第3章 专题突破4 牛顿运动定律的综合应用-【优化探究】2027年高考物理一轮复习高考总复习配套课件（江苏专版）

该高中物理高考复习课件聚焦“牛顿运动定律的综合应用”专题，覆盖连接体问题、临界极值问题两大高考核心考点，依据高考评价体系明确整体法与隔离法应用、临界条件分析等考查要求，通过梳理弹簧/轻绳连接体、叠放体等五大类型及极限法等解题方法，归纳出高频常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题解析+方法提炼+素养提升”，如以2026年江苏扬州模拟题（典例1）为例，示范用整体法求系统加速度、隔离法求摩擦力的科学推理过程，培养学生运动和相互作用观念及模型建构能力。特设“核心知识盘点”和“关键能力提升”模块，帮助学生掌握临界条件判断技巧，教师可依托此课件实现高效复习指导，助力学生高考冲刺。

专题突破4　牛顿运动定律的综合应用 第三章　运动和力的关系 1 [学习目标]　1.知道连接体的类型以及运动特点，会用整体法、隔离法解决连接体问题。2.理解几种常见的临界极值条件，会用极限法、假设法、数学法解决临界极值问题。 2 突破点一　动力学中的连接体问题 突破点二　动力学中的临界、极值问题 内容索引 3 突破点一　动力学中的连接体问题 一 4 1.连接体的五大类型 类型 示意图 运动特点 弹簧 连接体   在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等 盘点 核心知识 类型 示意图 运动特点 轻绳 连接体   轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向或运动方向的速度、加速度大小总是相等 轻杆 连接体   轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；轻杆转动时，连接体具有相同的角速度，而线速度与转动半径成正比 类型 示意图 运动特点 物体 叠放 连接体   接触连接——两物体通过弹力或摩擦力作用，可能具有相同的速度或加速度。其临界条件一般为两物体间的弹力为零或摩擦力达到最大静摩擦力 两物体 并排 连接体   2.连接体问题的分析方法 方法 适用条件 注意事项 优点 整体法 系统内各物体保持相对静止，即各物体具有相同的加速度 只分析系统外力，不分析系统内各物体间的相互作用力 便于求解系统受到的外加作用力 隔离法 (1)系统内各物体加速度不相同 (2)要求计算系统内物体间的相互作用力 (1)求系统内各物体间的相互作用力时，可先用整体法，再用隔离法 (2)加速度大小相同，方向不同的连接体，应采用隔离法分析 便于求解系统内各物体间的相互作用力 [典例1]　(2026·江苏扬州宝应县高三初检)如图所示，在光滑水平面上 有一辆小车A，其质量为mA＝2.0 kg，小车上放一个物体，其质量为mB ＝1.0 kg，如图甲所示，给B一个水平推力F，当F增大到稍大于3.0 N时， A、B开始相对滑动。如果撤去F，对A施加一水平推力F'，如图乙所示。 要使A、B不相对滑动，则F'的最大值Fm为(　　) A.2.0 N　　　　 B.3.0 N C.6.0 N D.9.0 N C 提升 关键能力 [解析]　根据题图甲，设A、B间的静摩擦力达到最大值Ffmax时，系统的加速度为a，对A、B整体根据牛顿第二定律有F＝(mA＋mB)a，对A有Ffmax＝mAa，代入数据解得Ffmax＝2.0 N。根据题图乙，设A、B刚好相对滑动时系统的加速度为a'，以B为研究对象，根据牛顿第二定律有Ffmax＝mBa'，以A、B整体为研究对象，根据牛顿第二定律有Fm＝(mA＋mB)a'，代入数据解得Fm＝6.0 N，故C正确。 [典例2]　(2025·安徽卷)如图，装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上，木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动，木箱始终保持静止。已知甲、 乙质量均为1.0 kg，甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5，不计空气阻力， 重力加速度g取10 m/s2，则在乙下落的过程中(　　) A.甲对木箱的摩擦力方向向左 B.地面对木箱的支持力逐渐增大 C.甲运动的加速度大小为2.5 m/s2 D.