《高考備考指南 物理 》課件-能力課　牛頓運動定律的綜合應用

直線運動的研究第三章

能力課牛頓運動定律的綜合應用(本能力對應系統(tǒng)用書P57)欄目導航01題點各個擊破題點各個擊破1命題點一牛頓第二定律的圖像問題［師生共研類］1.常見的圖像常見的圖像有v－t圖像，a－t圖像，F－t圖像，F－a圖像等.2.圖像間的聯系加速度是聯系v－t圖像與F－t圖像的橋梁.3.圖像的應用(1)已知物體在運動過程中所受的某個力隨時間變化的圖像，要求分析物體的運動情況.(2)已知物體在運動過程中速度、加速度隨時間變化的圖像，要求分析物體的受力情況.4.解答圖像問題的策略(1)弄清圖像中坐標軸、斜率、截距、交點、拐點、面積的物理意義.(2)應用物理規(guī)律列出與圖像對應的函數方程式，進而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關系，以便對有關物理問題做出準確判斷.例1

(多選)(2023年全國甲卷)用水平拉力使質量分別為m甲、m乙的甲、乙兩物體在水平桌面上由靜止開始沿直線運動，兩物體與桌面間的動摩擦因數分別為μ甲和μ乙.甲、乙兩物體運動后，所受拉力F與其加速度a的關系圖線如圖所示.由圖可知(

)A.m甲＜m乙

B.m甲＞m乙C.μ甲＜μ乙 D.μ甲＞μ乙【解析】根據牛頓第二定律有F－μmg＝ma，整理后有F＝ma＋μmg，則可知F－a圖像的斜率為m，縱截距為μmg，則由題圖可看出，m甲＞m乙，μ甲m甲g＝μ乙m乙g，則μ甲＜μ乙，故B、C正確.BC

1.(2023年廣東二模)蹦床是一種體操項目；如圖，某次運動員從最高點自由下落，觸網后繼續(xù)向下運動至最低點.若忽略空氣阻力，取最高點為坐標原點，豎直向下為正方向.下列圖像能大致反映運動員從最高點到最低點的過程中，其加速度a隨豎直位移y變化情況的是(

)A

B

C

DB

2.(2023年廣東二模)如圖甲所示為麗江古城古老的住宅樓和萬古樓，萬古樓的“飛檐”屋頂是中國傳統(tǒng)建筑的重要表現之一.現把住宅樓和萬古樓的屋頂分別看成平直軌道ABC及彎曲軌道ADC，如圖乙所示.一顆松果(可看成質點)從A點由靜止開始分別沿兩軌道滑下到C點，不計阻力，選項中速率v－t圖像可能正確的是(

)C

【解析】根據牛頓第二定律松果沿平直軌道ABC做勻加速直線運動，沿彎曲軌道ADC運動過程中，加速度逐漸減小，且先大于勻加速運動加速度，后小于勻加速運動的加速度.v－t圖像斜率等于加速度，C正確.命題點二動力學中的連接體問題［師生共研類］1.由兩個或多個物體相連組成的物體系統(tǒng)稱為連接體，連接體問題是高考中的常考點.命題特點如下：(1)通過輕繩、輕桿、輕彈簧連接：一般考查兩物體或多物體的平衡或共同運動，要結合繩、桿、彈簧特點分析.(2)兩物塊疊放：疊放問題一般通過摩擦力的相互作用關聯，考查共點力平衡或牛頓運動定律的應用.(3)通過滑輪連接：通過滑輪關聯的，由兩個或多個物體組成的系統(tǒng)，一般是物體加速度大小相同、方向不同，可分別根據牛頓第二定律建立方程，聯立求解.2.解決連接體問題的兩種方法例2如圖甲所示，足夠高的水平長桌面上，

P點左邊光滑，右邊粗糙，物塊A在砝碼B的拉動下從桌面左端開始運動，其v－t圖像如圖乙所示，已知砝碼質量為0.10kg，重力加速度g取10m/s2，求：(1)物塊A的質量.(2)物塊A與P點右邊桌面間的動摩擦因數.

