《新课标河南省高考物理总复习讲义第3章加强1讲牛顿运动定律的综合应用》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新课标河南省高考物理总复习讲义第3章加强1讲牛顿运动定律的综合应用（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、加强一讲牛顿运动定律的综合应用考点一 21动力学中整体法与隔离法的应用一、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，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)二、隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各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三、整体法、隔离法的交替运用原则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”1个
2、示范例图331(2012江苏高考)如图331所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f.若木块不滑动，力F的最大值是()A.B.C.(mM)g D.(mM)g【审题指导】(1)木块从两侧均受到向上的摩擦力，且大小相同(2)当夹子与木块两侧的静摩擦力达到最大值时，木块刚要相对夹子滑动，对应拉力F最大【解析】对整个系统应用牛顿第二定律：F(Mm)g(Mm)a对M应用牛顿第二定律：2fMgMa由联立可得：F，故A正确【答案】A整体法与隔离法常涉及的问题类型(1)涉及滑轮的问题：若要求绳的拉力，一般都采用隔离法(2)水平面上的连接体问题
3、：这类问题一般是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度解题时，一般采用先整体、后隔离的方法建立直角坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度(3)斜面体与物体组成的连接体的问题：当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析1个预测例如图332甲所示，质量为M的小车放在光滑的水平面上小车上用细线悬吊一质量为m的小球，Mm.现用一力F水平向右拉小球，使小球和车一起以加速度a向右运动时，细线与竖直方向成角，细线的拉力为T；如图332乙所示，若用一力F水平向左拉小车，使小球和车一起以加速度a向左运动时，细线与竖直方向
4、也成角，细线的拉力为T.则()图332Aaa，TTBaa，TTCaa，TT Daa，TT【解析】对图甲整体分析，由牛顿第二定律得a，对小球受力分析如图(a)所示，因此有FTsin ma，Tcos mg；对图乙小球受力分析如图(b)所示，因此有Tsin ma，Tcos mg，解得TTmg/cos ，agtan ，agtan ，由于Mm，故aa.【答案】B考点二 22动力学中的临界极值问题分析一、临界状态与临界条件当物体的运动从一种状态转变为另一种状态时必然有一个转折点，这个转折点所对应的状态叫做临界状态；在临界状态时必须满足的条件叫做临界条件二、临界或极值条件的标志1有些题目中有“刚好”、“恰好
5、”、“正好”等字眼，明显表明题述的过程存在着临界点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着“起止点”，而这些起止点往往就是临界状态三、临界问题的常用解法1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2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3数学方法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式解出临界条件1个示范例如图333所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为mg，现用水平
6、拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，则拉力F的最大值为()图333AmgB2mgC3mg D4mg【解析】当A、B之间恰好不发生相对滑动时力F最大，此时，对于A物体所受的合外力为mg，由牛顿第二定律知aAg；对于A、B整体，加速度aaAg，由牛顿第二定律得F3ma3mg.【答案】C1个预测例图334如图334所示，一轻质弹簧的一端固定于倾角30的光滑斜面的顶端，另一端系有质量m0.5 kg的小球，小球被一垂直于斜面的挡板挡住，此时弹簧恰好为自然长度现使挡板以恒定加速度a2 m/s2沿斜面向下运动(斜面足够长)，已知弹簧的劲度系数k50 N/m，g取10 m/s2.(1)求小球开始运动时挡板对
7、小球的弹力的大小(2)求小球从开始运动到与挡板分离时弹簧的伸长量(3)判断小球与挡板分离后能否回到原出发点？请简述理由【审题指导】(1)初始时刻，弹簧处于自然长度，小球受重力和挡板的支持力(2)球与挡板分离的临界条件为二者之间作用力恰为零【解析】(1)设小球受挡板的作用力为F1，因为开始时弹簧对小球作用力为零，由牛顿第二定律得：mgsin F1maF11.5 N.(2)设小球受弹簧的拉力为F2，因为小球与挡板分离时，挡板对小球的作用力为零，由牛顿第二定律得：mgsin F2maF21.5 N由胡克定律得：F2kx，x3 cm，(3)小球与挡板分离后不能回到原出发点因为整个过程中挡板对小球的作用
