《适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习第3单元牛顿运动定律第8讲牛顿第二定律的应用2课件新人教版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《适用于新高考新教材浙江专版2025届高考物理一轮总复习第3单元牛顿运动定律第8讲牛顿第二定律的应用2课件新人教版（97页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第8讲牛顿第二定律的应用2突破命题视角突破命题视角考点一连接体问题考点一连接体问题1.整体法的选取原则及解题步骤(1)当只涉及系统的受力和运动情况而不涉及系统内某些物体的受力和运动情况时,一般采用整体法。(2)运用整体法解题的基本步骤:2.隔离法的选取原则及解题步骤(1)当涉及系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况时,一般采用隔离法。(2)运用隔离法解题的基本步骤:第一步:明确研究对象或过程、状态。第二步:将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从系统或全过程中隔离出来。第三步:画出某状态下的受力图或运动过程示意图。第四步:选用适当的物理规律列方程求解。典例1如图所示,在光滑水平地面上,两相同
2、物块a、b用细线相连,两物块质量均为1kg,细线能承受的最大拉力为2n。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.1nb.2nc.4nd.5nc解析对两物块整体进行受力分析有f=2ma,再对物块a有ftmax=ma,联立解得f=4n,故选c。典例2(2023浙江绍兴春晖中学高三模拟)如图所示,质量为2m和m的滑块a和b置于光滑水平桌面上,连接两滑块的细线通过桌子边缘拉着一个动滑轮,动滑轮下面挂着质量为4m的物块c。已知左右两侧细线互相平行,重力加速度g取10m/s2,不计一切摩擦和动滑轮的质量。现将a、b、c三者同时由静止释放,在滑块a和b滑出桌面之前,下列说
3、法正确的是()a.滑块a和b的速度始终相等b.物块c的机械能在不断增大c.滑块a的加速度大小为3m/s2d.物块c的加速度大小为6m/s2d解析动滑轮两侧细线中拉力大小相等,所以滑块a的加速度小于滑块b的加速度,开始运动后在滑块a和b滑出桌面之前,滑块a的速度始终小于滑块b的速度,故a错误;动滑轮对物块c的拉力做负功,物块c的机械能在不断减小,故b错误;设细线中的拉力大小为ft,对滑块a和b根据牛顿第二定律有ft=2maa=mab,对物块c根据牛顿第二定律有4mg-2ft=4mac,如图所示,根据动滑轮细线端与滑轮端的位移关系有xc=xa (xb-xa),根据运动学公式可知,联立以上各式解得a
4、a=4m/s2,ac=6m/s2,故c错误,d正确。变式练(2023浙江余姚中学期末)如图所示,地面上有一个大台秤,台秤上面放置一个倾角=37、足够长、底面粗糙的斜面,斜面上表面光滑,其上端固定着一个定滑轮,一根轻绳跨过定滑轮,一端固定在一个小车上面,另一端被小车上的人拉住,轻绳与斜面上表面始终保持平行。斜面的质量m=100kg,人的质量m1=60kg,小车的质量m2=40kg,滑轮的质量、滑轮与轻绳间的摩擦均不计。在人拉动轻绳的过程中,人和小车一直保持相对静止沿斜面向上运动,斜面相对台秤静止。g取10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8,当台秤示数为2300n时,下列说法正确的是
5、()a.人的加速度大小a=10m/s2b.轻绳拉力大小为1200nc.小车对人的摩擦力方向沿斜面向下d.小车对人的摩擦力大小为110nd解析根据题意,设小车和人整体竖直方向上对斜面的作用力为f,由平衡条件有f mg=fn,解得f=1300n,由牛顿第三定律可知,斜面对小车和人整体竖直方向上的作用力f=f=1300n,对小车和人整体,竖直方向上,由牛顿第二定律有f-(m1 m2)g=(m1 m2)ay,解得ay=3m/s2,则由几何关系可得,小车的加速度为=5m/s2,故a错误;设轻绳拉力大小为f1,对小车和人整体,由牛顿第二定律有2f1-(m1 m2)gsin=(m1 m2)a,解得f1=55
