方向，归纳了绳杆连接、相对滑动临界等常考题型，体现高考备考的针对性和实用性。 课件亮点在于“真题解析+方法提炼+素养培养”的复习策略，如以2025届北京海淀一模连接体真题为例，运用“力的分配规律”突破加速度与内力分析，培养学生科学思维中的模型建构和科学推理能力。特设“提分关键”总结临界条件（如弹力为零、静摩擦力最大），帮助学生掌握解题技巧，教师可据此开展精准训练，助力学生高效冲刺高考。

微专题4 牛顿第二定律的综合应用 返回目录 题型1　动力学中的连接体问题 一、常见连接体类型 1.共速连接体(速度、加速度相同) (1)物物叠放 返回目录 (2)绳连接和杆连接 返回目录 (2)杆关联 2.关联速度连接体 (1)绳关联 返回目录 二、处理连接体问题的方法 1.方法 整体法与隔离法。 2.选取原则 (1)整体法的选取原则 若连接体内各物体具有相同的加速度,可以把它们看成一个整体,分析整体受到的外力, 应用牛顿第二定律求加速度。 (2)隔离法的选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同,或者要求出系统内两物体之间的作用力时,就需要 返回目录 把物体从系统中隔离出来,应用牛顿第二定律列式求解。 (3)整体法、隔离法的交替运用 若连接体内各物体具有相同的加速度,且要求物体之间的作用力时,可以先用整体法求 出加速度,然后再用隔离法选取合适的研究对象,应用牛顿第二定律及已知力求未知力 或先隔离某一物体计算加速度,再对整体利用牛顿第二定律及已知力求未知力。 返回目录 典例1    (2025届北京海淀一模)如图所示,两相同物块用细线相连接,放在粗糙水平面 上,在水平恒力F作用下,一起做匀加速直线运动,物块间细线的拉力大小为T。当两物 块均由粗糙的水平面运动到光滑的水平面上且仍在F的作用下运动,则 (         )   A.两物块的加速度变大,细线的拉力仍为T B.两物块的加速度不变,细线的拉力仍为T C.两物块的加速度变大,细线的拉力小于T D.两物块的加速度不变,细线的拉力小于T A 返回目录 解析　　设两物块的质量均为m,两物块与粗糙水平面间的动摩擦因数均为μ;对两物块 整体,根据牛顿第二定律可得F-2μmg=2ma1,对左侧物块,有T-μmg=ma1,联立可得细线的 拉力为T= F、a1= -μg;两物块在光滑水平地面运动时,有F=2ma2,对左侧物块,有T1= ma2,联立可得细线的拉力为T1= F,则T1=T,a2= >a1,A正确。 返回目录 提分关键·方法提升 连接体中力的“分配规律” 如图所示,一起加速运动的物体系统,若力F作用于质量为m1的物体上,则两物体间的相 互作用力F12= 。此结论与有无摩擦无关,物体系统并排(若有摩擦,两物体与各接 触面间的动摩擦因数必须相同即阻力与质量成正比),沿水平面、斜面、竖直方向运动 时,此结论都成立。两物体的连接物为轻绳、轻杆或轻弹簧时,此结论不变。   返回目录 典例2    (多选)(2025黑吉辽蒙,10,6分)如图(a),倾角为θ的足够长斜面放置在粗糙水平面 上。质量相等的小物块甲、乙同时以初速度v0沿斜面下滑,甲、乙与斜面的动摩擦因 数分别为μ1、μ2,整个过程中斜面相对地面静止。甲和乙的位置x与时间t的关系曲线如 图(b)所示,两条曲线均为抛物线,乙的x-t曲线在t=t0时切线斜率为0,则 (         )        AD A.μ1+μ2=2 tan θ B.t=t0时,甲的速度大小为3v0 C.t=t0之前,地面对斜面的摩擦力方向向左 D.t=t0之后,地面对斜面的摩擦力方向向左 返回目录 解析　　甲、乙的x-t曲线均为抛物线,说明甲、乙的运动均为匀变速直线运动,乙的x-t 曲线在t=t0时切线斜率为0,则t=t0时乙的速度为0,对乙有x0= t0,对甲有3x0= t0,解 得v=2v0,B错误;对甲有v=v0+a1t0①,mg sin θ-μ1mg cos θ=ma1②,对乙有0=v0-a2t0③,μ2mg cos θ-mg sin θ=ma2④,解得a1=a2,μ1+μ2=2 tan θ,A正确;t=t0之前,甲做加速运动,乙做减速运动, 且加速度大小a1=a2,以斜面、甲和乙三者组成的整体为研究对象,则整体加速度为零,地 面对斜面无摩擦力,C错误;t=t0之后,甲继续加速下滑,乙停止运动,则地面对斜面的摩擦 力方向向左,D正确。 返回目录 高考变式　(由定性到定量)若甲、乙质量均为m,斜面的质量为M,重力加速度为g,试 分析: (1)t=t0之前,地面对斜面的支持力大小及地面对斜面的摩擦力大小。 (2)t=t0之后,地面对斜面的支持力大小及地面对斜面的摩擦力大小。 答案 见解析 返回目录 解析 (1)在t=t0之前,甲匀加速下滑,乙匀减速下滑,对甲、乙和斜面整体,竖直方向上由系统牛 顿第二定律得(M+2m)g-FN1=ma1 sin θ-ma2 sin θ,解得地面对斜面的支持力FN1=(M+2m)g, 水平方向上由牛顿第二定律得Ff1=ma1 cos θ-ma2 cos θ=0。 (2)t=t0之后,甲匀加速下滑,乙静止在斜面上,对甲、乙和斜面整体,竖直方向上由系统牛 顿第二定律得(M+2m)g-FN2=ma1 sin θ,解得地面对斜面的支持力FN2=(M+2m)g-mg sin2θ+ μ1mg sin θ cos θ,水平方向,有Ff2=ma1 cos θ=mg sin θ cos θ-μ1mg cos2θ。 返回目录 提分关键·规律总结 系统牛顿第二定律 (1)对于由多个物体组成的系统(即整体),系统所受的合力等于系统内各个物体所受合 力的矢量和,即F合=m1a1+m2a2+m3a3+…+mnan(式中“+”表示矢量的合成运算)。 将上式进行正交分解,可得到 Fx=m1 +m2 +m3 +…+mnanx Fy=m1 +m2 +m3 +…+mnany。 (2)对系统应用牛顿第二定律只能求解外力,无法求解内力。 返回目录 题型2　动力学中的临界极值问题 一、临界极值问题的辨别 返回目录 二、常见的临界条件 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。 4.最终速度(收尾速度)的临界条件:物体所受合力为0。 返回目录 三、解决临界极值问题的方法 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 函数法 将物理过程转化为函数关系式,根据函数关系式解出临界条件 返回目录 典例3　如图甲所示,轻质弹簧下端固定在水平面上,上端叠放着两个质量均为m的物体 A、B,其中物体B与弹簧连接,初始时物体处于静止状态。t=0时,用竖直向上的拉力作 用在物体A上,使A开始向上做匀加速运动,测得两物体的v-t图像如图乙所示,已知重力 加速度为g,则(         ) A.t=0时,F的大小为m  B B.弹簧的劲度系数为   C.A、B分离时弹簧弹力的大小为m  D.0~t2时间内,B上升的高度为  返回目录 解析　　初始时,物体A、B处于平衡状态,对物体A、B整体受力分析可得kx1=2mg,解得 弹簧的压缩量x1= 。0~t1时间内,物体A、B做匀加速直线运动,可得加速度a= ;t=0 时,对物体A、B由牛顿第二定律可得F+kx1-2mg=2ma,解得F=2ma=2m ,A错误。t1时刻, 物体A、B即将分离,对物体B由牛顿第二定律可得kx2-mg=ma【点拨:此时物体A、B之 间的作用力为0,且物体A、B的加速度相等】,解得此时弹簧的弹力大小FT=kx2=mg+m  ,C错误。0~t1时间内,由匀变速直线运动规律可得x1-x2= a ,代入x1和x2的值解得k=   ,B正确。t2时刻,物体B的速度最大,所受合力为0,对物体B受力分析可得kx3=mg, 解得x3= ,0~t2时间内,物体B上升的高度h=x1-x3= ,D错误。 返回目录 典例4    (2025届湖北襄阳五中三模)如图(a)所示,在光滑水平面上放置一质量mA=3 kg 的物体A,一轻绳绕过定滑轮,一端系在物体A上,另一端系住质量mB=2 kg的物体B,物体B 刚好与竖直面接触,且与竖直面间的动摩擦因数为μ=0.4。初始时两物体都静止,绳被 拉直,然后释放A,同时对物体B施加水平向左的力F,力F大小随时间变化的规律如图(b) 所示。已知物体A距滑轮足够远,光滑水平面足够高,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,忽 略滑轮质量及其与轴之间的摩擦,重力加速度大小g=10 m/s2。下列说法正确的是(        ) D A.物体A、B先一起做加速度减小的加速运动,后一起匀速运动 B.物体B加速运动过程中,力F的冲量大小为250 N·s C.物体B受到的摩擦力最大值为20 N D.物体B运动的总时间为(5+ ) s 返回目录 解析　　当绳拉力为零后,物体A所受合力为零,做匀速直线运动;物体B受到的摩擦力 为变力,不会做匀速直线运动,A错误。由题图(b)可得F=kt=10t(N),对A、B组成的系统, 根据牛顿第二定律得mBg-μF=(mA+mB)a,解得a=4-0.8t(m/s2)(t<5 s),t=5 s时a=0,此后对物 体B,根据牛顿第二定律得mBg-μF=mBa,解得a=-2t+10(m/s2)(t≥5 s),画出物体B的a-t图像, 如图。t=5 s时物体A的速度最大且vm= ×4×5 m/s=10 m/s,物体B减速运动至速度为零的 过程,有 Δt·2Δt(m/s)= ×4×5 m/s,解得Δt=  s,所以物体B运动的总时间为(5+ ) s,物 体B受到的摩擦力最大值为fmax=μkt=0.4×10×(5+ ) N=(20+4 ) N,C错误,D正确。 【关键:F-t图像中图线与横轴围成的面积表示冲量】物体B加速运动过程中,力F的冲 量大小IF= ×50×5 N·s=125 N·s,B错误。   返回目录 $