高考物理大一轮复习第三章专题强化三动力学两类基本问题和临界极值问题课件教科版

1、专题解读L学两类基本矚迪及值1=11. 本专题是问题,高考在选择题和计算题中命题频率都很高.2学好本专题可以培养同学们的分析推理能力,应用数学知识和方法解决 物理问题的能力.3本专题用到的规律和方法有：整体法和隔离法、牛顿运动定律和运动学公式、临界条件和相关的数学知识.SI皿屋呆退Ms回NIAOnSDNOHHN而除购迎过好双基关对对答案、动力学的两类基本问题1.由物体的受力情况求解运动情况的基本思路:先求出几个力的合力,由牛顿第二定律（F合二加求出加速度,再由运动学的 有关公式求出速度或位移.2. 由物体的运动情况求解受力情况的基本思路：已知加速度或根据运动规律求出加速度,再由牛顿第二定律求出

2、合力,从而 确定未知力.3. 应用牛顿第二定律解决动力学问题,受力分析和运动分析是关键,加速度是 解决此类问题的纽带,分析流程如下：十亠一 F合 =ma 匸乙二T运动学公金运动情况（认兀、0受力情况（F合）加速度0自测1（2018-江西省南昌市第二次模拟）如图1所示,物体从倾角为Q的固定斜面顶端由静止释放，它滑到底端时速度大小为1=11;若它由斜面顶端沿竖直方向对对答案自由落下,末速度大小为p ,已知q是。的M咅,且1.物体与斜面间的动摩擦因数为A.(l - Qsin aB.(l - Qcos a- k2)tan a1Xtan a图1I二、动力学中的临界与极值问题1 临界或极值条件的标志题目中

3、“刚好”“恰好” “正好”等关键词句，明显表明题述的过程存在 着临界点.(2) 题目中“取值范围” “多长时间” “多大距离”等词句，表明题述过程存 在着“起止点”,而这些“起止点”般对应着临界状态.题目中“最大”“最小” “至多”“至少”等词句，表明题述的过程存在 着极值,这个极值点往往是临界点.2常见临界问题的条件(1) 接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离，临界条件是弹力N二.(2)相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值1=11(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卩二0.(4) 最终速度(收尾速度)的临界条件：

4、物体所受合外力为星.IzilIniIzilIzilI三I2+12D.“121 A.1 +12c.自测2 （2015山东理综 16）如图2 ,滑块A置于水平地面上,滑块8在一水平力 作用下紧靠滑块A（A、B接触面竖直）,此时A恰好不滑动,B刚好不下滑已知4 与B间的动摩擦因数为旳,4与地面间的动摩擦因数为冷，最大静摩擦力等于滑 动摩擦力.A与B的质量之比为图2 解析 对滑块A、B整体在水平方向上有F二2（ +蚀）g ；对滑块B在竖直方向 上有旳尸二伽g ； 联立解得：丫二乜竺，选项B正确.叫 12解析 答案返回研透命题点命题点一 动力学两类基本问题1解题关键(1) 两类分析一物体的受力分析和物体

5、的运动过程分析;(2) 两个桥梁加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联 系的桥梁.2.常用方法(1)合成法在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用合成法.正交分解法若物体的受力个数较多(3个或3个以上)时,则采用正交分解法.类型已知物体受力情况分析物体运动情况例1 (2018陕西省榆林市第三次模拟)如图3所示为四旋翼无人机”它是一种能 够垂直起降的小型遥控飞行器,目前正得到越来越广泛的应用一架质量为加二2 kg的无人机,其动力系统所能提供的最大升力尸二36 N ”运动过程中所受空气 阻力大小恒定,无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞,在心(1)求运动过程中所受空气阻

6、力大小；答案4N5 s时离地面的高度为75 m(g取10 m/s2).(2)假设由于动力系统故障,悬停的无人机突然失 去升力而坠落无人机坠落地面时的速度为40 m/s , 求无人机悬停时距地面高度； 答案100 m解析 下落过程由牛顿第二定律mg 得：二 8 m/s2落地时的速度沪二2ciH 联立解得：H二100 m；(3) 假设在第(2)问中的无人机坠落过程中，在遥控 设备的干预下,动力系统重新启动提供向上最大升 力为保证安全着地，求无人机从开始下落到恢复 升力的最长时间.图4解析:答案1=11变式1 (2018-河南省驻马店市第二次质检)如图4所示,某次滑雪训练,运动1=11员站在水平雪道

