2022届高考物理一轮复习-第3课时-专题-牛顿运动定律的综合应用课件-人教大纲版2.ppt

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1、一、瞬时加速度问题一、瞬时加速度问题1a与与F合合的瞬时对应关系的瞬时对应关系 物体在每一瞬物体在每一瞬时时的加速度只决定于的加速度只决定于这这一瞬一瞬时时的合力，而与的合力，而与这这一瞬一瞬时时之前或之前或 之后的合外力没有关系之后的合外力没有关系第第3 3课时课时 专题专题 牛顿运动定律的综合应用牛顿运动定律的综合应用第一页，编辑于星期一：十四点 二分。第一页，编辑于星期四：二十点 三十五分。2轻绳、橡皮绳、轻弹簧、轻杆四种理想模型的比较轻绳、橡皮绳、轻弹簧、轻杆四种理想模型的比较 特性模型 质量内部弹力受外力时的形变量力能否突变产生拉力或压力轻绳不计处处相等微小不计可以突变只有拉力没有压

2、力橡皮绳较大一般不能突变只有拉力没有压力轻弹簧较大一般不能突变既可有拉力也可有压力轻杆微小不计可以突变既可有拉力也可有支持力当物体受力突然变化时，物体的加速度也会瞬间发生变化但是速度在该瞬间是不变的，因为速当物体受力突然变化时，物体的加速度也会瞬间发生变化但是速度在该瞬间是不变的，因为速度的变化需要过程的积累度的变化需要过程的积累第二页，编辑于星期一：十四点 二分。第二页，编辑于星期四：二十点 三十五分。1如如图图331所所示示，A、B两两木木块块间间连连一一轻轻质质弹弹簧簧，A、B质质量量相相等等，一一起起静静止止地地放放在在一一块块光光滑滑木木板板上上，若若将将此此木木板板突突然然抽抽去去

3、，在在此此瞬瞬间间，A、B两两木木块块的的加加速速度度分分别别是是()AaA0，aB2g BaAg，aBgCaA0，aB0 DaAg，aB2g图图331第三页，编辑于星期一：十四点 二分。第三页，编辑于星期四：二十点 三十五分。解解析析：由由题题意意得得：当当刚刚抽抽去去木木板板时时，弹弹簧簧还还没没有有来来得得及及恢恢复复形形变变，所所以以弹弹力力的的大大小小不不变变，仍仍等等于于物物体体A的的重重力力大大小小，对对于于物物体体B，受受到到的的力力为为竖竖直直向向下下的的重重力力和和弹弹簧簧竖竖直直向向下下的的弹弹力力的的作作用用，根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律得得到到物物体体B的的加加速

4、速度度大大小小为为2g.而而对对物物体体A，进进行行受受力力分分析析得得：受受到到竖竖直直向向下下的的重重力力和和弹弹簧簧竖竖直直向向上上的的弹弹力力作作用用，两两力力不不变变，合合力力为为零零，根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律得得加加速速度度为为零零，综上所述，本题的正确选项为综上所述，本题的正确选项为A.答案：答案：A第四页，编辑于星期一：十四点 二分。第四页，编辑于星期四：二十点 三十五分。二、临界与极值问题二、临界与极值问题在在应应用用牛牛顿顿运运动动定定律律解解决决动动力力学学问问题题中中，当当物物体体运运动动的的加加速速度度不不同同时时，物物体体有有可可能能处处于于不不同同的的状状

5、态态，特特别别是是题题目目中中出出现现“最最大大”、“最最小小”、“刚刚好好”等等词词语语时时，往往往往会会有有临临界界现现象象，此此时时要要采采用用假假设设法法或或极极限限分分析析法法，看看物物体体在在不不同同的的加加速速度度时时，会会有有哪哪些些现现象象发发生，尽快找出生，尽快找出临临界点，求出界点，求出临临界条件界条件第五页，编辑于星期一：十四点 二分。第五页，编辑于星期四：二十点 三十五分。1“假设法假设法”分析动力学问题分析动力学问题假假设设法法是是解解物物理理问问题题的的一一种种重重要要方方法法，用用假假设设法法解解题题，一一般般依依题题意意从从某某一一假假设设入入手手，然然后后运

