高考物理一轮复习第三章第3节牛顿运动定律的应用(二)课件

第3节牛顿运动定律的应用(二)一、运动学的图像问题1.已知物体的运动图像，求解物体的受力情况.2.已知物体的受力图像，求解物体的运动情况.

3.特别注意图像中的一些特殊点，如图线与横、纵坐标轴的交点，图线的转折点，两图线的交点等所表示的物理意义.注意图线的斜率、图线与坐标轴所围图形面积的物理意义.二、连接体加速度

1.两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同_________的整体叫连接体.如几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起，或用绳子、细杆等连在一起.2.处理连接体问题的方法.外力

(1)整体法：把整个系统作为一个研究对象来分析的方法.不必考虑系统内力的影响，只考虑系统受到的________. (2)隔离法：把系统中的各个部分(或某一部分)隔离，作为一个单独的研究对象来分析的方法.此时系统的内力就有可能成为该研究对象的外力，在分析时要特别注意.

【基础自测】

1.一物体在多个力的作用下处于静止状态，如果仅使其中某个力的大小逐渐减小到零，然后又从零逐渐恢复到原来大小(在上述过程中，此力的方向一直保持不变)，那么如图所示的v-t图像中，符合此过程中物体运动情况的可能是()ABCD答案：D

2.一物体静止在光滑水平面上，从0时刻起，受到的水平外力F如图3-3-1所示，以向右运动为正方向，物体质量为1.25kg，则下列说法正确的是()A.2s时物体回到出发点B.3s时物体的速度大小为4m/sC.第3s内物体的位移为4m图3-3-1D.前2s内物体的平均速度为0答案：B3.如图3-3-2，小车以加速度a向右匀加速运动，车中小球质

)B.m(a＋g)D.ma量为m，则线对球的拉力大小为(

图3-3-2

C.mg

答案：A

4.如图3-3-3所示，质量为2m的物块A与水平地面间的动摩擦因数为μ，质量为m的物块B与地面的摩擦不计，在大小为F的水平推力作用下，A、B一起向右做加速运动，则A和B之间的作用力大小为()图3-3-3A.μmg

3B.2μmg

3

2F－4μmgC. 3

F－2μmgD. 3答案：D热点1牛顿第二定律的图像问题[热点归纳]1.明确常见图像的意义，如下表.v­t

图像根据图像的斜率判断加速度的大小和方向，进而根据牛顿第二定律求解合外力F-a图像首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数关系式，根据函数关系式结合图像，明确图像的斜率、截距或面积的意义，从而由图像给出的信息求出未知量a-t图像要注意加速度的正负，正确分析每一段的运动情况，然后结合物体受力情况根据牛顿第二定律列方程F-t图像要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律求出加速度，分析每一时间段的运动性质(续表)

2.图像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，理解图像的种类，图像的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义.运用图像解决问题一般包括两个角度：(1)用给定图像解答问题.(2)根据题意作图，用图像解答问题.在实际的应用中要建立物理情景与函数、图像的相互转换关系.

【典题1】(多选，2021年广东揭阳质检)如图3-3-4甲所示，一个质量为3kg的物体放在粗糙水平地面上，从零时刻起，物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动.在0～3s时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图乙所示，则()甲乙图3-3-4

A.0～1s和2～3s内物体加速度方向相同

B.F的最大值为12N C.3s末物体的速度最大，最大速度为8m/s D.在0～1s内物体做匀加速运动，2～3s内物体做匀减速运动

答案：AC思路导引滑动摩擦力恒定，加速度最大时，合外力最大，拉力最大，由于本题摩擦力未知，拉力F的最大值得不到具体数据，得到拉力的关系式后定性分析判断B选项的正误.

【迁移拓展】(2023年广东六校联考)竖直轻弹簧下端固定在水平地面上，上端与木块A连接，物块B叠放在A上，系统处于静止状态，如图3-3-5甲所示.现对B施加竖直向上的拉力F，使B以恒定的加速度a竖直向上做匀加速直线运动，直至分离后一小段时间，力F的大小随B的位移x变化的关系如图乙所示，重力加速度为g，则下列说法正确的是()甲乙图3-3-5A.物块B的质量mB＝F2－F1

g＋aB.当物块B运动到x0

时，弹簧恰好处于原长位置C.从0到x0

的过程中，力F与B的重力所做功的代数和等于物块B的动能增加量D.从0到x0

的过程中，力F所做的功小于A和B构成的系统的机械能增加量

解析：从0到x0的过程中，弹簧始终处于压缩状态，即弹力对A做正功，则力F与弹簧弹力做功的代数和等于A和B构成的系统的机械能增加量，所以力F所做的功小于A和B构成的系统的机械能增加量，D正确.答案：D热点2动力学的连接体问题[热点归纳]1.两个或两个以上相互作用的物体组成的系统统称连接体，连接体问题是高考中的常考点.命题特点如下：(1)通过轻绳、轻杆、轻弹簧关联：一般考查两物体或多物体的平衡或共同运动，要结合绳、杆、弹簧特点分析.(2)两物块叠放：叠放问题一般通过摩擦力的相互作用关联，考查共点力平衡或牛顿运动定律的应用.