7、上第一次利用滑雪杖对雪面的作用获得水平推力尸二100 N而由静止向前滑行,其作用时间为= 10 s ,撤除水平推力F后经过亍2二15 s ,他Izil=第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力,第二次利用滑雪杖对雪IzilIzil(1)第一次利用滑雪杖对雪面作用获得的1=11面的作用距离与第一次相同已知该运动员连同装备的总质量为m = 75 kg ,在1=11整个运动过程中受到的滑动摩擦力大小恒为仁25 N ,求:速度大小及这段时间内的位移大小;答案 10m/s 50 m(2)该运动员(可视为质点)第二次撤除水平推力后滑行的最大距罔Izil答案解析187.5 m运动员停止使用滑雪杖后,力

8、口速度大小为2 = = |m/s2Izil经历时间5速度变为i二厂加2二5 m/s第二次利用滑雪杖获得的速度大小为巾，贝22 - 52第二次撤去水平推力后,滑行的最大距离X2二士2Izil联立解得x：2二187.5 m.B0甲类型2已知物体运动情况”分析物体受力情况例2如图5甲所示,质量加=0.4 kg的小物块，以二2 m/s的初速度,在与 斜面平行的拉力尸作用下,沿斜面向上做匀加速运动，经心2 s的时间物块由A点运动到5点,4、B之间的距离厶二10 m已知斜面倾角&二30。z物块与斜面之 间的动摩擦因数二 重力加速度g取10m/s2.求：(1)物块到达B点时速度和加速度的大小; 答案 8 m

9、/s 3 m/s2解析 物块做匀加速直线运动，根 据运动学公式,七12有厶二耐 + 尹,vt = v()+ at ,联立解得d = 3 m/s2 , q 二 8 m/s拉力F的大小； 答案5.2 N解析对物块受力分析可得,平行斜面方向尸mgsin 0 -垂直斜面方向N二加geos 0其中/二“N解得F = mg(sin 0 + /cos 0) + ma - 5.2 N(3)若拉力F与斜面夹角为cc ,如图乙所示,试写出拉力F的表达式(用题目所给物理量的字母表示).答案mg(sin 3 + “cos 0) + maF=;cos a + “sin a乙解析拉力F与斜面夹角为如寸,物块受力如图所示

10、根据牛顿第二定律有Feos a - mgsin 0 -f=maN + Fsin a -加geos & 二 0其中/二“Nmg(sin 3 + “cos 3) + maF = .cos a + “sin a变式2 （2019安徽省蚌埠二中期中）如图6所示,质量M二10 kg的木楔ABC静 置于粗糙水平地面上,木楔与地面间的动摩擦因瓠二02在木楔的倾角&为37。IzilIni的斜面上,有一质量m=1.0 kg的物块由静止开始从A点沿斜面下滑,当它在斜 面上滑行距离1 m时,其速度0二2 m/s ,在这过程中木楔没有动.（Sin 37。二 0.6 , cos 37 = 0.8 ,重力加速度g二 10

11、 m/s2）求:（1）物块与木楔间的动摩擦因数如；AB图6Ce答案0.5 解析由护 =lax ,得d = 2 m/s2对物块由牛顿第二定律有加gsin 3 - jnmgcos 3 = ma ,得旳二0.5解析:答案(2)地面对木楔的摩擦力的大小和方向；答案1.6N,水平向左解析以物块和木楔ABC整体为研究对象 (m + M)g - N = may t f= max /ax 二 acos 0 t ciy 二 usin 0解得：N 二 108.8 N /二 16N解析:答案作出受力图如图.maxN答案地面对木楔的摩擦力的大小、方向均不变解析对木楔来说物块加推力以后它受到物块的力没有任何变化,所以地

12、面 对木楔的摩擦力的大小、方向均不变.命题点二 动力学方法分析多运动过程问题1将“多过程”分解为许多“子过程”,各“子过程”间由“衔接点”连接.2.对各“衔接点”进行受力分析和运动分析,必要时画出受力图和过程示意图.3 根据“子过程”“衔接点”的模型特点选择合理的物理规律列方程.4分析“衔接点”速度、加速度等的关联,确定各段间的时间关联,并列出相 关的辅助方程.5联立方程组,分析求解,对结果进行必要的验证或讨论.例3 （2018-福建省永安一中、德化一中、漳平一中联考）哈利法塔是目前世界 最高的建筑（图7）游客乘坐世界最快观光电梯从地面开始经历加速、匀速、减 速的过程恰好到达观景台只需50秒,

