资源简介 (共42张PPT)第3节牛顿运动定律的应用(二)一、运动学的图像问题1.已知物体的运动图像,求解物体的受力情况.2.已知物体的受力图像,求解物体的运动情况.3.特别注意图像中的一些特殊点,如图线与横、纵坐标轴的交点,图线的转折点,两图线的交点等所表示的物理意义.注意图线的斜率、图线与坐标轴所围图形面积的物理意义.二、连接体加速度1.两个或两个以上相互作用的物体组成的具有相同_________的整体叫连接体.如几个物体叠放在一起,或并排挤放在一起,或用绳子、细杆等连在一起.2.处理连接体问题的方法.外力(1)整体法:把整个系统作为一个研究对象来分析的方法.不必考虑系统内力的影响,只考虑系统受到的________.(2)隔离法:把系统中的各个部分(或某一部分)隔离,作为一个单独的研究对象来分析的方法.此时系统的内力就有可能成为该研究对象的外力,在分析时要特别注意.【基础自测】1.一物体在多个力的作用下处于静止状态,如果仅使其中某个力的大小逐渐减小到零,然后又从零逐渐恢复到原来大小(在上述过程中,此力的方向一直保持不变),那么如图所示的 v-t 图像中,符合此过程中物体运动情况的可能是()ABCD答案:D2.一物体静止在光滑水平面上,从 0 时刻起,受到的水平外力F 如图所示,以向右运动为正方向,物体质量为 1.25 kg,则下列说法正确的是()A.2 s 时物体回到出发点B.3 s 时物体的速度大小为 4 m/sC.第 3 s 内物体的位移为 4 mD.前 2 s 内物体的平均速度为 0答案:B3.如图,小车以加速度 a 向右匀加速运动,车中小球质量B.m(a+g)D.ma为 m,则线对球的拉力大小为( )C.mg答案:A4.如图所示,质量为 2m 的物块 A 与水平地面间的动摩擦因数为μ,质量为 m 的物块 B 与地面的摩擦不计,在大小为 F的水平推力作用下,A、B 一起向右做加速运动,则 A 和 B 之间的作用力大小为()A.μmg3B.2μmg32F-4μmgC.3F-2μmgD.3答案:D热点 1 牛顿第二定律的图像问题[热点归纳]1.明确常见图像的意义,如下表.v t 图像 根据图像的斜率判断加速度的大小和方向,进而根据牛顿第二定律求解合外力F-a 图像 首先要根据具体的物理情景,对物体进行受力分析,然后根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数关系式,根据函数关系式结合图像,明确图像的斜率、截距或面积的意义,从而由图像给出的信息求出未知量a-t 图像 要注意加速度的正负,正确分析每一段的运动情况,然后结合物体受力情况根据牛顿第二定律列方程F-t 图像 要结合物体受到的力,根据牛顿第二定律求出加速度,分析每一时间段的运动性质(续表)2.图像类问题的实质是力与运动的关系问题,以牛顿第二定律F=ma 为纽带,理解图像的种类,图像的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义.运用图像解决问题一般包括两个角度:(1)用给定图像解答问题.(2)根据题意作图,用图像解答问题.在实际的应用中要建立物理情景与函数、图像的相互转换关系.【典题 1】(多选,2021 年广东揭阳质检)如图甲所示,一个质量为 3 kg 的物体放在粗糙水平地面上,从零时刻起,物体在水平力 F 作用下由静止开始做直线运动.在 0~3 s 时间内物体的加速度 a 随时间 t 的变化规律如图乙所示,则()甲乙A.0~1 s 和 2~3 s 内物体加速度方向相同B.F 的最大值为 12 NC.3 s 末物体的速度最大,最大速度为 8 m/sD. 在 0 ~1 s 内物体做匀加速运动,2 ~3 s 内物体做匀减速运动答案:AC思路导引滑动摩擦力恒定,加速度最大时,合外力最大,拉力最大,由于本题摩擦力未知,拉力 F 的最大值得不到具体数据,得到拉力的关系式后定性分析判断 B 选项的正误.