6、运用用物物理理规规律律得得出出结结果果，再再进进行行适适当当讨讨论论，从从而而找找出出正正确确答答案案，这这样样解解题题科科学学严严谨、合乎逻辑，而且可以拓宽思路，最常见的是用假设法判定力的方向谨、合乎逻辑，而且可以拓宽思路，最常见的是用假设法判定力的方向第六页，编辑于星期一：十四点 二分。第六页，编辑于星期四：二十点 三十五分。方方法法一一：首首先先假假定定某某力力不不存存在在，看看物物体体发发生生怎怎样样的的运运动动，然然后后再再确确定定该该力力应应在在什什么么方向物体才会方向物体才会产产生生题题目目给给定的运定的运动动状状态态方方法法二二：假假定定某某力力沿沿某某一一方方向向，用用运运动

7、动规规律律进进行行验验算算，若若算算得得正正值值，说说明明此此力力与与假假定的方向相同，否定的方向相同，否则则相反相反方方法法三三：在在力力的的作作用用线线上上定定出出坐坐标标轴轴的的正正方方向向，将将此此力力用用正正号号运运算算，若若求求得得的的是是正正值值，说说明此力与坐明此力与坐标轴标轴同向，否同向，否则则相反相反第七页，编辑于星期一：十四点 二分。第七页，编辑于星期四：二十点 三十五分。2“极限法极限法”分析动力学问题分析动力学问题在在物物体体的的运运动动状状态态变变化化过过程程中中，往往往往达达到到某某个个特特定定状状态态时时，有有关关的的物物理理量量将将发发生生突突变变，此此状状态

8、态叫叫临临界界状状态态相相应应的的待待求求物物理理量量的的值值叫叫临临界界值值利利用用临临界界值值来来作作为为解解题题思思路路的的起起点点是是一一种种很很有有用用的的思思考考途途径径，也也可可以以说说是是利利用用临临界界条条件件求求解解这这类类问问题题的的关关键键在在于于抓抓住住满足临界值的条件，准确地分析物理过程，进行求解满足临界值的条件，准确地分析物理过程，进行求解第八页，编辑于星期一：十四点 二分。第八页，编辑于星期四：二十点 三十五分。2如如图图332所所示示，质质量量都都为为m的的A、B两两物物体体叠叠放放在在竖竖直直弹弹簧簧上上并并保保持持静静止止，用用大大小小等等于于mg的的恒恒

9、力力F向向上上拉拉B，运运动动距距离离h时时B与与A分分离离则则下下列列说说法法中中正正确确的的是是()AB和和A刚刚分离分离时时，弹弹簧簧为为原原长长 BB和和A刚刚分离分离时时，它，它们们的加速度的加速度为为gC弹弹簧的簧的劲劲度系数等于度系数等于mg/h D在在B与与A分离之前，它分离之前，它们们做匀加速运做匀加速运动动第九页，编辑于星期一：十四点 二分。第九页，编辑于星期四：二十点 三十五分。解解析析：在在施施加加外外力力F前前，对对A、B整整体体受受力力分分析析可可得得：2mgk kx1，A、B两两物物体体分分离离时时，B物物体体受受力力平平衡衡，两两者者加加速速度度恰恰好好为为零零

10、，选选项项A、B错错误误；对对物物体体A：mgk kx2，由由于于x1x2h，所所以以弹弹簧簧的的劲劲度度系系数数为为k kmg/h，选选项项C正正确确；在在B与与A分分离离之之前前，由由于于弹弹簧簧弹弹力力逐逐渐渐减减小小，加加速速度度逐逐渐减小，选项渐减小，选项D错误错误答案：答案：C第十页，编辑于星期一：十四点 二分。第十页，编辑于星期四：二十点 三十五分。三、整体法与隔离法选取的原则三、整体法与隔离法选取的原则系系统统问问题题是是指指在在外外力力作作用用下下几几个个物物体体连连在在一一起起运运动动的的问问题题，系系统统内内的的物物体体的的加加速速度度可可以相同，也可以不相同，以相同，也

11、可以不相同，对该类问题处对该类问题处理方法如下：理方法如下：1隔离法的选取隔离法的选取(1)适适应应情况：若系情况：若系统统内各物体的加速度不相同，且需要求物体之内各物体的加速度不相同，且需要求物体之间间的作用力的作用力(2)处处理理方方法法：把把物物体体从从系系统统中中隔隔离离出出来来，将将内内力力转转化化为为外外力力，分分析析物物体体的的受受力力情情况况和和运运动动情情况况，并并分分别别应应用用牛牛顿顿第第二二定定律律列列方方程程求求解解，隔隔离离法法是是受受力力分分析析的的基基础础，应应重点掌握重点掌握第十一页，编辑于星期一：十四点 二分。第十一页，编辑于星期四：二十点 三十五分。2整体