13、运行的最大速度为15 m/s观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景,可将棕枢岛、帆船酒店等尽收眼底,颇为壮观一位游客用便 携式拉力传感器测得在加速阶段质量为1 kg的物体受 到的竖直向上拉力为11 N ,若电梯加速、减速过程 视为匀变速直线运动（g取10 m/s2）求：电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间； 答案 1 m/s2 15 s解析:答案(2) 若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等,求观景台的高度；答案525 m解析 匀加速阶段位移X1二如2二x IX Em二112.5 m匀速阶段位移七二 (50 -20=15x(50-2xl5)m = 300 m、v1匀减速阶段位移占二石二1125 m因此

14、观景台的高度x = x+x2 + x3 = 525 m.(3) 若电梯设计安装有辅助牵引系统,电梯出现故障,绳索牵 引力突然消失,电梯从观景台处自由落体,为防止电梯落地引 发人员伤亡,电梯启动辅助牵引装置使其减速,牵引力为重力 的3倍,下落过程所有阻力不计,则电梯自由下落最长多少时 间必须启动辅助牵引装置？ 答案s解析:答案变式3 (2018-山东省济宁市上学期期末)如图8所示,一足够长斜面上铺有动物毛皮,毛皮表面具有一定的特殊性,物体上滑时顺着毛的生长方向,毛皮此 时的阻力可以忽略；下滑时逆着毛的生长方向,会受到来自毛皮的滑动摩擦力, 现有一物体自斜面底端以初速度二6 m/s冲上斜面,斜面的

15、倾角B二37。,经 过2.5 S物体刚好回到出发点,(g二10 m/s2 , sin 37(1)物体上滑的最大位移；Izil=答案3 m1=111=111=11(2)若物体下滑时,物体与毛皮间的动摩擦因瓠为定值,试计算的数值(结果保留两位有效数字)答案0.42解析 物体沿斜面上滑的时间为：勿二F二I物体沿斜面下滑的时间为：二儿二15 S下滑过程中,由运动学公式有:Ini由牛顿第二定律可得:mgsin 37 - /zmgcos 37 = ma2 联立解得：0.42命题点三临界和极值问题1 本思路(1) 认真审题,详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段);(2) 寻找过程中变化的物

16、理量；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.2.思维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例4 (2018-福建省永安一中、德化一中、漳平一中联考)如图9所示,一弹簧一1=11端固定在倾角为&二37。的光滑固定斜面的底端,另一端拴住质量为二6 kg的物体尸,0为一质量为m2= 10 kg的物体,弹簧的质量不计,

17、劲度系数比二600 N/m ,系统处于静止状态现给物体0施加一个方向沿斜面向上的力厂使它从静 止开始沿斜面向上做匀加速运动,已知在前0.2 s时间内,F为变力,0.2 s以后F为恒力 / sin 37 = 0.6 , cos 37 = 0.8 , g取0 m/s?.求:(1)系统处于静止状态时,弹簧的压缩量 ；答案0.16 m图9解析设开始时弹簧的压缩量为 对整体受力分析/平行斜面方向有+ m2)gsin 3 = kx0 解得 = 0.16 m(2)物体0从静止开始沿斜面向上做匀加速运动的加 速度大小。；1 , 2答案V rn/s2解析 前0.2 s时间内F为变力,之后为恒力,贝町.2 s时刻

18、两物体分离,此时尸、Q之间的弹力为零且加速度大小相等,设此时弹簧的压缩量为小 对物体P ,由牛顿第二定律得 kx、- m1(gsin 0 = mxa前0.2 s时间内两物体的位移丸71二联立解得a = m/s2力F的最大值与最/值37280 _ 160 _ 答案丁 N 丁 N解析 对两物体受力分析知,开始运动时拉力最小, 分离时拉力最大160Fmin 二(mi + m2)6z = -y N对0应用牛顿第二定律得max 加2gsin 0 二 m去解得 Fmax = m2(gsin 3+ u)2803N.Izil变式4如图10所示,水平地面上的矩形箱子内有一倾角为&的固定斜面,斜面 上放一质量为加

19、的光滑球,静止时,箱子顶部与球接触但无压力箱子由静止开 始向右做匀加速直线运动,然后改做加速度大小为。的匀减速直线运动直至静止, 经过的总位移为一运动过程中的最大速度为。,重力加速度为g(1)求箱子加速阶段的加速度大小；口c22ax - v解析设箱子加速阶段的加速度大小为夕” 经过的位移为X一减速阶段经过的位移为勺，有= 2ar , v2 = 2ax2 ,且+ x2 = x ,解得夕二亠Jlax - v解析:答案(2)若ogtan 0 ,求减速阶段球受到箱子左壁和顶部 的作用力大小.答案 mtan_ 8,解析 如果球刚好不受箱子的作用力,箱子的加速度设为 a0 ,应满足TVsin 0 = ma0