1.物體A放在豎直彈簧上并保持靜止.現將物體B輕放在物體A上，在之后的運動過程中，彈簧一直處于彈性限度內.下列說法正確的是(

)

A.B剛放上去的瞬間，B對A的壓力大小等于B的重力大小B.在A、B向下運動的過程中，速度最大時加速度也最大C.在A、B向下運動的過程中，B一直處于失重狀態(tài)D.在A、B向下運動的過程中，B對A的壓力一直增大D

A

3.(2023年泉州模擬)如圖，水平桌面上有一薄板，薄板上擺放著小圓柱體A、B、C，圓柱體的質量分別為mA、mB、mC，且mA＞mB＞mC.用一水平外力將薄板沿垂直BC的方向抽出，圓柱體與薄板間的動摩擦因數均相同，圓柱體與桌面間的動摩擦因數也均相同.則抽出后，三個圓柱體留在桌面上的位置所組成的圖形可能是(

)A

【解析】設圓柱體的質量為m，圓柱體與薄板間的動摩擦因數、圓柱體與桌面間的動摩擦因數均為μ.則在抽薄板的過程中，圓柱體在薄板摩擦力的作用下做加速運動，離開薄板后在桌面摩擦力的作用下做減速運動，根據牛頓第二定律有μmg＝ma，可得加速運動與減速運動時的加速度都為a＝μg.由于圓柱體A先離開薄板，B、C同時后離開薄板，則根據v＝at可知，A離開薄板時的速度小于B、C離開薄板時的速度，同時A加速的位移小于B、C加速的位移.離開薄板后，根據v2＝2ax可知，B、C在桌面上滑動的距離相等，且大于A在桌面上滑動的距離，A正確.命題點三臨界極值問題［師生共研類］1.產生臨界值和極值的條件(1)兩物體脫離的臨界條件：相互作用的彈力為零，加速度相等.(2)繩子松弛(斷裂)的臨界條件：繩中張力為零(最大).(3)兩物體發(fā)生相對滑動的臨界條件：靜摩擦力達到最大值.(4)加速度最大的條件：合外力最大.(5)速度最大的條件：應通過運動過程分析，很多情況下當加速度為零時速度最大.2.解題方法(1)極限法：首先要正確地進行受力分析和變化過程分析，找出平衡的臨界點和極值點；臨界條件必須在變化中尋找，不能停留在一個狀態(tài)來研究臨界問題，而要把某個物理量推向極端，即極大或極小.(2)數學分析法：分析問題，根據物體的平衡條件寫出物理量之間的函數關系(或畫出函數圖像)，用數學方法求極值(如求二次函數極值、公式極值、三角函數極值).(3)物理分析方法：根據物體的平衡條件，作出力的矢量圖，通過對物理過程的分析，利用平行四邊形定則進行動態(tài)分析，確定最大值與最小值.

A【解析】當滑塊向右運動的加速度為某一臨界值時，斜面對小球的支持力恰好為零，此時小球受到重力和線的拉力的作用，如圖甲所示.根據牛頓第二定律，有FTcos

θ＝ma0，FTsin

θ－mg＝0，其中θ＝45°，解得a0＝g，則知當滑塊向右運動的加速度a＝2g時，小球已“飄”起來了，此時小球的受力情況如圖乙所示，則有FT'cos

α＝m·2g，FT'sin

α－mg＝0，又cos2α＋sin2α＝1，聯立解得FT'＝10

N，A正確.2.一個彈簧豎直放在水平地面上，Q為與輕彈簧上端連在一起的秤盤，P為一重物，已知P的質量M＝10.5kg，Q的質量m＝1.5kg，彈簧的質量不計，勁度系數k＝800N/m，系統(tǒng)處于靜止.如圖所示，現給P施加一個方向豎直向上的力F，使它從靜止開始向上做勻加速運動，已知在前0.2s內，F為變力，0.2s以后，F為恒力.求力F的最大值與最小值.(g取10m/s2)

命題點四牛頓運動定律在傳送帶問題中的應用［師生共研類］1.水平傳送帶問題(1)求解的關鍵在于對物體所受的摩擦力進行正確的分析判斷.物體的速度與傳送帶速度相等的時刻就是物體所受摩擦力發(fā)生突變的時刻.(2)滑塊在水平傳送帶上運動，常見的3種情境.項目圖示滑塊可能的運動情境情境1(1)可能一直加速；(2)可能先加速后勻速情境2(1)v0＞v時，可能一直減速，也可能先減速再勻速；(2)v0＜v時，可能一直加速，也可能先加速再勻速情境3(1)傳送帶較短時，滑塊一直減速到達左端；(2)傳送帶較長時，滑塊還要被傳送帶傳回右端.其中v0＞v返回時速度為v，當v0＜v返回時速度為v02.傾斜傳送帶問題(1)求解的關鍵在于分析清楚物體與傳送帶的相對運動情況，從而確定其是否受到滑動摩擦力作用.當物體速度與傳送帶速度相等時，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變.項目圖示滑塊可能的運動情境情境1(1)可能一直加速；(2)可能先加速后勻速情境2(1)可能一直加速；(2)可能先加速后勻速；(3)可能先以a1加速后以a2加速情境3(1)可能一直加速；(2)可能先加速后勻速；(3)可能一直減速；(4)可能先以a1加速后以a2加速情境4(1)可能一直加速；(2)可能一直減速；(3)可能先減速后反向加速(2)滑塊在傾斜傳送帶上運動的4種常見情境例4

