第3章 运动与力的关系-第3节 牛顿第二定律的综合应用 课件—2027届高考物理一轮复习课件

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，覆盖连接体问题、临界和极值问题、动力学图像问题三大高考核心考点，依据高考评价体系分析考点权重，如连接体问题占比达45%，归纳水平/斜面/含滑轮/弹簧连接体等常考题型，构建“必备知识+关键能力”复习框架，体现备考针对性。 课件亮点在于高考真题深度融入与科学思维培养，如以2024全国甲卷含滑轮连接体为例，用整体法与隔离法推导a-m关系，培养模型建构能力，针对临界问题总结“静摩擦力最大值”等临界条件，提供“先整体求加速度，后隔离求内力”等得分技巧，助力学生突破图像斜率分析等难点，教师可据此实施精准训练，提升高考冲刺效率。

第3章 运动与力的关系 第3节 牛顿第二定律的综合应用 1 考点一 动力学中的连接体问题 考点二 动力学中的临界和极值问题 考点三 动力学图像问题 2 考点一 动力学中的连接体问题 3 1.连接体 多个相互关联的物体连接（叠放、并排或由绳子、细杆、弹簧等联系）在一起构成的 物体系统称为连接体。连接体一般（含弹簧的系统，系统稳定时）具有相同的运动情 况（速度、加速度）。 4 2.常见的连接体 （1）物物叠放连接体：两物体通过弹力、摩擦力作用，具有相同的速度和加速度 速度、加速度相同 5 （2）轻绳连接体：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。 速度、加速度相同 速度、加速度大小相等，方向不同 6 （3）轻杆连接体：轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度。 速度、加速度相同 7 （4）弹簧连接体：在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度、加速度不一定相等； 在弹簧形变最大时，两端连接体的速度相等。 8 3.整体法与隔离法在连接体中的应用 整体法的选 取原 则 若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作 用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的外力，应用牛 顿第二定律求出加速度 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，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二 定律列方程求解 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，应用牛顿第二定律求作用力，即“先整体求加速度，后隔 离求内力” 9 【视角1】　水平面上的连接体 例1 如图所示，质量分别为m和M的两本书叠放在光滑水平面上，两本书之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，为使两本书一起做匀加速直线运动，则施加在m上的水平推力F最大值为( ) D [解析] 依题意，由牛顿第二定律，m能够提供给M最大加速度时，二者间的静摩擦力达到最大值，即μmg = Ma，对系统，F = (m+M)a，解得F = ，故选D。 A.μmg B.μ(M+m)g C. D. 10 【视角2】　斜面上的连接体 例2 (多选)(2025·黑吉辽蒙)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( ) A.μ1+μ2 = 2tan 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 AD 11 [解析] 位置x与时间t的图像的斜率表示速度，甲乙两个物块的曲线均为抛物线，则甲物体做匀加速运动，乙物体做匀减速运动，在t0时间内甲乙的位移可得x甲 = t0 = 3x0，x乙 = t0 = x0，可得t0时刻甲物体的速度为v = 2v0，B错误；甲物体的加速度大小为a1 = ，乙物体的加速度大小为a2 = ，由牛顿第二定律可得甲物体mgsin θ - μ1mgcos θ = ma1，同理可得乙物体μ2mgcos θ - mgsin θ = ma2，联立可得μ1+μ2 = 2tan θ，A正确；设斜面的质量为M，取水平向左为正方向，由系统牛顿第二定律可得f = ma1cos θ - ma2cos θ = 0，则t = t0之前，地面和斜面之间摩擦力为零，C错误；t = t0之后，乙物体保持静止，甲物体继续沿下面向下加速，由系统牛顿第二定律可得f = ma1cos θ即地面对斜面的摩擦力向左，D正确。 12 【视角3】　 含滑轮的连接体 例3 (2024·全国甲) 如图，一轻绳跨过光滑定滑轮，绳的一端系物块P，P置于水平桌面上，与桌面间存在摩擦；绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略)，盘中放置砝码。改变盘中砝码总质量m，并测量P的加速度大小a，得到a - m图像。重力加速度大小为g。在下列a - m图像中，可能正确的是( ) D A. B. C. D. 13 [解析] 设P的质量为M，P与桌面的动摩擦力为f；以P为对象，根据牛顿第二定律可得T - f = Ma，以盘和砝码为对象，根据牛顿第二定律可得mg - T = ma，联立可得a = ·m，可知当砝码的重力大于f时，才有一定的加速度，当m趋于无穷大时，加速度趋近等于g。，故选D。 14 【视角4】　 含弹簧的连接体 例4 如图所示，质量为2m的A物体和质量为m的B物体叠放在竖直弹簧上并保持静止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，运动距离h时B与A分离。重力加速度为g，则下列说法中正确的是( ) D A.B和A刚分离时，弹簧弹力为mg B.B和A刚分离前一起向上做匀加速运动 C.B和A刚分离时，A的加速度不为0 D.弹簧的劲度系数等于 15 [解析] B与A刚分离的瞬间，A、B仍具有相同的速度和加速度，且A、B间无相互作用力。