(新高考)高考物理一轮复习课件第3章第3讲《牛顿运动定律的综合应用》(含解析)

牛顿运动定律第三章第3讲牛顿运动定律的综合应用主干梳理 对点激活物体系统物体系统之外之外内内加速度加速度系统内系统内临界临界临界临界弹力弹力FN0静摩擦力达到最大值静摩擦力达到最大值它所能承受的最大张力它所能承受的最大张力FT0a0最大最大运动运动受力受力2类型类型多多过过程程问问题题可可根根据据涉涉及及物物体体的的多多少少分分为为单单体体多多过过程程问问题题和和多多体体多多过过程程问题。问题。3综合运用牛顿第二定律和运动学知识解决多过程问题的关键综合运用牛顿第二定律和运动学知识解决多过程问题的关键首首先先明明确确每每个个“子子过过程程”所所遵遵守守的的规规律律，其其次次找找出出它它们们之之间间的的关关联联点点，然后列出然后列出“过程性方程过程性方程”与与“状态性方程状态性方程”。一一 堵点疏通堵点疏通1整体法和隔离法是确定研究对象时常用的方法。整体法和隔离法是确定研究对象时常用的方法。()2应用牛顿第二定律对整体进行分析时，需要分析内力。应用牛顿第二定律对整体进行分析时，需要分析内力。()3轻轻绳绳在在伸伸直直状状态态下下，两两端端的的连连接接体体沿沿绳绳方方向向的的速速度度总总是是相相等等的的。()4相相互互接接触触的的物物体体分分离离时时的的临临界界状状态态是是两两者者没没有有共共同同的的加加速速度度。()二二 对点激活对点激活1.(2020福福建建省省漳漳州州市市二二校校高高三三上上学学期期第第一一次次联联考考)如如图图所所示示，A、B两两个个物物体体叠叠放放在在一一起起，静静止止在在粗粗糙糙水水平平地地面面上上，B与与水水平平地地面面间间的的动动摩摩擦擦因因数数10.1，A与与B之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数20.2。已已知知物物体体A的的质质量量m2 kg，物物体体B的的质质量量M3 kg，重重力力加加速速度度g取取10 m/s2。现现对对物物体体B施施加加一一个个水水平平向向右右的的恒恒力力F，为为使使物物体体A与与物物体体B相相对对静静止止，则则恒恒力力的的最最大大值值是是(物物体体间间的的最最大静摩擦力等于滑动摩擦力大静摩擦力等于滑动摩擦力)()A20 N B.15 N C.10 N D.5 N答案答案 解解析析当当F作作用用在在物物体体B上上，A、B恰恰好好不不相相对对滑滑动动时时，则则A、B间间静静摩摩擦擦力力达达到到最最大大值值，对对物物体体A隔隔离离分分析析，根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律有有：2mgma；对对整整体体，根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律有有：Fmax1(mM)g(mM)a；联联立立并并代代入入数据解得：数据解得：Fmax15 N，故，故B正确，正确，A、C、D错误。错误。解析解析 2.在在探探索索测测定定轨轨道道中中人人造造天天体体的的质质量量的的方方法法过过程程中中做做了了这这样样的的一一个个实实验验：用用已已知知质质量量为为m1的的宇宇宙宙飞飞船船去去接接触触正正在在轨轨道道上上运运行行的的火火箭箭组组(后后者者的的发发动动机机已已熄熄灭灭)。接接触触后后，开开动动宇宇宙宙飞飞船船的的推推进进器器，使使飞飞船船和和火火箭箭组组共共同同加加速速，如如图图所所示示。推推进进器器的的平平均均推推力力为为F，开开动动时时间间为为t，测测出出飞飞船船和和火火箭箭组组的的速速度变化是度变化是v，求火箭组的质量，求火箭组的质量m2。答案答案 解析解析 考点细研 悟法培优1连接体的类型连接体的类型(1)弹簧连接体弹簧连接体(2)物物叠放连接体物物叠放连接体(3)物物并排连接体物物并排连接体(4)轻绳连接体轻绳连接体(5)轻杆连接体轻杆连接体2连接体的运动特点连接体的运动特点(1)轻绳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。轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等。(2)轻轻杆杆轻轻杆杆平平动动时时，连连接接体体具具有有相相同同的的平平动动速速度度；轻轻杆杆转转动动时时，连连接接体体具具有有相相同同的的角角速速度度，而而线线速速度度与与转转动动半半径径成成正正比比。一一般般情情况况下下，连连接接体沿杆方向的分速度相等。体沿杆方向的分速度相等。(3)轻轻弹弹簧簧在在弹弹簧簧发发生生形形变变的的过过程程中中，两两端端连连接接体体的的速速度度不不一一定定相相等等；在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等。在弹簧形变最大时，两端连接体的速率相等。3连接体的受力特点连接体的受力特点轻绳、轻弹簧的作用力沿绳或弹簧方向，轻杆的作用力不一定沿杆。轻绳、轻弹簧的作用力沿绳或弹簧方向，轻杆的作用力不一定沿杆。4处理连接体问题的方法处理连接体问题的方法(1)整体法整体法若若连连接接体体内内各各物物体体具具有有相相同同的的加加速速度度，且且不不需需要要求求物物体体之之间间的的作作用用力力，可可以以把把它它们们看看成成一一个个整整体体，分分析析整整体体受受到到的的合合力力，应应用用牛牛顿顿第第二二定定律律求求出出加速度加速度(或其他未知量或其他未知量)。(2)隔离法隔离法若若连连接接体体内内各各物物体体的的加加速速度度不不相相同同，或或者者要要求求出出系系统统内内各各物物体体之之间间的的作作用用力力时时，就就需需要要把把物物体体从从系系统统中中隔隔离离出出来来，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。(3)整体法、隔离法交替运用整体法、隔离法交替运用若若连连接接体体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，应应用用牛牛顿顿第第二二定定律律求求作作用用力力。即即“先先整整体体求求加加速速度度，后后隔隔离离求求内内力力”。若若已已知知物物体体之之间间的的作作用用力力，求求连连接接体体所所受受外外力力，则则“先先隔隔离离求求加加速速度度，后后整整体体求求外力外力”。例例1(2020安安徽徽省省示示范范高高中中名名校校高高三三上上联联考考)如如图图所所示示，置置于于粗粗糙糙水水平平面面上上的的物物块块A和和B用用轻轻质质弹弹簧簧连连接接，在在水水平平恒恒力力F的的作作用用下下，A、B以以相相同同的的加加速速度度向向右右运运动动。A、B的的质质量量关关系系为为mAmB，它它们们与与地地面面间间的的动动摩摩擦擦因因数相同。为使弹簧稳定时的伸长量增大，下列操作可行的是数相同。为使弹簧稳定时的伸长量增大，下列操作可行的是()A仅减小仅减小B的质量的质量B仅增大仅增大A的质量的质量C仅将仅将A、B的位置对调的位置对调D仅减小水平面的粗糙程度仅减小水平面的粗糙程度答案答案 提示：提示：整体。整体。(2)以谁为研究对象求弹簧弹力？以谁为研究对象求弹簧弹力？提示：提示：B。尝试解答尝试解答 尝试解答尝试解答(2)通通过过跨跨过过滑滑轮轮的的绳绳连连接接的的连连接接体体问问题题：若若要要求求绳绳的的拉拉力力，一一般般都都必必须须采采用用隔隔离离法法。绳绳跨跨过过定定滑滑轮轮连连接接的的两两物物体体的的加加速速度度虽虽然然大大小小相相同同但但方方向向不同，故采用隔离法。不同，故采用隔离法。答案答案 解析解析 变变式式12(2020河河北北唐唐山山高高三三上上学学期期第第一一次次联联考考)如如图图所所示示，光光滑滑水水平平面面上上放放置置质质量量分分别别为为m、2m、3m的的三三个个木木块块，其其中中质质量量为为2m和和3m的的木木块块间间用用一一不不可可伸伸长长的的轻轻绳绳相相连连，轻轻绳绳能能承承受受的的最最大大拉拉力力为为T。