乙受到绳子的拉力大小为5.0 N 　C [解析]　甲相对木箱向右运动，所以物块甲受到木 箱水平向左的摩擦力，根据牛顿第三定律可知， 甲对木箱的摩擦力方向水平向右，A错误；对甲根 据牛顿第二定律有T－f＝m甲a，对乙根据牛顿第二 定律有m乙g－T＝m乙a，其中f＝μm甲g，联立解得加速度大小为a＝ 2.5 m/s2，绳子的拉力大小为T＝7.5 N，C正确，D错误；把木箱和甲看成一个整体，在竖直方向上，有N＝(m甲＋M箱)g＋T，由上述分析可知m乙g－T＝m乙a，联立可得N＝(m甲＋M箱)g＋m乙g－m乙a，因为甲、乙运动过程中加速度不变，所以地面对木箱的支持力不变，B错误。 [典例3]　如图所示，在倾角为θ的光滑斜面上有两个物块P和Q，质量分别为m1和m2，用与斜面平行的轻质弹簧相连接，在沿斜面向上的恒力 F作用下，两物块一起向上做匀加速直线运动，则(　　) A.两物块一起运动的加速度大小为a＝ B.弹簧的弹力大小为T＝F C.若只增大m2，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变小 D.若只增大θ，两物块一起向上匀加速运动时，它们的间距变大 B [解析]　对P、Q及弹簧组成的整体受力分析，根 据牛顿第二定律有F－(m1＋m2)gsin θ＝(m1＋m2)a， 解得两物块一起运动的加速度大小为a＝ gsin θ，故A错误；对Q受力分析，根据牛顿第 二定律有T－m2gsin θ＝m2a，解得弹簧的弹力大小 为T＝，故B正确；根据T＝可知，若只增大m2，两物块一起向上匀加速运动时，弹簧的弹力变大，根据胡克定律可知弹簧的伸长量变大，故它们的间距变大，故C错误；根据T＝可知，若只增大θ，两物块一起向上匀加速运动时，弹簧的弹力不变，根据胡克定律可知弹簧的伸长量不变，故它们的间距不变，故D错误。 1.如图所示，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。现用力F向右拉木块2，已知重力加速度为g，当两木块一起向右做匀加速直线运动时，下列说法正确的是 (　　) A.若水平面是光滑的，则m2越大绳的拉力越大 B.若木块和地面间的动摩擦因数为μ，则绳的拉力为＋μm1g C.绳的拉力大小与水平面是否粗糙无关 D.绳的拉力大小与水平面是否粗糙有关 C 教参独具 解析：若设木块和地面间的动摩擦因数为μ，以两木 块整体为研究对象，根据牛顿第二定律有F－μ(m1＋ m2)g＝(m1＋m2)a，得a＝，以木块1为研究对象，根据牛顿第二定律有FT－μm1g＝m1a，得a＝，系统加速度与木块1加速度相同，联立解得FT＝F，由此可知绳子拉力大小与两木块的质量大小有关，与动摩擦因数μ无关，即与水平面是否粗糙无关，无论水平面是光滑的还是粗糙的，绳的拉力大小均为FT＝F，且m2越大绳的拉力越小，故选C。 2.(2026·北京房山模拟)如图所示，沿水平方向运动的汽车内，一质量为m1的物块紧贴在车厢左侧的竖直内壁上，且与车厢保持相对静止，物块与车厢左壁间的动摩擦因数为μ，另一质量为m2的小球通过轻质细线与车厢顶部连接，细线与竖直方向的夹角为α，重力加速度为g。下列说 法正确的是(　　) A.汽车一定向右加速运动 B.细线中的拉力大小为m2gcos α C.物块与车厢左壁之间的摩擦力大小为μm1gtan α D.物块受到车厢左壁的弹力大小为m1gtan α D 解析：对小球受力分析，如图所示， 竖直方向由平衡条件有Tcos α＝m2g，则T＝，水平方向由牛顿第二定律有m2gtan α＝m2a，可得a＝gtan α，方向水平向右，则汽车和物块的加速度也是水平向右的，则汽车可能做向右的加速运动，也能做向左的减速运动，故A、B错误； 对物块受力分析，如图所示， 则有N＝m1a＝m1gtan α，竖直方向的静摩擦力大小为f＝m1g，物块与车厢之间的摩擦力不一定达到最大静摩擦力，故C错误，D正确。 突破点二　动力学中的临界、 极值问题 二 20 1.临界、极值条件的标志 (1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点。 (2)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点。 盘点 核心知识 2.常见的临界条件 (1)两物体脱离的临界条件：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FT＝0。 3.