高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 第3节 牛顿运动定律的综合应用课件

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A．Mg C．(m1＋m2)a
B．M(g＋a) D．m1a＋μm1g
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C [以 C 为研究对象，有 Mg－T＝Ma，解得 T＝Mg－Ma，故 A、B 错误；以 A、B 整体为研究对象，根据牛顿第二定律可知 T＝ (m1＋m2)a，故 C 正确；A、B 间为静摩擦力，根据牛顿第二定律， 对 B 可知 f＝m2a≠μm1g，故 D 错误。]
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4．如图甲所示，质量为m0的小车放在光滑水平面上，小车上 用细线悬吊一质量为m的小球，m0>m，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α角，细 线的拉力为FT。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，细线与竖直方向也成α角，如图乙所示，细 线的拉力为F′T。则( )
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③画出某状态下的受力图或运动过程示意图。 ④选用适当的物理规律列方程求解。
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[典例示法]
(多选)(2019·保定一模)如图所
示，一质量M＝3 kg、倾角为α＝45°的斜面体放在
光滑水平地面上，斜面体上有一质量为m＝1 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。重力加速度取g＝10 m/s2，下列判断正
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甲
乙
[答案] BD
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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。
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[跟进训练] 先整体后隔离法的应用
1.(2019·盐城四模)质量相同的甲、乙两个木块与水平桌面间的 动摩擦因数相同。在水平推力F作用下做加速度为a的匀加速直线运 动，现去掉乙木块，其他不变，则加速度的大小a′是( )
A错误；3
s末物块的加速度大小为a′＝
－F2＋μmg－F′1 m
＝1.5
m/s2，故B正确；2～4 s内物块的加速度大小都为a′＝1.5 m/s2，所
以物块减速到0的时间为t2＝13.5 s＝2 s，即物块在4 s末速度减为0，
接下来物块处于静止状态，故C错误；5 s内物块的位移大小等于4 s
内物块的位移大小，即为3×2＋3＋2 0×2 m＝9 m，故D正确。]
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动力学中的a-F图象 4．(2019·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θ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g＝10 m/s2。根据 图中所提供的信息不能计算出的是( )
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第三章 牛顿运动定律 第3节 牛顿运动定律的综合应用
关键能力全突破
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动力学中整体法、隔离法的应用 [讲典例示法] 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 受力和运动来自况时，一般采用整体法。3
(2)运用整体法解题的基本步骤：
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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： ①明确研究对象或过程、状态。 ②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。
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A．a′>2a
B．a′＝2a
C．a′＝a
D．a′<2a
A [根据牛顿第二定律：对甲、乙的整体：F－2μmg＝2ma；
去掉乙木块：F－μmg＝ma′；两式相减解得ma′－2ma＝
μmg>0，即a′>2a，故选A。]
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2．(多选)(2019·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μ，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x；当用同样大小的恒力F沿着倾 角为θ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 ()
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甲 A．F′＝F，F′T＝FT C．F′<F，F′T>FT
乙 B．F′>F，F′T＝FT D．F′<F，F′T<FT
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B [对小球进行受力分析，由于小球竖直方向上所受合力为 零，可知FTcos α＝mg，F′Tcos α＝mg，所以FT＝F′T。对于题图 乙中的小球，水平方向有F′Tsin α＝ma′，对于题图甲中的小车， 水平方向有FTsin α＝m0a，因为m0>m，所以a′>a。对小球与车组 成的整体，由牛顿第二定律得F＝(m0＋m)a，F′＝(m0＋m)a′，所 以F′>F，选项B正确。]
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律得摩擦力大小为Ff＝μmg＝ma1＝2×5 N＝10 N，刚释放时滑块的
