高中物理复习专题强化四牛顿第二定律的综合应用课件

专题强化四牛顿第二定律的综合应用素养目标1.知道连接体的类型以及运动特点，会用整体法、隔离法解决连接体问题．2．理解几种常见的临界极值条件．3．会用极限法、假设法、数学方法解决临界极值问题．4．掌握运动学图像，并能分析图像特殊点、斜率、截距、面积的物理意义．考点一考点一动力学中的连接体问题1．连接体多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆、弹簧等联系)在一起构成的物体系统称为连接体．连接体一般(含弹簧的系统，系统稳定时)具有相同的运动情况(速度、加速度)．2．处理连接体问题的方法(1)整体法的选取原则及解题步骤①当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时，一般采用整体法．②运用整体法解题的基本步骤：(2)隔离法的选取原则及解题步骤①当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时，一般采用隔离法．②运用隔离法解题的基本步骤：第一步：明确研究对象或过程、状态．第二步：将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从系统或全过程中隔离出来．第三步：画出某状态下的受力图或运动过程示意图．第四步：选用适当的物理规律列方程求解．

答案：C

例2(多选)如图，P、Q两物体叠放在水平面上，已知两物体质量均为m＝2kg，P与Q间的动摩擦因数为μ1＝0.3，Q与水平面间的动摩擦因数为μ2＝0.1，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度取g＝10m/s2.当水平向右的外力F＝12N作用在Q物体上时，下列说法正确的是(

)A．Q对P的摩擦力方向水平向右B．水平面对Q的摩擦力大小为2NC．P与Q之间的摩擦力大小为4ND．P与Q发生相对滑动答案：AC解析：当水平向右的外力F＝12N作用在Q物体上时，假设P与Q相对静止一起向右做匀加速直线运动，以P与Q为整体，根据牛顿第二定律可得F－μ2(m＋m)g＝2ma，解得a＝2m/s2，以P为研究对象，根据牛顿第二定律可得Ff＝ma＝2×2N＝4N，由于Ff＝4N<μ1mg＝6N，说明假设成立，C正确，D错误；P的加速度方向水平向右，可知Q对P的摩擦力方向水平向右，A正确；水平面对Q的摩擦力大小为Ff地＝μ2(m＋m)g＝4N，B错误．考向2加速度不同的连接体问题(1)常见情形速度、加速度大小相等，方向不同(2)常用方法：可以采用隔离法，对隔离对象分别做受力分析、列方程．例3如图，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上．将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半．已知P、Q两物块的质量分别为mP＝0.5kg、mQ＝0.2kg，P与桌面间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度取g＝10m/s2，则推力F的大小为(

)A．4.0N

B．3.0NC．2.5ND．1.5N答案：A解析：未加推力F时，绳中张力T＝mQg＝2N，加上推力F后，绳中张力为T′＝1N，对Q应用牛顿第二定律有mQg－T′＝mQa，此时对物块P有F＋T′－μmPg＝mPa，解得F＝4.0N，A项正确．考点二1．常见的临界条件(1)两物体脱离的临界条件：FN＝0.脱离瞬间两物体的加速度仍相等(2)相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值．(3)绳子断裂或松弛的临界条件：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FT＝0.2．求解临界极值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

答案：ABC

[教你解决问题]

答案：AC

考向3动力学中的极值问题例6[2024·九省联考黑龙江、吉林卷]如图，质量均为m的物块甲、乙静止于倾角为θ的固定光滑斜面上，二者间用平行于斜面的轻质弹簧相连，乙紧靠在垂直于斜面的挡板上．给甲一个沿斜面向上的初速度，此后运动过程中乙始终不脱离挡板，且挡板对乙的弹力最小值为0，重力加速度为g.挡板对乙的弹力最大值为(