现现用用水水平平拉拉力力F拉拉其其中中一一个个质质量量为为3m的的木木块块，使使三三个个木木块块以以同同一一加加速速度度运运动动，则则以以下下说法正确的是说法正确的是()A质量为质量为2m的木块受到四个力的作用的木块受到四个力的作用B当当F逐渐增大到逐渐增大到T时，轻绳刚好被拉断时，轻绳刚好被拉断C当当F逐渐增大到逐渐增大到1.5T时，轻绳还不会被拉断时，轻绳还不会被拉断答案答案 解析解析 解析解析 1.基本思路基本思路(1)认认真真审审题题，详详尽尽分分析析问问题题中中变变化化的的过过程程(包包括括分分析析整整体体过过程程中中有有几几个个阶段阶段)。(2)寻找过程中变化的物理量。寻找过程中变化的物理量。(3)探索物理量的变化规律。探索物理量的变化规律。(4)确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系。确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系。2思维方法思维方法极限法极限法把物理问题把物理问题(或过程或过程)推向极端，从而使临界现象推向极端，从而使临界现象(或状态或状态)暴露暴露出来，以达到正确解决问题的目的出来，以达到正确解决问题的目的假设法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假设法解决问题数学法数学法 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例例2如如图图所所示示，质质量量为为M2 kg的的长长木木板板位位于于光光滑滑水水平平面面上上，质质量量为为m1 kg的的物物块块静静止止在在长长木木板板上上，两两者者之之间间的的动动摩摩擦擦因因数数为为0.5。重重力力加加速速度度大大小小为为g10 m/s2，物物块块与与长长木木板板之之间间的的最最大大静静摩摩擦擦力力等等于于两两者者之之间间的的滑动摩擦力。现对物块施加水平向右的力滑动摩擦力。现对物块施加水平向右的力F，下列说法正确的是，下列说法正确的是()A水平力水平力F3 N时，物块时，物块m将保持静止状态将保持静止状态B水平力水平力F6 N时，物块时，物块m将在长木板将在长木板M上滑动上滑动C水平力水平力F7 N时，长木板时，长木板M的加速度大小为的加速度大小为2.5 m/s2D水平力水平力F9 N时，长木板时，长木板M受到的摩擦力大小为受到的摩擦力大小为5 N答案答案 提示：提示：m和和M之间的摩擦力达到最大静摩擦力。之间的摩擦力达到最大静摩擦力。(2)如何求使如何求使m和和M发生相对滑动所对应的临界外力发生相对滑动所对应的临界外力F?提示：提示：先隔离先隔离M再整体分析。再整体分析。尝试解答尝试解答 叠加体系统临界问题的求解思路叠加体系统临界问题的求解思路变变式式21(2020江江西西省省赣赣州州市市十十五五县县市市高高三三上上期期中中)(多多选选)如如图图甲甲所所示示，一一轻轻质质弹弹簧簧的的下下端端固固定定在在水水平平面面上上，上上端端放放置置一一物物体体(物物体体与与弹弹簧簧不不连连接接)，初初始始时时物物体体处处于于静静止止状状态态，现现用用竖竖直直向向上上的的拉拉力力F作作用用在在物物体体上上，使使物物体体开开始始向向上上做做匀匀加加速速运运动动，拉拉力力F与与物物体体位位移移x的的关关系系如如图图乙乙所所示示(g10 m/s2)，下列结论正确的是，下列结论正确的是()A物体的质量为物体的质量为3 kgB弹簧的劲度系数为弹簧的劲度系数为500 N/mC物体的加速度大小为物体的加速度大小为5 m/s2D物体与弹簧分离时，弹簧处于原长状态物体与弹簧分离时，弹簧处于原长状态答案答案 解析解析 变变式式22(2020广广东东省省深深圳圳市市高高三三(下下)第第二二次次调调研研)如如图图所所示示，卡卡车车上上固固定定有有倾倾角角均均为为37的的两两个个光光滑滑斜斜面面体体，匀匀质质圆圆筒筒状状工工件件置置于于两两个个斜斜面面间间。卡卡车车正正以以90 km/h的的速速度度匀匀速速行行驶驶，为为了了保保证证刹刹车车时时工工件件不不与与其其中中任任何何一一个个斜斜面面脱脱离离，则则其其刹刹车车的的最最小小距距离离更更接接近近于于(路路面面能能提提供供足足够够大大摩摩擦擦，sin37