2025版高考物理一轮总复习考点突破第3章运动和力的关系第10讲牛顿第二定律的基本应用考点3动力学两类基本问题

考点3动力学两类基本问题(实力考点·深度研析)动力学两类基本问题的解题思路►考向1已知物体受力状况，分析运动状况(2024·浙江省高三阶段练习)2024年2月4日，第24届冬奥会在北京实行。冰壶是冬奥会竞赛项目之一。冬奥会上运动员把冰壶沿水平冰面投出，让冰壶在冰面上自由滑行，在不与其他冰壶碰撞的状况下，最终停在远处的某个位置。按竞赛规则，投掷冰壶运动员的队友，可以用毛刷在冰壶滑行前方来回摩擦冰面，减小冰面的动摩擦因数以调整冰壶的运动。现运动员以确定的初速度投掷出冰壶，冰壶能自由滑行28.9m远。已知冰壶的质量为19kg，在未摩擦冰面的状况下，冰壶和冰面的动摩擦因数为0.02，摩擦后动摩擦因数变为原来的90%，不计空气阻力，不考虑冰壶的旋转。(1)冰壶被掷出时的初速度大小？(2)相同的初速下，在冰壶自由滑行确定距离后，队友起先在其滑行前方始终摩擦冰面，最终使得冰壶多滑行了2.1m。则冰壶自由滑行的距离有多远？[解析](1)冰壶自由滑行时，初速度方向为正方向，依据牛顿其次定律有－μmg＝ma1，设冰壶被掷出时的初速度为v0，依据运动学公式有0－veq\o\al(2,0)＝2a1x，联立代入数据解得v0＝3.4m/s。(2)在摩擦冰面时，依据牛顿其次定律有－90%μmg＝ma2，设自由滑行的距离为x1，摩擦冰面时的滑行距离为x2，自由滑行结束时的速度为v1，依据运动学公式有veq\o\al(2,1)－veq\o\al(2,0)＝2a1x1,0－veq\o\al(2,1)＝2a2x2，又有x＋2.1＝x1＋x2，联立代入数据解得x1＝10m。[答案](1)3.4m/s(2)10m解决动力学两类基本问题应把握的关键(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析；(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。►考向2已知物体运动状况，分析受力状况(2024·浙江1月选考)第24届冬奥会将在我国举办。钢架雪车竞赛的一段赛道如图1所示，长12m水平直道AB与长20m的倾斜直道BC在B点平滑连接，斜道与水平面的夹角为15°。运动员从A点由静止动身，推着雪车匀加速到B点时速度大小为8m/s，紧接着快速俯卧到车上沿BC匀加速下滑(图2所示)，到C点共用时5.0s。若雪车(包括运动员)可视为质点，始终在冰面上运动，其总质量为110kg，sin15°＝0.26，求雪车(包括运动员)：(1)在直道AB上的加速度大小；(2)过C点的速度大小；(3)在斜道BC上运动时受到的阻力大小。[解析](1)AB段veq\o\al(2,1)＝2a1x1a1＝eq\f(8,3)m/s2。(2)AB段v1＝a1t1，t1＝3sBC段t2＝2s，x2＝v1t2＋eq\f(1,2)a2teq\o\al(2,2)a2＝2m/s2v＝v1＋a2t2＝12m/s。(3)mgsinθ－Ff＝ma2，Ff＝66N。[答案](1)eq\f(8,3)m/s2(2)12m/s(3)66N【跟踪训练】(已知运动状况求力)(2024·辽宁卷)如图所示，一小物块从长1m的水平桌面一端以初速度v0沿中线滑向另一端，经过1s从另一端滑落。物块与桌面间动摩擦因数为μ，g取10m/s2。下列v0、μ值可能正确的是(B)A.v0＝2.5m/s B．v0＝1.5m/sC．μ＝0.28 D．μ＝0.25[解析]物块水平沿中线做匀减速直线运动，则eq\o(v,\s\up6(－))＝eq\f(x,t)＝eq\f(v0＋v,2)，由题干知x＝1m，t＝1s，v>0，代入数据有v0<2m/s，故A不行能，B可能；对物块，由牛顿其次定律有ma＝－μmg，v2－veq\o\al(2,0)＝2ax，整理有veq\o\al(2,0)－2μgx>0，由于v0<2m/s可得μ<0.2，故C、D不行能。(已知受力求运动)(2024·福建省福州联考)如图，直杆水平固定，质量m＝0.1kg的小圆环套在杆上A点，在竖直平面内对环施加一个与杆夹角θ＝53°的斜向上恒力F＝7.5N，使小圆环由静止起先沿杆向右运动，并在经过B点时撤掉此拉力F，小圆环最终停在C点。已知小圆环与直杆间动摩擦因数μ＝0.8，取g＝10m/s2，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，求：(1)AB段小圆环的加速度a1的大小；(2)AB与BC的距离之比s1∶s2。[答案](1)a1＝5m/s2(2)s1∶s2＝8∶5[解析](1)在AB段，对圆环依据牛顿运动定律有Fcosθ－Ff1＝ma1①Fsinθ＝FN1＋mg②Ff1＝μFN1③由①②③式代入数据得a1＝5m/s2。④(2)BC段，对圆环依据牛顿运动定律有FN2＝mg⑤Ff2＝ma2⑥又Ff2＝μFN2