第四章 牛顿运动定律 综合提升 专题复习课件 -2027届高考物理一轮复习 教科版

第四章 牛顿运动定律 1 第四章 综合提升 2 一、整体法和隔离法的应用 整体法和隔离法是解决平衡问题、连接体问题及多个物体的动力学问题时经常用到的解题方法，要注意应 用整体法的前提是相互作用的物体必须具有相同的加速度.在一些问题中，隔离法和整体法经常交替使用.求解连 接体的内力时，先用整体法求出系统的加速度，再用隔离法求解出物体间的内力；求解连接体的外力时，先用 隔离法分析某一个物体的受力情况和运动情况，求出加速度，再用整体法求解外力. 3 二、临界、极值问题的求解 1.动力学中的典型临界问题的临界条件 （1）接触与脱离的临界条件：相互作用的弹力 . （2）相对静止与相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值. （3）绳子绷紧与松弛的临界条件：绳子的张力 . （4）绳子断裂的临界条件：绳中张力等于绳子能承受的最大张力. （5）加速度最大的临界条件：合外力最大. （6）速度最大的临界条件：加速度为零. 4 2.研究受力平衡物体的极值问题的常用方法 （1）物理分析法：通过对物理过程的分析，抓住临界（或极值）条件求解. （2）解析法：根据平衡条件列方程，写出物理量之间的函数关系式，在解方程时应用数学知识求极值，通 常用到的数学知识有二次函数、均值不等式以及三角函数等.解题时注意一定要根据物理理论对解的合理性及物 理意义进行讨论或说明. （3）图解法：根据平衡条件作出力的矢量图，如物体只受三个力，则这三个力构成封闭的矢量三角形，然 后由图进行动态分析，确定最大值和最小值，这种方法的好处是简便、直观. 5 本章的主要内容是运用牛顿运动定律分析求解力和运动相关问题，在日常生活中，多从物理学的角度分析 工具等的工作原理，从而促进物理观念的形成，提升学科综合应用能力. 情境1 钢卷——模型构建 例1 （多选）钢卷是工业生产中的一个重要的半成品，可后续加工成各种钢板、钢带等.但钢卷质量大 （一般每卷在 吨之间）且是圆柱形，运输钢卷是比较危险的工作，特别是急刹车时钢卷易滚动，所以需 在车厢加特殊的装置以保持钢卷的稳定.现设计如图所示的运输装置固定在车厢上，、 两挡板可视为光滑， 与车厢底面的夹角分别为 、 .钢卷的重力为 ，下列说法正确的是( ) ACD A.从行车过程的安全角度考虑，装置 端应靠近车头安置 B.当货车在下坡路段匀速行驶时，钢卷对的压力大小为 C.为了保证安全，货车在水平路段加速的瞬时加速度大小不能超过 D.在水平路段前行的货车以加速度减速时，钢卷对的压力大小为 6 【解析】从行车过程的安全角度考虑，当汽车刹车时，钢卷会向车前进的方向冲，装置的倾角越大，越安全， 所以装置 端应靠近车头，故A正确；当货车在水平方向匀速行驶时，受力情况如图甲所示，则 ，由牛顿第三定律可知，钢卷对的压力大小为 ，当货车在下坡路段匀速行驶时，重力 不再与车厢平面垂直，则钢卷对的压力大于 ，故B错误；为了保证安全，货车在水平路段加速过程中，钢 卷对的压力为零时货车的瞬时加速度最大，由图乙可知，解得 ，故C正确；在水 平路段前行的货车以大小为的加速度减速时，受力情况如图丙所示，则 ， ，解得 ，故D正确. 甲 乙 丙 7 情境2 加速度测量仪——综合素养 例2 [江苏常州金坛区一中2025高三上月考] 某同学使用轻弹簧、直尺、钢球等制作了一个“竖直加速度 测量仪”.如图所示，弹簧上端固定,在弹簧旁沿弹簧长度方向固定一直尺.不挂钢球时,弹簧下端指针位于 直尺刻度处;下端悬挂钢球，静止时指针位于直尺 刻度处.将直尺不同刻度对应的加速度标在 直尺上，就可用此装置直接测量竖直方向的加速度.取竖直向上为正方向，重力加速度大小为 .下列说法 正确的是( ) A A.刻度对应的加速度为 B.刻度对应的加速度为 C.刻度对应的加速度为 D.各刻度对应加速度的值是不均匀的 8 【解析】由题知，不挂钢球时，弹簧下端指针位于直尺刻度处，则弹簧的原长 ；下端悬挂钢球， 静止时指针位于直尺刻度处，根据受力平衡有，在刻度处，有 （取竖直向上为正方向），,代入数据解得，故A正确；在刻度处，有 ， 则刻度对应的加速度为零，故B错误；在刻度处，有 （取竖直向上为正方向）， ,代入数据解得，故C错误；设刻度对应值为，结合分析可知 ， （取竖直向上为正方向），经过整理有或 ，根据 以上分析，加速度与刻度对应值 是线性关系，则各刻度对应加速度的值是均匀的，故D错误. 9 考点综评 高考命题中有关本章内容的题型一般为选择题和计算题.