6、0n,故b错误;设小车对人的摩擦力方向沿斜面向下,大小为ff,由牛顿第二定律,对人有f1-m1sin-ff=m1a,解得ff=-110n,即小车对人的摩擦力方向沿斜面向上,大小为110n,故c错误,d正确。特别提醒加速度不同的连接体问题(1)方法一(常用方法):可以采用隔离法,对隔离对象分别进行受力分析、列方程。(2)方法二(少用方法):可以采用整体法,具体做法如下:牛顿第二定律的形式f合x=m1a1x m2a2x m3a3x f合y=m1a1y m2a2y m3a3y 说明:f合x、f合y指的是整体在x轴、y轴所受的合外力,系统内力不能计算在内;a1x、a2x、a3x、和a1y、a2y、a3
7、y、指的是系统内每个物体在x轴和y轴上相对地面的加速度。考点二临界极值问题考点二临界极值问题(弹力临界弹力临界)临界和极值问题是物理中的常见题型,结合牛顿运动定律求解的也很多,临界是一个特殊的转换状态,是物理过程发生变化的转折点。分析此类问题重在找临界条件,常见的临界条件有:(1)接触与脱离的临界条件:两物体相接触或脱离,临界条件是:弹力fn=0。(2)相对滑动的临界条件:两物体相接触且处于相对静止时,常存在着静摩擦力,则相对滑动的临界条件是:静摩擦力达到最大值。(3)绳子断裂与松弛的临界条件:绳子所能承受的张力是有限度的,绳子断与不断的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力,绳子松弛的临
8、界条件是:ft=0。(4)加速度变化时,速度达到最值的临界条件:当加速度变为零时。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,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着极值,这个极值点往往是临界点。(4)若题目要求“最终加速度”“稳定加速度”等,即求收尾加速度或收尾速度。典例(多选)(2023浙江长兴中学期末)如图所示,在水平地面上有一倾角为、表面光滑的斜面体。在斜面体顶端固定一与
9、斜面垂直的挡板,用质量不计的细线系着一个质量为m的小球。现对斜面体施加一水平方向的外力f,使斜面体做加速度大小为a的匀加速直线运动。已知=30,重力加速度大小为g,则()a.若斜面体以加速度a=g向右加速运动,小球对斜面体的压力为零b.若斜面体以加速度a=g向右加速运动,线中拉力为mgc.当斜面体以加速度a=2g向右加速运动时,线中拉力为mgd.当斜面体以加速度a=2g向左加速运动时,线中拉力为零bcd解析若斜面体以临界加速度向右加速运动,小球对斜面体的压力为零,则小球只受到重力和细线的拉力,将细线拉力正交分解后有tan=,又由牛顿第二定律有a0=,代入数据解得小球刚好离开斜面的临界加速度为a
10、0=g,若斜面体以加速度a=g向右加速运动,此时向右的加速度小于临界加速度,则小球对斜面体仍然有压力,故a错误;若斜面体以加速度a=g向右加速运动,甲由牛顿第二定律有,水平方向的合力大小为f1=ma=mg,对小球受力分析可知,小球受力分析如图甲所示。水平和竖直方向分别满足ftcos-fnsin=ma、ftsin fncos=mg,代入数据解得细线的拉力大小为故b正确;当斜面体以加速度a=2g向右加速运动时,超过临界加速度,小球离开斜面,由牛顿第二定律有,水平方向细线的分力大小为f1=ma=2mg,由勾股定理可知线中拉力为,故c正确;乙变式练两个质量均为m的物块叠放压在一个轻弹簧上面,处于静止状
11、态,弹簧的劲度系数为k,t=0时刻,给a物块一个竖直向上的作用力f,使得物块以0.5g的加速度匀加速上升,则()a.a、b物块分离前系统合外力大小与时间的二次方成线性关系b.分离时弹簧处于原长状态c考点三动力学图像问题考点三动力学图像问题动力学图像问题类型、解题策略、破题关键常见图像 v-t图像、a-t图像、f-t图像三种类型(1)已知物体受到的力随时间变化的图像,求解物体的运动情况。(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图像,求解物体的受力情况。(3)由已知条件确定某物理量的变化图像解题策略(1)问题实质是力与运动的关系,要注意区分是哪一种动力学图像。(2)应用物理规律列出与图像对应的函数