8、力沿斜面向上，小球位移沿斜面向下，挡板对小球做负功，小球和弹簧组成的系统的机械能减小【答案】见解析考点三 23动力学图象问题一、图象的类型1已知物体在一运动过程中所受的某个力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况2已知物体在一运动过程中速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况二、问题的实质是力与运动的关系问题，求解这类问题的关键是理解图象的物理意义，理解图象的轴、点、线、截、斜、面六大功能1个示范例(多选)静止在光滑水平面上的物体，同时受到在同一直线上的力F1、F2作用，F1、F2随时间变化的图象如图335所示，则at图象和vt图象是图中的()图335【解析】由Ft图知，物体所受
9、合力，在0t0时间内均匀减小，在t02t0时间内均匀增大根据牛顿第二定律知A对，B错由速度和加速度的关系知，C对，D错【答案】AC1个预测例质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt图象如图336所示g取10 m/s2，求：图336(1)物体与水平面间的动摩擦因数；(2)水平推力F的大小；(3)010 s内物体运动位移的大小【解析】(1)设物体做匀减速直线运动的时间为t2、加速度为a2，则a22 m/s2设物体所受的摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律，有Ffma2Ffmg联立得0.2.(2)设物体做匀加速直线运动的时间为t1、加速度为a1，则a11
10、m/s2根据牛顿第二定律，有FFfma1联立得Fmgma16 N.(3)根据vt图象围成的面积，得xx1x2(28)6 m84 m46 m.【答案】(1)0.2(2)6 N(3)46 m动力学中的“滑块、滑板组合模型”一、模型特点1上、下叠放两个物体，并且两物体在摩擦力的相互作用下发生相对滑动2常见两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，(1)若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；(2)反向运动时，位移之和等于板长二、解题思路1分析滑块和木板的受力情况，根据牛顿第二定律分别求出滑块和木板的加速度2对滑块和木板进行运动情况分析，找出滑块和木块之间的位移关系或速度关系，建立方程.【规范
11、解答】在力F作用过程中，M和m都做匀加速直线运动，经过t1撤掉力F后，m继续做匀加速运动，M做匀减速运动，当两者达到共同速度时，如果m恰好滑到M的左端，则时间为最短时间，作vt图象如图示设t1时刻撤掉力F，此时，滑块的速度为v2，木板的速度为v1，t2时刻达到最终速度v3，阴影部分的面积为板长L.在0t1的过程中，由牛顿第二定律得：对滑块：mgma2，v2a2t1对木板：FmgMa1，v1a1t1撤去力F后，木板的加速度变为a3，则：mgMa3由vt图象知：L(v1v2)t1(v1v2)(t2t1)(v1v2)t2，v1a3(t2t1)v2a2(t2t1)联立以上各式得：t11 s【答案】1
12、s(2013江苏高考)如图338所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出，砝码的移动很小，几乎观察不到，这就是大家熟悉的惯性演示实验若砝码和纸板的质量分别为m1和m2，各接触面间的动摩擦因数均为，重力加速度为g.图338(1)当纸板相对砝码运动时，求纸板所受摩擦力的大小；(2)要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小； (3)本实验中，m10.5 kg，m20.1 kg，0.2，砝码与纸板左端的距离d0.1 m，取g10 m/s2.若砝码移动的距离超过l0.002 m，人眼就能感知为确保实验成功，纸板所需的拉力至少多大？ 【解析】(1)砝码对纸板的摩擦力f1m1g，桌面
13、对纸板的摩擦力f2(m1m2)g，纸所受的摩擦力ff1f2(2m1m2)g.(2)设砝码的加速度为a1，纸板的加速度为a2，则f1m1a1，Ff1f2m2a2发生相对运动的条件a12(m1m2)g.(3)纸板抽出前，砝码运动距离x1a1t纸板运动的距离x1da2t纸板抽出后，砝码在桌面上运动的距离x2a3t，lx1x2且a1a3，a1t1a3t2，联立以上各式解得F2m1(1)m2g，代入数据求得F22.4 N【答案】(1)(2m1m2)g(2)F2(m1m2)g(3)22.4 N连接体问题1(2014届南京模拟)如图339所示，两块粘连在一起的物块a和b的质量分别为ma和mb，把它放在水平的光滑桌面上现同时给它们施加方向如图所示的推力Fa和拉力Fb.已知FaFb，则a对b的作用力()图339A必为推力B必为拉力C可能为推力，也可能为拉力D不可能为零【解析】该题考查加速度相同的连接体，可采用整体法求加速度、隔离法求相互作用力选整体为研究对象，FaFb(mamb)a，a，选b为研究对象，设作用力为FN，则FNFbmba，FN.由于FaFb，但a、b的质量关系未知，所以FN可能为正，也可能为负故C选项正确【答案】C图象问题2(2013浙江高考)如图33
