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1、2021届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练专题08 牛顿运动定律的综合应用【专题导航】目录热点题型一动力学两类基本问题1类型一 已知受力情况求运动情况1类型二 已知运动情况求受力情况3热点题型二动力学中的图象问题5类型一 动力学中的vt图象。6类型二 动力学中的Fx图象7类型三 动力学中的Ft图象。8类型四 动力学中的aF图象8热点题型三 动力学中的连接体问题10热点题型四 动力学中的临界和极值问题的分析方法13类型一、叠加体系统临界极值问题14类型二、运动类临界极值问题15热点题型五 动力学方法分析多过程问题17【题型归纳】热点题型一动力学两类基本问题【题型要点】两类动力学问题(1)已
2、知物体的受力情况求物体的运动情况。(2)已知物体的运动情况求物体的受力情况。【规律方法】解决两类基本问题的方法以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下：类型一 已知受力情况求运动情况【例1】如图所示，某次滑雪训练，运动员站在水平雪道上第一次利用滑雪杖对雪面的作用获得水平推力F84 N而从静止向前滑行，其作用时间为t11.0 s，撤除水平推力F后经过t22.0 s，他第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力，作用距离与第一次相同。已知该运动员连同装备的总质量为m60 kg，在整个运动过程中受到的滑动摩擦力大小恒为Ff12 N，求：(1)第一次利用滑雪杖对雪
3、面作用获得的速度大小及这段时间内的位移；(2)该运动员(可视为质点)第二次撤除水平推力后滑行的最大距离。【变式1】如图所示，一质量为1 kg的小球套在一根固定的直杆上，直杆与水平面夹角为30。现小球在F20 N的竖直向上的拉力作用下，从A点静止出发向上运动，已知杆与球间的动摩擦因数为，g取10 m/s2。试求：(1)小球运动的加速度大小；(2)若F作用1.2 s后撤去，求小球上滑过程中距A点最大距离。类型二 已知运动情况求受力情况【例2】2017年12月17日上午10时34分，由机长吴鑫、试飞员徐远征驾驶的C919第二架客机，从浦东国际机场第四跑道起飞。飞机完成预定试飞科目后于12时34分安全
4、返航着陆。对起飞BC段和降落DE段过程进行观察，模型示意图如图所示，记录数据如下表，如将起飞后BC段和降落前DE段均简化成匀变速直线运动。(取g10 m/s2)运动过程运动时间运动状态起飞BC段10时34分10时54分初速度v0170节88 m/s末速度v253节130 m/s降落DE段12时9分12时34分着陆时的速度vt140节72 m/s(1)求C919匀加速运动过程中加速度大小a1及位移大小x1；(2)求C919匀减速运动过程中所受合力大小与重力的比值；(3)试比较上述两个过程中飞机对飞行员的力与飞行员自身重力的大小关系。(只写出结果即可，不需论述理由)【变式2】在风洞实验室中进行如图
5、所示的实验。在倾角为37的固定斜面上，有一个质量为1 kg的物块，在风洞施加的水平恒力F作用下，从A点由静止开始运动，经过1.2 s到达B点时立即关闭风洞，撤去恒力F，物块到达C点时速度变为零，通过速度传感器测得这一过程中物块每隔0.2 s的瞬时速度，表给出了部分数据：t/s0.00.20.40.61.41.61.8v/(ms1)0.01.02.03.04.02.00.0已知：sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2。求：(1)A、C两点间的距离；(2)水平恒力F的大小。【方法总结】两类动力学问题的解题步骤热点题型二动力学中的图象问题【题型要点】1常见图象vt图象、at图象、
6、Ft图象、Fa图象等2题型分类(1)已知物体受到的力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况(3)由已知条件确定某物理量的变化图象【解题规律、方法】解题策略(1)分清图象的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象所反映的物理过程，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)明确能从图象中获得哪些信息：把图象与具体的题意、情景结合起来，应用物理规律列出与图象对应的函数方程式，进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系，以便对有关物
7、理问题作出准确判断类型一 动力学中的vt图象。【例1】(2020潍坊一中摸底)如图甲所示，水平地面上固定一带挡板的长木板，一轻弹簧左端固定在挡板上，右端接触滑块，弹簧被压缩0.4 m后锁定，t0时解除锁定，释放滑块。计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的vt图象如图乙所示，其中Oab段为曲线，bc段为直线，倾斜直线Od是t0时的速度图线的切线，已知滑块质量m2.0 kg，取g10 m/s2，则下列说法正确的是()甲乙A滑块被释放后，先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动B弹簧恢复原长时，滑块速度最大C弹簧的劲度系数k175 N/mD该过程中滑块的最大加速度为35 m/s2【变式1】(2020