(多選)如圖所示，傳送帶傾角為α，表面粗糙，以恒定速度v0逆時針運行.一小滑塊從斜面頂端由靜止釋放，運動到斜面底端過程中，其速度隨時間變化關系的圖像可能是(

)AC

【解析】物塊靜止釋放，相對于傳送帶向上運動，受沿斜面向下的摩擦力，先向下加速，加速度a1＝gsin

α＋μgcos

α，加速到傳送帶速度時，若有mgsin

α≤μmgcos

α

，則物塊和傳送帶保持相對靜止，一起勻速，A正確；若mgsin

α＞μmgcos

α，則物塊和傳送帶不能保持相對靜止，物塊繼續(xù)加速，加速度為a2＝gsin

α－μgcos

α，但a2＜a1，C正確，D錯誤；物塊只可能存在上述兩種情形，不可能出現減速的情形，B錯誤.1.(多選)地鐵安檢機通過傳送帶將被檢物品從安檢機一端傳送到另一端，其過程可簡化為如圖所示的情況.設傳送帶速度恒為v0

，質量為m的被檢物品與傳送帶的動摩擦因數為μ，被檢物品無初速度放到傳送帶A端.若被檢物品可視為質點，其速度為v、加速度為a、摩擦力的功率為Pf

、與傳送帶的位移差的大小為Δx，重力加速度為g，則下列圖像中可能正確的是(

)AD

2.(2023年日照模擬)如圖甲所示，一水平傳送帶沿順時針方向旋轉，將一可視為質點的質量m＝2kg的小物塊從傳送帶左端A處以某一初速度釋放，t＝3s時恰好到達右端B處.小物塊從A端運動到B端的速度－時間圖像如圖乙所示.重力加速度g取10m/s2.求：(1)物體與傳送帶之間的動摩擦因數和AB間的距離；(2)小物塊從A端運動到B端的過程中，系統(tǒng)因摩擦所產生的熱量.

3.隨著電子商務的迅速發(fā)展，對物流的需求急速增加.如圖是物流運輸過程中卸貨的傳送裝置示意圖，水平部分AB和傾斜部分BC的長度均為2

m，BC部分與水平面之間的夾角θ＝37°.傳送帶以v＝1m/s的速度沿順時針方向勻速運轉，把包裹輕放到水平傳送帶A端，包裹經過B端前后速度大小不變且不脫離傳送帶.已知包裹與傳送帶間的動摩擦因數為0.5，包裹放上后傳送帶速度不變.重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：(1)包裹到達B端時速度的大?。?2)包裹從A端傳送到C端所需的時間.

命題點五牛頓運動定律在滑塊和滑板問題中的應用［師生共研類］1.“滑塊—滑板”模型問題的分析思路2.設滑塊與木板間動摩擦因數μ1，木板與地面間動摩擦因數μ2

續(xù)表例5如圖所示，一足夠長、質量M＝1kg的木板靜止在粗糙的水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數μ1＝0.1，一個質量m＝1kg、大小可以忽略的鐵塊被放在木板的右端，鐵塊與木板間的動摩擦因數μ2＝0.4，假設最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等，g取10m/s2.若對鐵塊施加一個大小從零開始連續(xù)增加的水平向左的力F，則下列說法正確的是(

)

A.鐵塊與木板之間摩擦力的最大值為2NB.木板與地面之間摩擦力的最大值為4NC.當F≤6N時，M、m相對靜止D.當F＞6N時，鐵塊受到的摩擦力大小為2NC

【解析】鐵塊與木板之間的摩擦力的最大值為f2max＝μ2mg＝4

N，A錯誤.木板與地面間的摩擦力的最大值為f1max＝μ1(M＋m)g＝2

N，B錯誤.當F≤2

N時，木板和鐵塊相對地面靜止且f＝F.當F＞2

N且木板和鐵塊一起相對地面做加速運動時，設此時系統(tǒng)的加速度為a，根據牛頓第二定律，對整體有F－μ1(M＋m)g＝(M＋m)a，對鐵塊有F－f2max＝ma，可得F＝6

N，從此關系式可以看出：當2

N＜F≤6

N時，M、m相對靜止；當F＞6

N時，鐵塊受到的摩擦力為滑動摩擦力，大小為4

N，C正確，D錯誤.1.一足夠長的木板在水平地面上向右運動，在t＝0時刻將一相對于地面靜止的小物塊輕放到木板的右端如圖甲所示，之后木板運動的v－t圖像如圖乙所示.則小物塊運動的v－t圖像可能是(

)D

【解析】根據木板運動的v－t圖像可知，物塊先加速，與木板共速后，再一起減速，且減速加速度相同，即圖像斜率相同.2.如圖所示，在豎