)A．2mgsinθB．3mgsinθC．4mgsinθD．5mgsinθ答案：C解析：物块甲运动至最高点时，挡板对乙的弹力最小值为0，对乙有F弹1＝mgsinθ，对甲有F弹1＋mgsinθ＝ma，物块甲运动至最低点时，根据对称性有F弹2－mgsinθ＝ma，对乙受力分析，挡板对乙的弹力最大值为FN＝F弹2＋mgsinθ＝4mgsinθ.考点三考点三

动力学图像问题常见图像v-t图像、F-t图像、a-F图像、a-t图像、a-x图像三种类型(1)已知物体受到的力随时间变化的图线，求解物体的运动情况．(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线，求解物体的受力情况．(3)由已知条件确定某物理量的变化图像．解题策略(1)问题实质是力与运动的关系，要注意区分是哪一种动力学图像．(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断．破题关键(1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点．(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等．(3)明确能从图像中获得哪些信息：把图像与具体的题意、情景结合起来，再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图像中反馈出来的有用信息，这些信息往往是解题的突破口或关键点．考向1动力学v-t图像例7[2024·江苏盐城联考]一弹性小球从离地板不太高的地方自由释放，与地板碰撞时没有机械能损失．设小球所受的空气阻力的大小与速率成正比，则小球从释放到第一次上升到最高点的过程中，小球运动的速度－时间图像可能正确的是(

)答案：B解析：小球所受的空气阻力的大小与速率成正比，即f＝kv，根据牛顿第二定律，下降过程mg－kv＝ma1，可知，小球加速下降过程中，加速度从g开始逐渐减小．小球碰后上升过程中mg＋kv＝ma2，可知，小球减速上升过程中加速度从大于g的值逐渐减小到g.速度—时间图像的斜率表示加速度，则加速下降阶段，斜率逐渐减小，减速上升阶段，斜率逐渐减小，到最高点时的图像斜率等于刚释放时的斜率．故选B.考向2动力学F-t、F-a图像例8(多选)[2023·全国甲卷]用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙．甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示．由图可知(

)A．m甲<m乙B．m甲>m乙

C．μ甲<μ乙D．μ甲>μ乙答案：BC解析：根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma整理后有F＝ma＋μmg则可知F-a图像的斜率为m，纵截距为μmg，则由题图可看出m甲>m乙，μ甲m甲g＝μ乙m乙g则μ甲<μ乙故选BC.例9[2024·重庆市高三联考]甲、乙两物体静置于粗糙水平地面上，与地面摩擦因数相同．t＝0时刻起，在物体上均施加周期性变化的水平外力F，变化规律如图所示．甲、乙在运动中具有如下特点：甲物体在2s末、4s末速度相同且不为0；乙物体在第3s内做匀速运动；则甲与乙质量之比为(

)A．3∶2B．3∶4C．2∶3D．无法确定答案：A

考向3动力学a-t、a-x图像例10(多选)如图甲所示，物块A、B中间用一根轻质弹簧相连，放在光滑水平面上，物块A的质量为mA＝1.2kg.开始时两物块均静止，弹簧处于原长，t＝0时对物块A施加水平向右的恒力F，t＝1s时撤去，在0～1s内两物体的加速度随时间变化的情况如图乙．弹簧始终处于弹性限度内，整个运动过程中，以下分析正确的是(

)A．力F大小为1.2NB．t＝1s时A的速度大小为0.8m/sC．物块B的质量为0.6kgD．从开始到弹簧第一次伸长量最大的过程中，弹簧的弹力对物块B所做的功为0.144J答案：AD

例11如图甲所示，轻弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的小球从A点自由下落，至B点时开始压缩弹簧，小球下落的最低位置为C点．以B点为坐标原点O，沿竖直向下建立x轴，小球从B到C过程中的加速度—位移图像如图乙所示，重力加速度为g.在小球从B运动到C的过程中，下列说法正确的是(

)A．小球在B点时的速度最大B．小球在C点时所受的弹力大于2mgC．图像与x轴所包围的两部分面积大小相等D．小球的动能与弹簧的弹性势能之