高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律专题三牛顿运动定律综合应用一教案.docx

专题三牛顿运动定律综合应用(一)突破动力学图象问题1.图象的类型(1)已知物体在一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.2.解决图象问题的方法和关键(1)分清图象的类别：分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象所反映的物理过程，会分析临界点.(2)注意图象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，两图线的交点等表示的物理意义.(3)明确能从图象中获得哪些信息：把图象与物体的运动情况相结合，再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图象中得出的有用信息，这些信息往往是解题的突破口或关键点.考向1利用vt图象求未知量典例1(2015新课标全国卷)(多选)如图(a)所示，一物块在t0 时刻滑上一固定斜面，其运动的vt图线如图(b)所示.若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()(a)(b)A.斜面的倾角B.物块的质量C.物块与斜面间的动摩擦因数D.物块沿斜面向上滑行的最大高度问题探究(1)上升过程已知几个物理量？能求出几个未知量？(2)下降过程已知几个物理量？能求出几个未知量？提示(1)上升过程知道初速度、末速度和时间，能求出加速度和位移.(2)下降过程知道初速度、末速度和时间，能求出加速度和位移.解析由运动的vt图线可求出物块向上滑行的加速度和返回向下滑行的加速度，对上升时和返回时分析受力，运用牛顿第二定律可分别列出方程，联立两个方程可解得斜面倾角和物块与斜面之间的动摩擦因数，选项A、C正确；根据运动的vt图线与横轴所围面积表示位移可求出物块向上滑行的最大高度，选项D正确.答案ACD考向2利用Ft图象求未知量典例2如图甲所示为一倾角37的足够长斜面，将一质量为m1 kg的物体无初速度在斜面上释放，同时施加一沿斜面向上的拉力，拉力随时间变化的关系图象如图乙所示，物体与斜面间的动摩擦因数0.25，取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：(1)2 s末物体的速度；(2)前16 s内物体发生的位移.解题指导先分析前2 s内物体的受力，确定物体的运动情况；再分析2 s后物体的受力和运动情况，特别注意速度减为零后的运动情况.解析(1)由分析可知物体在前2 s内沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动，由牛顿第二定律可得mgsin F1mgcos ma1v1a1t1代入数据可得a12.5 m/s2，方向沿斜面向下v15 m/s，方向沿斜面向下.(2)物体在前2 s内发生的位移为x1，则x1a1t5 m，方向沿斜面向下当拉力为F24.5 N时，由牛顿第二定律可得F2mgcos mgsin ma2代入数据可得a20.5 m/s2，方向沿斜面向上物体经过t2时间速度减为0，则v1a2t2得t210 st2时间内发生的位移为x2，则x2a2t25 m，方向沿斜面向下由于mgsin mgcos F2mgcos mgsin ，则物体在剩下4 s时间内处于静止状态.故物体在前16 s内发生的位移xx1x230 m，方向沿斜面向下.答案见解析处理动力学图象问题的一般思路(1)依据题意，合理选取研究对象.(2)对物体先受力分析，再分析其运动过程.(3)将物体的运动过程与图象对应起来.(4)对于相对复杂的图象，可通过列解析式的方法进行判断.突破连接体问题的分析方法1.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).2.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.3.整体法、隔离法的交替运用：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”.若已知物体之间的作用力，则“先隔离求加速度，后整体求外力”. 典例3如图所示，在粗糙的水平面上，质量分别为m和M(mM12)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相同，当用水平力F作用于B上且两物块共同向右加速运动时，弹簧的伸长量为x1；当用同样大小的力作用于A上且竖直加速提升两物块时，弹簧的伸长量为x2，则x1x2等于()A.11 B.12 C.21 D.23解析当水平力F作用在B上时，A、B做匀加速运动，则对A、B整体分析有F3mg3ma1，a1；对A隔离分析有kx1mgma1，经过整理得F3kx1.当F竖直向上时，对A、B整体分析有F3mg3ma2，a2，对B物体隔离分析有kx22mg2ma2，解得x1x212，故B正确.答案B变式1如图所示，质量分别为m、M的两物体P、Q保持相对静止，一起沿倾角为的固定光滑斜面下滑，Q的上表面水平，P、Q之间的动摩擦因数为，则下列说法正确的是()A.P处于超重状态B.P受到的摩擦力大小为mg，方向水平向右C.P受到的摩擦力大小为mgsin cos ，方向水平向左D.P受到的支持力大小为mgsin 2答案：C解析：由题意可知，P有向下的加速度，处于失重状态，选项A错误；对P、Q整体，根据牛顿第二定律有(Mm)gsin (Mm)a，得加速度agsin ，将沿斜面向下的加速度agsin 沿水平方向和竖直方向分解，如图所示，则a1acos gsin cos ，a2asin gsin2 ，对P分析，根据牛顿第二定律，水平方向上有Ffma1，方向水平向左，竖直方向上有mgFNma2，得Ffmgsin cos ，FNmgcos2 ，选项C正确，B、D错误.变式2如图甲所示，光滑滑轮的质量不计，已知三个物体的质量关系是m1m2m3，这时弹簧秤的读数为T.若把质量为m2的物体从右边移到左边的物体上，如图乙所示，弹簧秤的读数将()A.增大B.减小 C.不变D.无法确定答案：B解析：开始时，弹簧秤的示数为T2m1g，把质量为m2的物体移到左边的物体上后，弹簧秤的示数为T，选三个物体和滑轮组成的系统为研究对象，由牛顿第二定律有(m1m2m3)gT(m1m2)am3a，解得T2m1g2m2a，可得T2FD.x2x答案：AB解析：取m1和m2为一整体，应用牛顿第二定律可得：F(m1m2)a.弹簧的弹力FTkx.当两物块的加速度增为原来的2倍，拉力F增为原来的2倍，FT增为原来的2倍，弹簧的伸长量也增为原来的2倍，故A、B正确.4.连接体问题如图所示，有材料相同的P、Q两物块通过轻绳相连，并在拉力F作用下沿斜面向上运动，轻绳与拉力F的方向均平行于斜面.当拉力F一定时，Q受到绳的拉力()A.与斜面倾角有关 B.与动摩擦因数有关C.与系统运动状态有关 D.仅与两物块质量有关答案：D解析：设P、Q的质量分别为m1、m2，Q受到绳的拉力大小为FT，物块与斜面间的动摩擦因数为，根据牛顿第二定律，对整体分析，有F(m1m2)gsin (m1m2)gcos (m1m2)a；对Q分析：有FTm2gsin m2gcos m2a，解得FTF，可见Q受到绳的拉力FT与斜面倾角、动摩擦因数和系统运动状态均无关，仅与两物块质量和F有关，选项D正确.5.临界、极值问题倾角为45、外表面光滑的楔形滑块M放在水平面AB上，滑块M的顶端O处固定一细线，细线的另一端拴一小球，已知小球的质量为m kg，当滑块M以a2g的加速度向右运动时，则细线拉力的大小为(取g10 m/s2)()A.10 NB.5 N C. ND. N答案：A解析：当滑块向右运动的加速度较小时，滑块对于小球存在支持力；当滑块向右运动的加速度较大时，小球将脱离斜面而“飘”起来.因此，本题存在一个临界条件：当滑块向