加速度大小为a2＝
Δv′ Δt′
＝
3 0.1
m/s2＝30
m/s2，此时滑块的加速度最
大，选项D错误；由牛顿第二定律得kx－Ff＝ma2，代入数据解得k ＝175 N/m，选项C正确。]
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动力学中的a-t图象 3．广州塔，昵称小蛮腰，总高度达600 m，游客乘坐观光电梯 大约一分钟就可以到达观光平台。若电梯简化成只受重力与绳索拉 力，已知电梯在t＝0时由静止开始上升，a-t图象如图所示。则下列 相关说法正确的是( )
的动摩擦因数，故D错误。 [答案] AB
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动力学图象问题的解题策略
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[跟进训练] 动力学中的F-t图象
1．(多选)(2019·龙岩质检)质量m＝2 kg的物块在粗糙的水平地 面上运动，t＝0时刻开始受到方向相反的水平拉力F1、F2的作用， 以3 m/s的速度做匀速直线运动，F1、F2随时间t的变化规律如图所 示，取g＝10 m/s2，则下列说法正确的是( )
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[解析] 分析知木板受到的摩擦力f′＝f。0～2 s内，木板静 止，F＝f′，F逐渐增大，所以C错误。4～5 s内，木板加速度大小 a2＝0.4－1 0.2 m/s2＝0.2 m/s2，对木板受力分析，f′＝ma2＝0.2 N， 得m＝1 kg，所以A正确。2～4 s内，对木板F－f′＝ma1，F＝f′ ＋ma1＝0.2 N＋1×0.42－0 N＝0.4 N，所以B正确。由于无法确定物 块的质量，则尽管知道滑动摩擦力大小，仍无法确定物块与木板间
③
在斜面上滑动时，对整体，根据牛顿第二定律，有
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F－(m＋M)gsin θ＝(m＋M)a2
④
隔离物块A，根据牛顿第二定律，有
F′T－mgsin θ＝ma2
⑤
联立④⑤解得F′T＝M＋m mF
⑥
比较③⑥可知，弹簧弹力相等，与动摩擦因数和斜面的倾角无
关，故A、B正确，C、D错误。]
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先隔离后整体法的应用 3.(2019·南通模拟)如图所示，质量为m2的物块B放在光滑的水 平桌面上，其上放置质量为m1的物块A，用通过光滑的定滑轮的细 线将A与质量为M的物块C连接，释放C，A和B一起以加速度大小a 从静止开始运动，已知A、B间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小 为g，则细线中的拉力大小为( )
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A．物块与地面间的动摩擦因数为0.3 B．3 s末物块的加速度大小为1.5 m/s2 C．5 s末物块的速度大小为1.5 m/s D．5 s内物块的位移大小为9 m
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BD [本题考查根据物体受力图象分析运动问题。0～2 s内，由
物块处于平衡状态可得F1＋F2－μmg＝0，代入数据解得μ＝0.2，故
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A．t＝4.5 s时，电梯处于失重状态 B．5～55 s时间内，绳索拉力最小 C．t＝59.5 s时，电梯处于超重状态 D．t＝60 s时，电梯速度恰好为零
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D [利用a-t图象可判断：t＝4.5 s时，电梯有向上的加速度，电 梯处于超重状态，则选项A错误；0～5 s时间内，电梯处于超重状 态，拉力大于重力，5～55 s时间内，a＝0，电梯处于匀速上升阶 段，拉力等于重力，55～60 s时间内，电梯处于失重状态，拉力小 于重力，综上所述，选项B、C错误；因a-t图线与t轴所围的“面 积”代表速度改变量，而图中横轴上方的“面积”与横轴下方的 “面积”相等，则电梯的速度在t＝60 s时为零，选项D正确。]
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动力学中的v-t图象 2．(2019·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，t＝0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v-t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t＝0时的速度图线的切线，已知滑 块质量m＝2.0 kg，取g＝10 m/s2，则下列说法正确的是( )
确的是( )
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A．系统做匀速直线运动 B．F＝40 N C．斜面体对楔形物体的作用力大小为 5 2 N D．增大力 F，楔形物体将相对斜面体沿斜面向上运动 关键信息：“光滑水平地面”“水平向左的恒力F”，两条信 息表明整体向左匀加速运动。
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[解析] 对整体受力分析如图甲所示，由牛顿第二定律有F＝ (M＋m)a，对楔形物体受力分析如图乙所示。由牛顿第二定律有 mgtan 45°＝ma，可得F＝40 N，a＝10 m/s2，A错误，B正确；斜面 体对楔形物体的作用力FN2＝ sinm4g5°＝ 2 mg＝10 2 N，C错误；外 力F增大，则斜面体加速度增加，由于斜面体与楔形物体间无摩擦 力，则楔形物体将会相对斜面体沿斜面上滑，D正确。
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动力学中的图象问题 [讲典例示法] 1．常见的动力学图象 v-t图象、a-t图象、F-t图象、F-a图象等。
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2．图象问题的类型 (1)已知物体受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。