【迁移拓展】(多选,2024 年广东深圳一模)如图所示,一顶端带有挡板 P,表面粗糙的斜面固定在水平面上,滑块以速度 v0冲上斜面,t1时刻滑到斜面顶端与挡板P发生碰撞,碰撞时间极短,碰撞前后速度大小不变,方向相反.滑块的加速度为 a,速度为 v,运动时间为t,以沿斜面向上为正方向.在斜面上运动的过程中,其v-t 图像或 a-t 图像可能正确的有()ABCD解析:以向上为正方向,由于接触面粗糙,受力分析可知,答案:ACD向上运动时,以加速度a1=gsin θ+μgcos θ进行减速,碰撞后向下运动,有三种情况:①若μmgcos θ>mgsin θ,则以加速度a2=μgcos θ-gsin θ,向下减速,可能减到零,也可能减不到零,其中a2热点 2 动力学的连接体问题[热点归纳]1.两个或两个以上相互作用的物体组成的系统统称连接体,连接体问题是高考中的常考点.命题特点如下:(1)通过轻绳、轻杆、轻弹簧关联:一般考查两物体或多物体的平衡或共同运动,要结合绳、杆、弹簧特点分析.(2)两物块叠放:叠放问题一般通过摩擦力的相互作用关联,考查共点力平衡或牛顿运动定律的应用.(3)通过滑轮关联:通过滑轮关联的两个或多个物体组成的系统,一般是物体加速度大小相同、方向不同,可分别根据牛顿第二定律建立方程,联立求解.2.解决连接体问题的两种方法考向 1 加速度相同的连接体【典题 2】(2023 年北京卷)如图所示,在光滑水平地面上,两相同物块用细线相连,两物块的质量均为 1 kg,细线能承受的最大拉力为 2 N.若在水平拉力 F 作用下,两物块一起向右做)匀加速直线运动.则 F 的最大值为(A.1 NB.2 NC.4 ND.5 N解析:对两物块整体做受力分析有 F=2ma,再对于后面的物块有 FTmax=ma,FTmax=2 N,联立解得 F=4 N,C正确.答案:C考向 2 加速度大小相同方向不同的连接体【典题3】(2024 年全国甲卷)如图,一轻绳跨过光滑定滑轮,绳的一端系物块 P,P置于水平桌面上,与桌面间存在摩擦;绳的另一端悬挂一轻盘(质量可忽略),盘中放置砝码.改变盘中砝码总质量 m,并测量 P 的加速度大小 a,得到 a-m 图像.重力加速度大小为 g.在下列 a-m 图像中,可能正确的是()ABCD解析:设 P 的质量为 M,P 与桌面的动摩擦力为 f;以 P 为对象,根据牛顿第二定律可得 T-f=Ma,以盘和砝码为对象,根据知,a-m 不是线性关系,AC 错误;可知当砝码的重力小于物块 P最大静摩擦力时,物块和砝码静止,加速度为 0,当砝码重力大于f 时,才有一定的加速度,当 m 趋于无穷大时,加速度趋近等于 g,C 错误,D 正确.答案:D思路导引本题与牛顿第二定律实验中的一个考点一致:当m M 时,加速度与 m 成正比,不满足此条件时,加速度随着 m的增加而增加,是正相关,但不能表示成正比,当 M 可以忽略时,m的加速度为重力加速度,结合实际情况,加速度只能无限接近重力加速度,但不可能等于重力加速度.,重力加速度大小为考向 3 加速度大小方向均不同的连接体【典题 4】(多选,2023 年安徽合肥模拟)如图所示,质量为 M、倾角为 30°的斜面体置于水平地面上,一轻绳绕过两个轻质滑轮连接着固定点P和物体B,两滑轮之间的轻绳始终与斜面平行,物体 A、B 的质量分别为 m、2m,A 与斜面间的动摩擦因数为g,将 A、B 由静止释放,在B下降的过程中(物体 A 未碰到滑轮),斜面体静止不动.下列说法正确的是()解析:由于相同时间内物体 B 通过的位移是物体 A 通过的位移的两倍,则物体 B 的加速度是物体 A 的加速度的两倍;设物体A 的加速度为 a,则 B 的加速度为 2a;设物体 A、B 释放瞬间,轻绳的拉力为 T,根据牛顿第二定律得2T-mgsin 30°-μmgcos 30°A 正确,B 错误;物体 B 下降过程中,对斜面体、A、B 整体,水平方向根据牛顿第二定律得 Tcos 30°-f=macos 30°,解得地面对答案:AC动力学中的临界极值问题[热点归纳]1.