本章涉及的模型（如连接体模型、传送带模型、板 块模型等）、解题方法（如整体法、隔离法、解析法、图解法等）较多，是近年来命题的热点，考查层次和要 求程度往往较高. 10 考点1 牛顿第二定律与图像结合 例1 [北京2025·11] 模拟失重环境的实验舱，通过电磁弹射从地面由静止开始加速后竖直向 上射出，上升到最高点后回落，再通过电磁制动使其停在地面.实验舱运动过程中，受到的 空气阻力的大小随速率增大而增大，随时间 的变化如图所示（向上为正）.下列说法正确 的是( ) B A.从到，实验舱处于电磁弹射过程 B.从到 ，实验舱加速度大小减小 C.从到，实验舱内物体处于失重状态 D. 时刻，实验舱达到最高点 审题指导 阻力与速度方向相反，且随速率增大而增大，则可根据阻力情况推导速度情况，阻力先向下增大后向下减小到0， 又向上增大后减小到0，可推得实验舱运动的速度先向上增大后减小到0，又向下增大后减小到0. 11 【解析】由题图可知， 时间内，阻力向下先增大后减小，又知阻力随速率增大而增大，可知实验舱先向 上加速后向上减速，加速的过程为电磁弹射过程，即时间内实验舱处于电磁弹射过程，A错误； 时 间内，实验舱向上减速，由牛顿第二定律有，减小，加速度减小，B正确； 时间内，阻力 方向向上且先增大后减小，则速度方向向下先增大后减小，即加速度先向下后向上，实验舱内物体先处于失重 状态后处于超重状态（关键点：通过加速度的方向分析物体是处于超重还是失重状态），C错误； 时刻，阻力 为0，速度为0，实验舱达到最高点，D错误. 12 考点2 板块模型 例2 [黑吉辽2024·10] （多选）一足够长木板置于水平地面上，二者间的动摩擦因数为 时,木板在水平恒 力作用下，由静止开始向右运动.某时刻，一小物块以与木板等大、反向的速度从右端滑上木板.已知 到 的时间内，木板速度随时间变化的图像如图所示，其中为重力加速度大小. 时刻，小物块和木 板的速度相同.下列说法正确的是( ) ABD A.小物块在时刻滑上木板 B.小物块和木板间的动摩擦因数为 C.小物块与木板的质量比为 D. 之后小物块和木板一起做匀速运动 13 审题指导 14 【解析】由图像可知，在时刻木板的加速度发生变化，可知小物块在 时刻滑上木板，A正确；由 图像可知，，木板的加速度大小为，设木板的质量为，对木板分析有 ，可得 ，时刻，木板的速度为，根据题意可知小物块滑上木板时的速度为 ，由 图像可知，，小物块的加速度大小为，设小物块的质量为,对小物块分析有 ， 可得 ，B正确；由图像可知，，木板的加速度大小为 ，对木板分析有 ，可得，C错误； 时刻后，假设木板与小物块相对静止，对整体有 ，假设成立，小物块与木板一起做匀速运动，D正确. 15 考点3 探究加速度与力、质量的关系 例3 [安徽2025·11] 某实验小组通过实验探究加速度与力、质量的关系. （1）利用图甲装置进行实验，要平衡小车受到的阻力.平衡阻力的方法是：调整轨道的倾斜度，使小车___. （选填正确答案标号） C 甲 A.能在轨道上保持静止 B.受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 C.不受牵引时，能拖动纸带沿轨道做匀速运动 【解析】小车静止不能检验阻力是否平衡，可能存在最大静摩擦力大于重力和支持力的合力导致的静止状态， A错误；受牵引时小车匀速，说明牵引力与重力沿轨道向下的分力的合力与阻力大小相等，无法检验小车“不受 牵引”时的阻力是否平衡，B错误；不受牵引时，小车能拖动纸带沿轨道做匀速运动，说明重力沿轨道方向的分 力与阻力平衡，符合要求，C正确. 16 （2）利用图乙装置进行实验，箱体的水平底板上安装有力传感器和加速度传感器，将物体置于力传感器上，箱 体沿竖直方向运动.利用传感器测得物体受到的支持力和物体的加速度 ,并将数据实时传送到计算机. 乙 丙 丁 17 ①图丙是根据某次实验采集的数据生成的和随时间变化的散点图，以竖直向上为正方向. 时,物体处于 ______（填“超重”或“失重”）状态；以为横轴、为纵轴，根据实验数据拟合得到的 图像为图丁中的图 线 . 失重 【解析】以竖直向上为正方向，时,由题图丙中的 图像可知加速度为负值，即加速度竖直向下，则物 体处于失重状态. ②若将物体质量增大一倍,重新进行实验，其图像为图丁中的图线___（填“”“”或“ ”）. 【解析】由题意可知，图线表示质量改变前的图像，对物体受力分析，由牛顿第二定律有 ，整 理有，当质量增大一倍时，纵轴截距不变，仍为，斜率变为原来的，故其 图像为题图 丁中的图线 . 18 $