12、法的选取整体法的选取(1)适应情况：若系统内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体适应情况：若系统内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力之间的作用力(2)处理方法：把系统内各物体看成一个整体处理方法：把系统内各物体看成一个整体(当成一个质点当成一个质点)来分析整体来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量或其他未知量)第十二页，编辑于星期一：十四点 二分。第十二页，编辑于星期四：二十点 三十五分。3整整体体法法、隔隔离离法法交交替替运运用用原原则则：若若系系统统内内各各物物体体具具有有相相同同的的加加速速度度，且且要要求求

13、物物体体之之间间的的作作用用力力时时，可可以以先先用用整整体体法法求求出出加加速速度度，然然后后再再用用隔隔离离法法选选取取合合适适的的研研究究对对象象，应应用牛用牛顿顿第二定律求作用力即第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离求内力先整体求加速度，后隔离求内力”运运用用整整体体法法分分析析问问题题时时，系系统统内内各各物物体体的的加加速速度度的的大大小小和和方方向向均均应应相相同同，如如果果系系统统内内各物体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体，应采用隔离法求解各物体的加速度仅大小相同，如通过滑轮连接的物体，应采用隔离法求解第十三页，编辑于星期一：十四点 二分。第十三页，编辑于星期四：

14、二十点 三十五分。3.如如图图333所示，所示，A、B两物两物块块叠放后从叠放后从倾倾角角为为30的光滑斜面上一起的光滑斜面上一起滑下，若物滑下，若物块块A质质量量为为0.4 k kg，A、B间间接触面呈水平，求下滑接触面呈水平，求下滑时时物物块块B对对物物块块A的支持力和摩擦力的支持力和摩擦力第十四页，编辑于星期一：十四点 二分。第十四页，编辑于星期四：二十点 三十五分。再再隔隔离离物物块块A受受力力分分析析(如如右右图图所所示示)，受受重重力力、弹弹力力和和摩摩擦擦力力，B物物块块的的上上表表面面水水平平，所所以以B对对A的的支支持持力力FN竖竖直直向向上上，B对对A的的静静摩摩擦擦力力F

15、f沿沿水水平平方方向向把把加加速速度度分分解解为为竖竖直直和和水水平两个方向，由牛顿第二定律，平两个方向，由牛顿第二定律，则：则：mAgFNmAasin 30得，得，FN3 N，FfmAacos 30得得Ff N.答案：答案：3 N N解解析析：把把A、B两两物物体体作作为为一一个个整整体体分分析析，受受重重力力、弹弹力力作作用用，下下滑滑时时沿沿斜斜面面方方向向合合力力产产生生的的加加速速度度可可由由牛牛顿顿第第二二定定律律求求得得(mAmB)gsin 30(mAmB)a所以所以a5 m/s2.第十五页，编辑于星期一：十四点 二分。第十五页，编辑于星期四：二十点 三十五分。【例【例1】如如图

16、图334所示，所示，质质量量为为m的球与的球与弹弹簧簧和水平和水平细线细线相相连连，、的另一端分的另一端分别别固定于固定于P、Q.球静止球静止时时，中拉力大小中拉力大小为为F1，中拉力大小中拉力大小为为F2，当，当仅仅剪断剪断、中的一根的瞬中的一根的瞬间时间时，球的加速度，球的加速度a应应是是()第十六页，编辑于星期一：十四点 二分。第十六页，编辑于星期四：二十点 三十五分。A若断若断，则则ag，方向，方向竖竖直向下直向下B若断若断，则则a ，方向水平向左，方向水平向左C若断若断，则则a ，方向沿，方向沿的延的延长线长线D若断若断，则则ag，方向，方向竖竖直向上直向上解解析析：如如果果剪剪断断

17、细细线线，弹弹簧簧形形变变来来不不及及变变化化，所所以以重重力力与与弹弹力力的的合合力力水水平平向向左左，大大小小为为F1sin 或或F2；如如果果剪剪断断弹弹簧簧，水水平平细细线线的的拉拉力力来来得得及及变变化化，物物体体只只受受重重力力作作用用，加加速速度度为为g，方向竖直向下方向竖直向下答案：答案：AB第十七页，编辑于星期一：十四点 二分。第十七页，编辑于星期四：二十点 三十五分。分析瞬时加速度问题，主要抓住分析瞬时加速度问题，主要抓住1分分析瞬析瞬时时前后的受力情况及运前后的受力情况及运动动状状态态，列出相，列出相应应的的规规律方程律方程2紧紧抓抓轻绳轻绳模型中的模型中的弹弹力可以突力