临界或极值条件的标志.(1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,表明题述的过程存在临界点.(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“起止点”,而这些起止点往往就对应临界状态.(3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述的过程存在极值,这个极值点往往是临界点.(4)若题目要求“最终加速度”“稳定速度”等,即求收尾加速度或收尾速度.临界状态 临界条件速度达到最大 物体所受的合外力为零两物体刚好分离 两物体间的弹力 FN=0绳刚好被拉直 绳中张力为零绳刚好被拉断 绳中张力等于绳能承受的最大拉力2.几种临界状态和其对应的临界条件如下表所示.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3.处理临界问题的三种方法.模型一 动力学中的临界问题【典题 5】(2023 年福建厦门开学考)如图所示,在光滑水平地面上有一个质量M=2 kg、倾角θ=37°的光滑斜劈A,在钉在劈端的钉子上系着一条轻线,线下端拴着一个质量 m=1 kg 的小球 B.用图示方向的水平恒力 F 拉斜劈,已知重力加速度大小为g 取 10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.(计算结果可保留分数、根号)(1)若 B 与 A 之间恰好无挤压时,求 B 的加速度大小以及拉力F 的大小.(2)若 F=24 N,求此时绳对球的拉力大小.(3)若 F=45 N,求此时绳对球的拉力大小.解:(1)当小球与斜劈之间恰好无挤压时,对小球受力进行正交分解,可得 T sin θ=mg,T cos θ=ma解得 a=403m/s2对整体有 F=(m+M)a解得此时拉力 F 的大小 F=40 N.(2)因为 F=24 N<40 N,小球没脱离斜面,根据平衡条件得Tsin 37°+FNcos 37°=mg根据牛顿第二定律得Tcos 37°-FNsin 37°=maF=(m+M)a解得此时绳对球的拉力大小 T=12.4 N.(3)因为 F=45 N>40 N小球与斜面间无弹力,对整体有 F=(m+M)a模型二 动力学中的极值问题【典题 6】如图所示,一质量 m=0.4 kg 的小物块,以v0=2 m/s 的初速度在与斜面成某一夹角的拉力 F 作用下,沿斜面向上做匀加速运动,经 t=2 s 的时间物块由 A 点运动到 B 点,A、B 之间的距离 L=10 m.已知斜面倾角θ=30°,物块与斜面之间的(1)求物块加速度的大小及到达 B 点时速度的大小.(2)拉力 F 与斜面夹角为多大时,拉力 F 最小?拉力 F 的最小值是多少?解:(1)设物块加速度的大小为 a,到达 B点时速度的大小为 v,由运动学公式得v=v0+at ②联立①②式,代入数据得a=3 m/s2 ③v=8 m/s. ④(2)设物块所受支持力为 FN,所受摩擦力为 Ff,拉力 F 与斜面间的夹角为α,受力分析如图所示,由牛顿第二定律得Fcos α-mgsin θ-Ff=ma ⑤Fsin α+FN-mgcos θ=0 ⑥又 Ff=μFN ⑦联立⑤⑥⑦式得F=mg(sin θ+μcos θ)+macos α+μsin α⑧由数学知识得由⑧⑨式可知对应最小 F 的夹角α=30° ⑩联立③⑧⑩式,代入数据得 F 的最小值为 展开更多...... 收起↑ 资源预览