(3)通过滑轮关联：通过滑轮关联的两个或多个物体组成的系统，一般是物体加速度大小相同、方向不同，可分别根据牛顿第二定律建立方程，联立求解.2.解决连接体问题的两种方法

考向1加速度相同的连接体

【典题2】(2023年北京卷)如图3-3-6所示，在光滑水平地面上，两相同物块用细线相连，两物块的质量均为1kg，细线能承受的最大拉力为2N.若在水平拉力F作用下，两物块一起向右做)匀加速直线运动.则F的最大值为(

图3-3-6A.1NB.2NC.4ND.5N解析：对两物块整体做受力分析有F＝2ma再对于后面的物块有FTmax＝ma，FTmax＝2N联立解得F＝4N，选C.答案：C考向2加速度大小相同方向不同的连接体

【典题3】(2023

年福建福州模拟)甲、乙、丙三个物体用不可伸长的轻线通过轻滑轮连接，甲与地面用轻弹簧连接，如图3-3-7所示.物体乙与物体丙之间的距离和物体丙到地面的距离相等.已知物体乙与物块丙的质量均为m，物体甲的质量大于m，但是小于2m；弹簧的劲度系数为k.物体在运动过程中不会与滑轮相碰，且不计一切阻力，物体碰地后不反弹，当地的重力加速度为g.

(1)若已知物体甲的质量为1.5m，将乙与丙间的线剪断，求剪断瞬间乙物体加速度的大小？此时甲、乙之间轻绳拉力多大？

(2)若将乙与丙间的线剪断，甲下降多大距离时它的速度最大？

(3)若突然弹簧与甲物体脱离接触，要保证物块乙在运动过程中不会着地，求这种情形之下甲物体的质量的取值范围？图3-3-7解：(1)将乙与丙间的线剪断，对甲乙整体根据牛顿第二定律mg＝(1.5m＋m)a解得a＝0.4g对乙进行受力分析有T－mg＝ma则T＝1.4mg.(2)设甲物体质量为M，开始时弹簧处于伸长状态，其伸长量为x1，有kx1＝(2m－M)g(3)设丙距离地面为L，丙刚好落地时，甲、乙的速度为v，对于甲乙丙三物体组成系统，机械能守恒若乙恰能着地，此时甲、乙物体速度为零，对甲乙两物体组成系统，其机械能守恒有，重力加速度大小为

考向3加速度大小方向均不同的连接体

【典题4】(多选，2023年安徽合肥模拟)如图3-3-8所示，质量为M、倾角为30°的斜面体置于水平地面上，一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点P和物体B，两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行，物体A、B的质量分别为m、2m，A与斜面间的动摩擦因数为g，将A、B由静止释放，在B下降的过程中(物体A未碰到滑轮)，斜面体静止不动.下列说法正确的是()图3-3-8

解析：由于相同时间内物体B通过的位移是物体A通过的位移的两倍，则物体B的加速度是物体A的加速度的两倍；设物体A的加速度为a，则B的加速度为2a；设物体A、B释放瞬间，轻绳的拉力为T，根据牛顿第二定律得2T－mgsin30°－μmgcos30°A正确，B错误.物体B下降过程中，对斜面体、A、B整体，水平方向根据牛顿第二定律得Tcos30°－f＝macos30°，解得地面对答案：AC动力学中的临界极值问题[热点归纳]1.临界或极值条件的标志.(1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，表明题述的过程存在临界点.

(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“起止点”，而这些起止点往往就对应临界状态.(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”“稳定速度”等，即求收尾加速度或收尾速度.临界状态临界条件速度达到最大物体所受的合外力为零两物体刚好分离两物体间的弹力FN＝0绳刚好被拉直绳中张力为零绳刚好被拉断绳中张力等于绳能承受的最大拉力2.几种临界状态和其对应的临界条件如下表所示.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3.处理临界问题的三种方法.模型一动力学中的临界问题

【典题5】(2023

年福建厦门开学考)如图3-3-9所示，在光滑水平地面上有一个质量M＝2kg、倾角θ＝37°的光滑斜劈A，在钉在劈端的钉子上系着一条轻线，线下端拴着一个质量m＝1kg的小球B.用图示方向的水平恒力F拉斜劈，已知重力加速度大小为g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.(计算结果可保留分数、根号)(1)若B与A之间恰好无挤压时，求B的加速度大小以及拉力F的大小.(2)若F＝24N，求此时绳对球的拉力大小.(3)若F＝45N，求此时绳对球的拉力大小.图3-3-9

解：(1)当小球与斜劈之间恰好无挤压时，对小球受力进行正交分解，可得Tsinθ＝mg，Tcosθ＝ma解得a＝40 3m/s2对整体有F＝(m＋M)a解得此时拉力F的大小F＝40N.(2)因为F＝24N<40N，小球没脱离斜面，根据平衡条件得Tsin37°＋FNcos37°＝mg根据牛顿第二定律得Tcos37°－FNsin37°＝maF＝(m＋M)a解得此时绳对球的拉力大小T＝12.4N.(3)因为F＝45N>40N小球与斜面间无弹力，对整体有F＝(m＋M)a

模型二动力学中的极值问题

【典题6】如图3-3-10所示，一质量m＝0.4kg的小物块，以v0＝2m/s的初速度在与斜