对B分析知，B具有向上的加速度，F - mg = ma，解得a = 0，此时对A分析有F弹 - 2mg = 2ma，解得F弹 = 2mg，且处于压缩状态，故AC错误；B和A分离前对AB整体有kΔx+F - 3mg = 3ma，AB整体向上运动的过程中弹簧形变量Δx逐渐减小，则a也逐渐减小，AB做加速度逐渐减小的加速运动，故B错误；B和A刚分离时，弹簧处于压缩状态，弹力大小为F弹 = 2mg，原来静止时弹簧处于压缩状态，弹力大小为3mg，则弹力减小量ΔF = 3mg - 2mg = mg，两物体向上运动的距离为h，则弹簧压缩量减小Δx = h，由胡克定律得k = ，故D正确。 16 考点二 动力学中的临界和极值问题 17 1.常见的临界条件 （1）两物体脱离的临界条件：<m></m>。 （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<m></m>。 18 2.解题基本思路 （1）认真审题，详细分析问题中变化的过程（包括分析整个过程中有几个阶段）； （2）寻找过程中变化的物理量； （3）探索物理量的变化规律； （4）确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系。 19 3.解题方法 （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。 20 【视角1】　 动力学中的临界问题 例1 如图所示，在平直的公路上，一辆向左运动的货车装载着完全相同的圆柱形空油桶。底层油桶平整排列在车厢底部，相互紧贴并固定，上层仅有一只摆放在A、B之间的C桶(未固定)。若货车遇险紧急刹车，A、B、C始终保持相对静止，油桶的质量均为m，重力加速度为g，不计油桶间摩擦。则A、C之间弹力大小可能为( ) A A. B. C. D. 21 [解析] 当货车向左减速C对B恰好无支持力的作用时有tan 30° = ，解得a = g，此为能一起向左减速的最大加速度，此时A、C之间弹力最大，FNAC = mg，所以BCD错误，A正确。 22 【视角2】　动力学中的极值问题 例2 (多选)如图所示，质量mB = 2 kg的水平托盘B与一竖直放置的轻弹簧焊接，托盘上放一质量mA = 1 kg的小物块A，整个装置静止。现对小物块A施加一个竖直向上的变力F，使其从静止开始以加速度a = 2 m/s2做匀加速直线运动，已知弹簧的劲度系数k = 600 N/m，g = 10 m/s2。以下结论正确的是( ) BC A.变力F的最小值为2 N B.变力F的最小值为6 N C.小物块A与托盘B分离瞬间的速度为0.2 m/s D.小物块A与托盘B分离瞬间的速度为 m/s 23 [解析] A、B整体受力产生加速度，则有F+FNAB - (mA+mB)g = (mA+mB)a，可得F = (mA+mB)a+(mA+mB)g - FNAB，当FNAB最大时，F最小，即刚开始施力时，FNAB最大且等于A和B的重力之和，则Fmin = (mA+mB)a = 6 N，B正确，A错误；刚开始，弹簧的压缩量为x1 = = 0.05 m，A、B分离时，其间恰好无作用力，对托盘B，由牛顿第二定律可知kx2 - mBg = mBa，得x2 = 0.04 m，物块A在这一过程的位移为Δx = x1 - x2 = 0.01 m，由运动学公式可知v2 = 2aΔx，代入数据得v = 0.2 m/s，C正确，D错误。 24 考点三 动力学图像问题 25 1.常见图像 （1）<m></m>图像：根据图像的斜率判断加速度的大小和方向，再根据牛顿第二定律求解。 （2）<m></m>图像：注意加速度的正负，正确分析每一段的运动情况，然后结合物体的 受力情况应用牛顿第二定律列方程求解。 （3）<m></m>图像：结合物体受到的力，由牛顿第二定律求出加速度，分析每一段的运 动情况。 （4） 图像：首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿 第二定律推导出两个量间的函数关系式，根据函数关系式结合图像，明确图像的斜率、 截距或面积的意义，从而由图像给出的信息求出未知量。 26 2.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）注意图线中的一些特殊点：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的 交点等。 （3）明确能从图像中获得哪些信息：把图像与具体的题意、情景结合起来，应用物理 规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系， 以便对有关物理问题作出准确判断。 27 【视角1】 图像 例1 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时，一个物体所受空气阻力可忽略，另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比，下列用虚线和实线描述两物体运动的v - t图像可能正确的是( ) D A. B. C. D. 28 [解析] 竖直上抛运动不受空气阻力，做向上匀减速直线运动至最高点再向下自由落体运动，v - t图像是倾斜向下的直线，四个选项均正确表示；考虑阻力f = kv的上抛运动，上升中a上 = ，随着v减小，a上减小，对应v - t图像的斜率减小，选项A错误。下降中a下 = ，随着v增大，a下继续减小。而在最高点时v = 0，a = g，对应v - t图与t轴的交点，其斜率应该等于g(此时与竖直上抛的最高点相同的加速度)，即过交点的切线应该与竖直上抛运动的直线平行，只有D选项满足。故选D。 29 【视角2】 图像 例2 如图甲所示，物块A、B中间用一根轻质弹簧相连，静止在光滑水平面上，弹簧处于原长，物块A的质量为1.5 kg。t = 0时对物块A施加水平向右的恒力F，t = 1 s时撤去，在0~1 s内两物块的加速度随时间变化的情况如图乙所示。弹簧始终处于弹性限度内，则( ) B A.F大小为1 N B.t = 1 s时弹簧弹力为0.6 N C.物块B的质量为0.8 kg D.t = 1 s时物块A的速度为0.8 m/s 30 [解析] t = 0时刻，对A有F = mAa0，所以F = 1.5 N，故A错误；t = 1 s时，两物体加速度相同，则F = (mA+mB)a1，kx = mBa1，代入数据解得mB = 1 kg，kx = 0.6 N，故B正确，C错误；若物体A的加速度从1.0 m/s2均匀减小到0.6 m/s2，图像的面积为Δv = ×1 m/s = 0.8 m/s，由于物体A的a - t图像的面积偏小，即速度变化量小于0.8 m/s，则t = 1 s时A的速度大小小于0.8 m/s，故D错误。故选B。 31 $