18、可以突变变、轻弹轻弹簧模型中的簧模型中的弹弹力不能突力不能突变这变这个力学特征个力学特征第十八页，编辑于星期一：十四点 二分。第十八页，编辑于星期四：二十点 三十五分。11如如图图335所示，在光滑的水平面上，所示，在光滑的水平面上，A、B两两物体的物体的质质量量mA2mB，A物与物与轻质弹轻质弹簧相簧相连连，弹弹簧的簧的另一端固定在另一端固定在竖竖直直墙墙上，开始上，开始时时，弹弹簧簧处处于自由状于自由状态态，当物体当物体B沿水平向左运沿水平向左运动动，使，使弹弹簧簧压缩压缩到最短到最短时时，A、B两物体两物体间间作用力作用力为为F，则弹则弹簧簧给给A物体的作用力的大物体的作用力的大小小为为

19、()AF B2F C3F D4F第十九页，编辑于星期一：十四点 二分。第十九页，编辑于星期四：二十点 三十五分。解析：解析：对对B由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得FmBa对对A、B整体由牛顿第二定律得整体由牛顿第二定律得F弹弹(mAmB)amA2mB由由得：得：F弹弹3F，所以选项，所以选项C正确正确答案：答案：C第二十页，编辑于星期一：十四点 二分。第二十页，编辑于星期四：二十点 三十五分。【例例2】如如图图336所所示示，一一辆辆卡卡车车后后面面用用轻轻绳绳拖拖着着质质量为量为m的物体的物体A，A与地面的摩擦不计与地面的摩擦不计(1)当卡车以当卡车以a1 g的加速度运动时的加速度运动时，绳

20、的拉力绳的拉力为为 mg，则则A对地面的压力为多大对地面的压力为多大？(2)当卡车的加速度当卡车的加速度a2g时，绳的拉力为多大时，绳的拉力为多大？第二十一页，编辑于星期一：十四点 二分。第二十一页，编辑于星期四：二十点 三十五分。解析：解析：(1)卡卡车和车和A的加速度一致由图知绳的拉力的分力使的加速度一致由图知绳的拉力的分力使A产生了加速度，产生了加速度，故有：故有：设地面对设地面对A的弹力为的弹力为FN，则有，则有FNmg 由牛顿第三定律得：由牛顿第三定律得：A对地面的压力为对地面的压力为 mg.第二十二页，编辑于星期一：十四点 二分。第二十二页，编辑于星期四：二十点 三十五分。(2)设

21、设地地面面对对A弹弹力力为为零零时时，物物体体的的临临界界加加速速度度为为a0，则则a0gcot g，故故当当a2ga0时，物体已飘起，此时物体所受合力为时，物体已飘起，此时物体所受合力为mg，则由三角形知识可知，拉力，则由三角形知识可知，拉力F2答案：答案：第二十三页，编辑于星期一：十四点 二分。第二十三页，编辑于星期四：二十点 三十五分。21如如图图337所所示示，在在光光滑滑水水平平面面上上叠叠放放着着A、B两两物物体体，已已知知mA6 k kg、mB2 k kg，A、B间间动动摩摩擦擦因因数数0.2，在在物物体体A上上系系一一细细线线，细细线线所所能能承承受受的的最最大大拉力是拉力是2

22、0 N，现现水平向右拉水平向右拉细线细线，g取取10 m/s2，则则()A当拉力当拉力F12 N时时，A静止不静止不动动B当拉力当拉力F12 N时时，A相相对对B滑滑动动C当拉力当拉力F16 N时时，B受受A的摩擦力等于的摩擦力等于4 ND无无论论拉力拉力F多大，多大，A相相对对B始始终终静止静止第二十四页，编辑于星期一：十四点 二分。第二十四页，编辑于星期四：二十点 三十五分。解析：解析：设设A、B共同运动时的最大加速度为共同运动时的最大加速度为amax，最大拉力为，最大拉力为Fmax对对B：mAgmBamaxamax 6 m/s2对对A、B：Fmax(mAmB)amax48 N当当FFma

23、x48 N时，时，A、B相对静止相对静止第二十五页，编辑于星期一：十四点 二分。第二十五页，编辑于星期四：二十点 三十五分。因为地面光滑，故因为地面光滑，故A错，当错，当F大于大于12 N而小于而小于48 N时，时，A相对相对B静止，静止，B错错当当F16 N时，其加速度时，其加速度a2 m/s2对对B：Ff4 N，故，故C对对因为细线的最大拉力为因为细线的最大拉力为20 N，所以，所以A、B总是相对静止，总是相对静止，D对对答案：答案：CD第二十六页，编辑于星期一：十四点 二分。第二十六页，编辑于星期四：二十点 三十五分。【例【例3】如如图图338所示，光滑水平面上放着所示，光滑水平面上放着

