第三章牛顿运动定律素养提升课三牛顿运动定律的综合应用课件

物理第三章牛顿运动定律素养提升课(三)牛顿运动定律的综合应用1．动力学图象问题的类型图象类问题的实质是力与运动的关系问题，以牛顿第二定律F＝ma为纽带，理解图象的种类，图象的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义。一般包括下列几种类型：题型一动力学图象问题2．数形结合解决动力学图象问题(1)在图象问题中，无论是读图还是作图，都应尽量先建立函数关系，进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系；然后根据函数关系读取图象信息或者描点作图。(2)读图时，要注意图线的起点、斜率、截距、折点以及图线与横坐标包围的“面积”等所对应的物理意义，尽可能多地提取解题信息。(3)常见的动力学图象v－t图象、a－t图象、F－t图象、F－a图象等。

(多选)(2020·山东省等级考试物理模拟卷)

如图所示，某人从距水面一定高度的平台上做蹦极运动。劲度系数为k的弹性绳一端固定在人身上，另一端固定在平台上。人从静止开始竖直跳下，在其到达水面前速度减为零。运动过程中，弹性绳始终处于弹性限度内。取与平台同高度的O点为坐标原点，以竖直向下为y轴正方向，忽略空气阻力,人可视为质点。从跳下至第一次到达最低点的运动过程中，用v、a、t分别表示人的速度、加速度和下落时间。下列描述v与t、a与y的关系图象可能正确的是(

)√√[解析]

从跳下至第一次到达最低点的运动过程中，绳子拉直前，人先做自由落体运动，图线为匀变速直线运动，v－t图线斜率恒定；绳子拉直后在弹力等于重力之前，人做加速度逐渐减小的加速运动，v－t图线斜率减小；弹力等于重力之后，人开始减速运动，随着弹力增大加速度逐渐增大，v－t图线斜率逐渐增大，直到速度减到零，所以A正确，B错误；√解析：物体上升过程中mg＋kv＝ma上，则随速度的减小，加速度减小，最高点时加速度大小为g，物体下降过程中mg－kv＝ma下，则随速度的增加，加速度减小；因v－t图象的斜率等于加速度，可知图象D符合题意。【对点练2】

(2020·福建模拟)早在公元前4世纪末，我国的《墨经》中就有关于力和运动的一些见解，如“绳下直，权重相若则正矣。收，上者愈丧，下者愈得”，这句话所描述的与下述物理现象相似。如图，一根跨过定滑轮的轻绳两端各悬挂一重物，当两重物质量均为m时，系统处于平衡状态。若减小其中一个重物的质量，系统就无法保持平衡，上升的重物减小的质量Δm越多，另一个重物下降的加速度a就越大。已知重力加速度为g，则a与Δm的关系图象可能是(

)√1．连接体分类(1)弹簧连接体

(2)物物叠放连接体

题型二动力学观点在连接体中的应用(3)轻绳连接体(4)轻杆连接体(4)轻杆连接体2．连接体的分析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适用条件注意事项优点隔离法(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

(2020·葫芦岛市上学期质检)一固定在水平面上倾角为α的粗糙斜面上有一个电动平板小车，小车的支架OAB上在O点用轻绳悬挂一个小球，杆AB垂直于小车板面(小车板面与斜面平行)。当小车运动状态不同时，悬挂小球的轻绳会呈现不同的状态，下列关于小车在不同运动形式下轻绳呈现状态的说法中正确的是(

)A．若小车沿斜面匀速向上运动，轻绳一定与AB杆平行B．若小车沿斜面匀加速向上运动，轻绳可能沿竖直方向C．若小车沿斜面匀减速向下运动，轻绳可能与AB杆平行D．若小车沿斜面匀加速向下运动时，轻绳可能与AB杆平行√[解析]

若小车沿斜面匀速向上运动，则小球也跟着车匀速向上运动，其合力必为零，故小球所受的重力和绳的拉力平衡，则绳的拉力竖直向上，大小为mg，其方向不可能与AB杆平行，故A错误；若小车沿斜面匀加速向上运动，则小球向上匀加速，其加速度沿斜面向上；而轻绳的拉力沿竖直方向就不可能和重力产生斜向上的加速度，故B错误；若轻绳与AB杆平行，对球受力分析，如图所示：

由牛顿第二定律可知，拉力和重力的合力在斜面方向只能是向下，即加速度向下，对应的小车的加速度斜向下，小车的运动可能斜向下加速或斜向上减速，故C错误，D正确。【对点练3】

(多选)(2020·大同市第一次联考)如图所示，质量分别为mA、mB的A、B两物块紧靠在一起放在倾角为θ的斜面上，两物块与斜面间的动摩擦因数相同，用始终平行于斜面向上的恒力F推A，使它们沿斜面匀加速上升，为了增大A、B间的压力，可行的办法是(

)

A．增大推力F

B．减小倾角θC．减小B的质量 D．减小A的质量√√【对点练4】

(2020·绵阳市第三次诊断)旅游景区中常见的滑索如图所示。研究游客某一小段时间沿钢索下滑这一过程，可将钢索简化为一直杆，滑轮简化为套在杆上的环，滑轮与滑索间的摩擦力及游客所受空气阻力不可忽略，滑轮和悬挂绳重力可忽略。游客在某一小段时间匀速下滑，其状态可能是图中的(

)√解析：设索道的倾角为α，若不考虑任何阻力，对滑轮和游客组成的整体，由牛顿第二定律得(M＋m)gsinα＝(M＋m)a，对游客由于满足Mgsinα＝Ma，可知绳子与索道垂直。若索道与滑轮之间有摩擦，而游客不受空气阻力，则当匀速运动时，绳子在竖直方向；若同时考虑滑轮与索道之间的摩擦以及人所受的空气阻力，则绳子应该在垂直于索道与竖直方向之间，则B正确，A、C、D错误。1．临界值或极值条件的标志(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“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往就对应临界状态；题型三动力学中的临界极值问题(3)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；(4)若题目要求“最终加速度”“稳定加速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度。2．“四种”典型临界条件(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FN＝0。(2)相对滑动的临界条件：两物体相接触且处于相对静止时，常存在着静摩擦力，则相对滑动的临界条件是：静摩擦力达到最大值。(3)绳子断裂与松弛的临界条件：绳子所能承受的张力是有限度的，绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力，绳子松弛与拉紧的临界条件是：FT＝0。(4)加速度变化时，速度达到极值的临界条件是：当加速度变为0时。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

(2020·朝阳区4月测试)一辆卡车的平板车厢上放置一个木箱，木箱与接触面间的动摩擦因数为μ＝0.5，卡车运行在一条平直的公路上，重力加速度g取10m/s2。(已知木箱所受的最大静摩擦力与滑动摩擦力相等)(1)当卡车以a＝2m/s2的加速度启动时，请分析说明木箱是否会发生滑动；(2)当卡车遇到紧急情况刹车停止后，司机下车发现木箱已经撞在驾驶室后边缘，已知木箱在车上滑行的距离d＝4m，刹车前卡车的车速为v＝72km/h，求卡车刹车时的加速度a1至少为多大。[解析]

(1)当卡车的加速度为a＝2m/s2时，假设木箱与卡车一起运动。则对于木箱由牛顿第二定律得f＝ma木箱所受的最大静摩擦力为fm＝μmg代入数据可知f<fm，假设成立，