处理临界问题的三种方法 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，特别是有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 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 考向1　相对滑动的临界问题 [典例4]　(2026·江苏镇江模拟)如图所示，A、B叠放在粗糙水平桌面上，一根轻绳跨过光滑轻质定滑轮连接A、C，滑轮左侧轻绳与桌面平行，A、B间的动摩擦因数为μ，B与桌面间的动摩擦因数为，A、B、 C的质量分别为2m、2m和m，各面间最大静摩擦力等于滑动摩擦力。将C从图示位置由静止释放，要使A、B间发生相对滑动，则μ满足的条件 是(　　) A.μ＜　　　　　　　 B.μ≥ C.μ＜ D.μ≥ C 提升 关键能力 [解析]　A与B之间的最大静摩擦力Ff1＝2μmg， B与桌面间的最大静摩擦力Ff2＝μ×4mg＝μmg。 当A与B间恰好发生相对滑动时，A、B、C的加速度大小恰好相等，此时对B，由牛顿第二定律得Ff1－Ff2＝2ma， 对A、B整体，由牛顿第二定律得FT－Ff2＝4ma， 对C，由牛顿第二定律得mg－FT＝ma， 解得μ＝，因此要使A、B之间发生相对滑动，则需满足μ＜，故选C。 考向2　恰好脱离的动力学临界问题 [典例5]　(2026·江苏南通海安中学段考改编)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取10 m/s2。以下结论正确的是(　　) A.变力F的最小值为2 N B.变力F的最小值为12 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 C [解析]　A、B整体受力产生加速度，则有F＋F弹－(mA ＋mB)g＝(mA＋mB)a，可得F＝(mA＋mB)a＋(mA＋mB)g－ F弹，当F弹最大时，F最小，刚开始施力时，F弹最大且等 于A和B的重力之和，则Fmin＝(mA＋mB)a＝6 N，A、B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。 考向3　动力学中的极值问题 [典例6]　(2026·山东德州模拟)如图，光滑水平地 面上有一质量为2m的小车在水平推力F的作用下加 速运动。车厢内有质量均为m的A、B两小球，两球 用轻杆相连，A球靠在光滑左壁上，B球处在车厢水 平底面上，且与底面间的动摩擦因数为μ，杆与竖直 方向的夹角为θ，杆与车厢始终保持相对静止。假设 最大静摩擦力等于滑动摩擦力。下列说法正确的是(　　) A.只要推力F取得合适的值，可使杆的弹力为零 B.无论F多大，B受到的支持力都不变 C.F向左时，若μ值足够大，则推力F的最大值为F＝5mgtan θ D.F向右时，若μ＝tan θ，则推力F的最大值为10mgtan θ 　B [解析]　根据题意，对小球A受力分析，由平衡条 件可知，杆的弹力的竖直分力要平衡A球的重力， 所以杆的弹力不可能等于零，故A错误；A、B两小 球组成的系统在竖直方向受力平衡，无论F多大， B受到的支持力都等于两球的总重力，故B正确； 若μ值足够大，则B不会滑动，当A对左壁的压力恰 好等于零时，分析A可知F合＝mgtan θ，可得a＝gtan θ，以小球A、B和小车整体为研究对象，根据牛顿第二定律有F＝4ma＝4mgtan θ，故C错误；若推力向右，μ＝tan θ，厢底对B的摩擦力达到最大静摩擦力，方向水平向右，F有最大值，设左壁对A的弹力为NA，杆对A的弹力为N，则对A、B组成的系统，有2μmg＋NA＝2ma1，对A竖直方向有Ncos θ＝mg，水平方向有NA－Nsin θ＝ma1，联立解得a1＝2μg＋gtan θ，对整体，根据牛顿第二定律有Fm＝4ma1＝12mgtan θ，故D错误。 3.如图所示，一质量M＝3 kg、倾角为α＝45°的斜面体放在光滑水平地面上，斜面体上有一质量为m＝1 kg的光滑楔形物体。用一水平向左的恒力F作用在斜面体上，系统恰好保持相对静止一起向左运动。重力加 速度大小g取10 m/s2。下列判断正确的是(　　) A.系统做匀速直线运动 B.F＝50 N C.斜面体对楔形物体的作用力大小为5 N D.增大力F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向上运动 D 教参独具 解析：对整体受力分析如图甲所示，由牛 顿第二定律有F＝(M＋m)a，对楔形物体 受力分析如图乙所示，由牛顿第二定律 有mgtan 45°＝ma，可得F＝40 N，a＝ 10 m/s2，即系统做匀加速运动，A、B错 误；斜面体对楔形物体的作用力FN2＝mg＝10 N，C错误；外力F增大，则斜面体加速度增大，由于斜面体与楔形物体间无摩擦力，则楔形物体将会相对斜面体沿斜面上滑，D正确。 $