24、质质量分量分别为别为m和和2m的的木木块块各两个，其中两个各两个，其中两个质质量量为为m的木的木块间块间用一不可伸用一不可伸长长的的轻绳轻绳相相连连，木，木块间块间的最大静摩擦力是的最大静摩擦力是mg.现现用水平拉力用水平拉力F拉其中一个拉其中一个质质量量为为2m的木的木块块，使四个木，使四个木块块以同一加速度运以同一加速度运动动，则轻绳对则轻绳对m的最大拉力的最大拉力为为()第二十七页，编辑于星期一：十四点 二分。第二十七页，编辑于星期四：二十点 三十五分。解解析析：由由于于四四个个木木块块以以同同一一加加速速度度运运动动，可可以以把把四四个个木木块块看看做做整整体体，由由牛牛顿顿第第二二定

25、定律可得律可得F(m2mm2m)a当当右右边边木木块块间间的的摩摩擦擦力力达达到到最最大大时时，轻轻绳绳中中拉拉力力最最大大，设设最最大大拉拉力力为为FT，隔隔离离右右边边上上面的木块，由牛顿第二定律可得面的木块，由牛顿第二定律可得mgFTma隔离右边下面的木块，由牛顿第二定律可得隔离右边下面的木块，由牛顿第二定律可得Fmg2ma联立上述三式解得轻绳对联立上述三式解得轻绳对m的最大拉力的最大拉力FT mg，正确选项为，正确选项为B.答案：答案：B第二十八页，编辑于星期一：十四点 二分。第二十八页，编辑于星期四：二十点 三十五分。选择选择隔离的研究隔离的研究对对象象时时，一定要，一定要选择选择受

26、力确定的物体，不要受力确定的物体，不要选择选择受力不确定的物体，受力不确定的物体，此此题题中由于左中由于左边边木木块块之之间间的摩擦力尚未达到最大，因此不能隔离左的摩擦力尚未达到最大，因此不能隔离左边边的木的木块块作作为为研研究究对对象象第二十九页，编辑于星期一：十四点 二分。第二十九页，编辑于星期四：二十点 三十五分。31如如图图339所示，在光滑的水平面上放着所示，在光滑的水平面上放着紧紧靠在靠在一起的一起的A、B两物体，两物体，B的的质质量是量是A的的2倍，倍，B受到向右的受到向右的恒力恒力FB2 N，A受到的水平力受到的水平力FA(92t)N(t的的单单位是位是s)从从t0开始开始计时

27、计时，则则()第三十页，编辑于星期一：十四点 二分。第三十页，编辑于星期四：二十点 三十五分。AA物体在物体在3 s末末时时刻的加速度是初始刻的加速度是初始时时刻的刻的 倍倍Bt4 s后，后，B物体做匀加速直物体做匀加速直线线运运动动Ct4.5 s时时，A物体的速度物体的速度为为零零Dt4.5 s后，后，A、B的加速度方向相反的加速度方向相反第三十一页，编辑于星期一：十四点 二分。第三十一页，编辑于星期四：二十点 三十五分。解解析析：对对于于A、B整整体体根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律有有FAFB(mAmB)a，开开始始时时合合力力为为11 N,3秒秒末末合合力力为为5 N，故故A正正确确设

28、设A、B间间的的作作用用力力为为FN，则则对对B进进行行分分析析，由由牛牛顿顿第第二二定定律律可可得得FNFBmBa，解解得得FN N当当t4 s时时，FN0，A、B两两物物体体开开始始分分离离，此此后后B做做匀匀加加速速直直线线运运动动，故故B正正确确；而而A做做加加速速度度逐逐渐渐减减小小的的加加速速运运动动，当当t4.5 s时时，A物物体体的的加加速速度度为为零零而而速速度度不不为为零零，故故C错错误误t4.5 s后后，A所受合外力反向，即所受合外力反向，即A、B的加速度方向相反，故的加速度方向相反，故D正确正确当当t4 s时，时，A、B的加速度均为的加速度均为a .综上所述，选项综上所述，选项A、B、D正确正确答案：答案：ABD点击此处进入点击此处进入 作业手册作业手册第三十二页，编辑于星期一：十四点 二分。第三十二页，编辑于星期四：二十点 三十五分。