12、方程式,进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系,以便对有关物理问题作出准确判断常见图像v-t图像、a-t图像、f-t图像破题关键(1)分清图像的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物理意义,掌握物理图像所反映的物理过程,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)明确能从图像中获得哪些信息:把图像与具体的题意、情境结合起来,再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义,确定从图像中反馈出来的有用信息,这些信息往往是解题的突破口或关键点典例1如图所示,轻弹簧的下端与物块q连接,上端与物块p连接。已知p、q质量相等,p静
13、止时弹簧压缩量为x0,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,至q恰好离开地面。以x表示p离开静止位置的位移,下列表示f和x之间关系的图像,可能正确的是()b解析设物块p的质量为m,加速度为a,静止时弹簧的压缩量为x0,弹簧的劲度系数为k,由力的平衡条件得mg=kx0,物块的位移为x,当xx0后,弹簧拉伸f-k(x-x0)-mg=ma,仍可得f=kx ma,f与x是线性关系,且f随x的增大而增大,当q对地面压力为零时弹簧被拉伸,拉力等于q的重力,因此形变量也为x0,所以p上升的距离为2x0,所以b正确,a、c、d错误。典例2智能手机安装软件后,可利用手机上的传感器测量手机运动
14、的加速度,带塑胶软壳的手机从一定高度由静止释放,落到地面上,手机传感器记录了手机运动的加速度a随时间t变化的关系,如图所示,g为当地的重力加速度。下列说法错误的是()a.释放时,手机离地面的高度为b.手机第一次与地面碰撞的作用时间为t3-t1c.手机第一次与地面碰撞中所受最大弹力为自身重力的10倍d.0到t2时间内图线与横坐标围成的面积中,时间轴下方与上方的面积大小相等c解析由图可知,t1时刻手机开始接触地面,则0t1时间内做自由落体运动,释放时,手机离地面的高度为,故a正确,不满足题意要求;由图可知,t1时刻手机开始接触地面,t3时刻手机开始离开地面,则手机第一次与地面碰撞的作用时间为t3-
15、t1,故b正确,不满足题意要求;由图可知,t2时刻手机的加速度最大,且方向竖直向上,根据牛顿第二定律有f-mg=m10g,可得f=11mg,手机第一次与地面碰撞中所受最大弹力为自身重力的11倍,故c错误,满足题意要求;由图可知,t2时刻手机的加速度最大,此时手机受到地面的弹力最大,手机处于最低点,手机的速度为零,则0t2时间内手机的速度变化量为零,根据a-t图像与横轴围成的面积表示速度变化量,可知0至t2内图线与横坐标围成的面积中,时间轴下方与上方的面积大小相等,故d正确,不满足题意要求。典例3(2023浙江慈溪期末)在蹦床运动过程中,用力传感器测出蹦床对运动员的弹力f,绘制的f随时间t的变化
16、图像如图所示,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2,则下列说法正确的是()a.运动员的质量为40kgb.运动员在3.64.8s内处于超重状态c.运动员的最大加速度大小为50m/s2d.运动员离开蹦床上升的最大高度为3.2md核心素养核心素养5 5核心素养核心素养5数形结合解决动力学问题数形结合解决动力学问题(科学思维科学思维)在高中物理解题中,借助于图形、图像进行解题是有效的方法,从图形上能表示或看出与物理问题相关的数据或信息,但是图形、图像在提供直观信息时存在着准确性不高的问题,要想精确地求解物理问题,需要通过精确的数量计算才能发现其规律,找到解决问题的方法或答案。因此,在物理解题中,需要把图形与物理量的计算有机结合,通过精确计算来精确表示物理图形或图像的物理含义,从而实现准确解题。题组练1.(多选)从地面上以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小球,若运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比关系,小球运动的速率随时间的变化规律如图所示,t1时刻到达最高点,再落回地面,落地时速率为v1,且落地前小球已经做匀速运动,则下列说法正确的是()bd解析v-t图像中,图像斜率表示加速度,可知小