8、吉林省实验中学五模)如图甲所示，用一水平外力F拉着一个静止在倾角为的光滑斜面上的物体，F逐渐增大，物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示，若重力加速度g取10m/s2。根据图乙中所提供的信息可以计算出() A物体的重力为2N B斜面的倾角为37C加速度为6m/s2时物体的速度 D物体能静止在斜面上所施加的最小外力为12N类型二 动力学中的Fx图象【例2】 (2018全国卷，15)如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上，使其向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F与x之间关系的
9、图象可能正确的是()类型三 动力学中的Ft图象。【例3】(2020福建三明市质检)水平地面上质量为1 kg的物块受到水平拉力F1、F2的作用，F1、F2随时间的变化如图所示，已知物块在前2 s内以4 m/s的速度做匀速直线运动，取g10 m/s2，则()A物块与地面的动摩擦因数为0.2 B3 s末物块受到的摩擦力大小为3 NC4 s末物块受到的摩擦力大小为1 N D5 s末物块的加速度大小为3 m/s2类型四 动力学中的aF图象【例4】(2020江西四校联考)如图甲所示，用一水平外力F推物体，使其静止在倾角为的光滑斜面上。逐渐增大F，物体开始做变加速运动，其加速度a随F变化的图象如图乙所示。取
10、g10 m/s2。根据图中所提供的信息不能计算出的是()甲乙A物体的质量 B斜面的倾角C使物体静止在斜面上时水平外力F的大小 D加速度为6 m/s2时物体的速度【例4】(2020重庆巴蜀中学模拟)如图所示，质量分别为m、2m的球A、B由轻质弹簧相连后再用细线悬挂在正在竖直向上做匀减速运动的电梯内，细线承受的拉力为F，此时突然剪断细线，在绳断的瞬间，弹簧的弹力大小和小球A的加速度大小分别为()A.gB.g C.g D.g【变式2】(用外力F拉一物体使其做竖直上升运动，不计空气阻力，加速度a随外力F的变化关系如图所示，下列说法正确的是()A物体的质量为 B地球表面的重力加速度为2a0C当a0时，物
11、体处于失重状态 D当aa1时，拉力Fa1热点题型三 动力学中的连接体问题【题型要点】：1.连接体的概念多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆联系)在一起构成的物体系统称为连接体。连接体一般具有相同的运动情况(速度、加速度)。2连接体的类型(1)弹簧连接体(2)物物叠放连接体(3)轻绳连接体(4)轻杆连接体3连接体的运动特点轻绳轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等轻杆轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；轻杆转动时，连接体具有相同的角速度，而线速度与转动半径成正比轻弹簧在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等【解题规律、
12、方法】处理连接体问题的方法整体法的选取原则若连接体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，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度或其他未知量隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离求内力”【例1】(2020山东大学附中二模)如图所示，物块A、B质量相等，在恒
13、力F作用下，在水平面上做匀加速直线运动。若物块与水平面间接触面光滑，物块A的加速度大小为a1，物块A、B间的相互作用力大小为FN1；若物块与水平面间接触面粗糙，且物块A、B与水平面间的动摩擦因数相同，物块B的加速度大小为a2，物块A、B间的相互作用力大小为FN2。则下列说法正确的是()Aa1a2，FN1FN2Ba1a2，FN1FN2Ca1a2，FN1FN2Da1a2，FN1FN2【例2】(多选)(2020保定一模)如图所示，一质量M3 kg、倾角为45的斜面体放在光滑水平地面上，斜面体上有一质量为m1 kg的光滑楔形物体。用一水平向左的恒力F作用在斜面体上，系统恰好保持相对静止地向左运动。重力
14、加速度取g10 m/s2，下列判断正确的是()A系统做匀速直线运动 BF40 NC斜面体对楔形物体的作用力大小为5 N D增大力F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向上运动【方法总结】(1)处理连接体问题时，整体法与隔离法往往交叉使用，一般的思路是先用整体法求加速度，再用隔离法求物体间的作用力。(2)隔离法分析物体间的作用力时，一般应选受力个数较少的物体进行分析。【变式1】(多选)(2020陕西商洛质检)如图所示，在粗糙的水平面上，质量分别为m和M的物块A、B用轻弹簧相连，两物块与水平面间的动摩擦因数均为，当用水平力F作用于B上且两物块共同向右以加速度a1匀加速运动时，弹簧的伸长量为x1；当用同样大小的恒力F沿着倾角为的光滑斜面方向作用于B上且两物块共同以加速度a2匀加速沿斜面向上运动时，弹簧的伸长量为x2，则下列说法中正确的是 ()A若mM，有x1
