2022版高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第3讲牛顿运动定律的综合应用学案新人教版

1、第3讲牛顿运动定律的综合应用考点一应用整体法与隔离法处理连接体问题1连接体的类型(1)物体叠放连接体(2)弹簧连接体(3)轻绳(杆)连接体2连接体的运动特点(1)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。(2)轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；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。(3)轻弹簧在发生形变的过程中，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。3处理连接体问题的方法：整体法、隔离法或“先整体求加速度，后隔离求连接体之间作用力”。例1(2021湖南茶陵月考)a、b两物体的质量分别为m1、m2，由相同的轻质弹簧相连。如图甲所示

2、，当用大小为f的恒力沿水平方向拉着a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1；如图乙所示，当用恒力f竖直向上拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2；如图丙所示，当用恒力f倾斜向上拉着a，使a、b一起沿粗糙斜面向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x3，如图所示。则(a)ax1x2x3bx1x3x2c若m1m2，则x1x3x2d若m1m2，则x1v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0v，返回时速度为v，若v0v，返回时速度为v02倾斜传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2(1)可能一直加速(2

3、)可能先加速后匀速(3)可能先以a1加速后以a2加速情景3(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速(3)可能一直匀速(4)可能先以a1加速后以a2加速(5)可能先减速后匀速情景4(1)可能一直加速(2)可能一直匀速(3)可能先减速后反向加速例3(2020江苏扬州中学月考)如图所示为某工厂的货物传送装置，倾斜传送带ab(与水平面成37角)与一斜面bc(与水平面成30角)平滑连接，a点到b点的距离x4.5 m，b点到c点的距离l0.6 m，传送带运行速度恒为v05 m/s，现将一质量m0.4 kg的小物体轻轻放于a点，小物体恰好能到达最高点c点，已知小物体与斜面间的动摩擦因数1，求：(g取10 m

4、/s2，sin 370.6，cos 370.8，空气阻力不计)(1)小物体运动到b点时的速度v的大小；(2)小物体与传送带间的动摩擦因数；(3)小物体从a点运动到c点所经历的时间t。解析本题考查倾斜传送带模型。(1)设小物体在斜面上的加速度为a1，运动到b点时的速度为v，小物体在斜面上，由牛顿第二定律得mgsin 1mgcos ma1，由运动学公式知0v22a1l，联立解得v3 m/s。(2)因为vv0，所以小物体在传送带上一直做匀加速运动，设加速度大小为a2，由牛顿第二定律知mgcos mgsin ma2，又因为v22a2x，联立解得0.875。(3)小物体从a点运动到b点所经历的时间t1，

5、从b点运动到c点所经历时间t2，联立解得小物体从a点运动到c点所经历的时间tt1t23.4 s答案(1)3 m/s(2)0.875(3)3.4 s名师点拨滑块在传送带上运动的“六点”注意问题： (1)注意滑块相对传送带的运动方向，正确判定摩擦力的方向。(2)在水平传送带上，滑块与传送带共速时，滑块与传送带相对静止做匀速运动。(3)在倾斜传送带上，滑块与传送带共速时，需比较mgsin 与mgcos 的大小才能确定运动情况。(4)注意滑块与传送带运动方向相反时，滑块速度减为零后反向加速返回。(5)注意传送带的长度，判定滑块与传送带共速前是否滑出。(6)滑块在传送带上运动形成的划痕长度是滑块与传送带

6、的相对位移。变式训练3(多选)如图所示，水平传送带a、b两端相距x4 m，以v04 m/s的速度(始终保持不变)顺时针运转，今将一小煤块(可视为质点)无初速度地轻放至a端，由于煤块与传送带之间有相对滑动，会在传送带上留下划痕。已知煤块与传送带间的动摩擦因数0.4，取重力加速度大小g10 m/s2，则煤块从a端运动到b端的过程中(bd)a煤块从a端运动到b端的时间是2.25 sb煤块从a端运动到b端的时间是1.5 sc划痕长度是0.5 md划痕长度是2 m解析根据牛顿第二定律，煤块的加速度a4 m/s2，煤块运动到速度与传送带速度相等时的时间t11 s，位移大小x1at2 mmg时，b相对a滑动

7、解析本题考查板块模型中的临界问题。a、b之间的最大静摩擦力fmaxmg，b与桌面间的最大静摩擦力fmax2mgmg，a、b相对桌面一起运动，刚好不发生相对滑动时，由牛顿第二定律，对b有mgmgma0，解得a0g，对整体有f0mg2ma0，解得f0mg，所以若a、b两个物体始终相对静止，则水平拉力f不能超过mg，当水平拉力fmg时，b相对a滑动，故a正确，d错误；当水平拉力fmg时，a、b一起加速运动，加速度a1g，对a，根据牛顿第二定律可得ff1ma1，解得a、b间的摩擦力f1mg，故b错误；根据a选项的分析可知，无论水平拉力f为何值，b的加速度不会超过g，故c错误。4(2020浙江模拟)如图

8、(甲)所示，足够长的传送带与水平面夹角为，传送带匀速转动，在传送带上某位置轻轻放置一滑块，滑块与传送带间的动摩擦因数为，滑块速度随时间变化的关系如图(乙)所示，v0，t0已知，则(d)a传送带一定顺时针转动btan c传送带的速度大于v0dt0后滑块的加速度为2gsin 解析若传送带顺时针转动，当滑块下滑时(mgsinmgcos )，将一直匀加速到底端；当滑块上滑时(mgsin mgcos )，先做匀加速运动，在速度与传送带速度相等后将做匀速运动，两种情况均不符合题图(乙)，故传送带是逆时针转动，选项a错误；滑块在0t0时间内，所受滑动摩擦力沿传送带向下，匀加速下滑，a1gsin gcos ，