2027届新高考物理热点精准复习牛顿第二定律的综合应用

2027届新高考物理热点精准复习牛顿第二定律的综合应用【学习目标】1.知道连接体的类型以及运动特点，会用整体法、隔离法解决连接体问题。 2.理解几种常见的临界极值条件，会用极限法、假设法、数学方法解决临界极值问题。考点一动力学中的连接体问题考点二动力学中的临界和极值问题内容索引课时作业

多个相互关联的物体连接(叠放、并排或由绳子、细杆、弹簧等联系)在一起构成的物体系统称为连接体。系统稳定时连接体一般具有相同的速度、加速度(或速度、加速度大小相等)。考点一动力学中的连接体问题两物体通过弹力、摩擦力作用，具有相同的速度和相同的加速度。①绳的拉力(或物体间的弹力)相关类连接体考向一共速连接体②叠加类连接体(一般与摩擦力相关)

例1

C两个质量分别为m1和m2的木块1和木块2，中间用一条轻绳连接。拓展1甲

乙(1)如图甲所示，用力F竖直向上拉物体时，绳的拉力为_____________；

(2)如图乙所示，用力F沿光滑斜面向上拉物体时，绳的拉力为____________；斜面不光滑时绳的拉力为___________。

若质量为m1和m2的木块A和B叠放在一起，放在光滑水平面上，B在拉力F的作用下，A、B一起(相对静止)做匀加速运动，则A受到的摩擦力为_____________。

拓展2

a、b两物体的质量分别为m1、m2，由轻质弹簧相连。如图甲所示，当用大小为F的恒力竖直向上拉着a，使a、b一起向上做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x1；如图乙所示，当用大小仍为F的恒力沿水平方向拉着a，使a、b一起沿光滑水平桌面做匀加速直线运动时，弹簧伸长量为x2。下列说法中，正确的是(

)A.x1一定等于x2B.x1一定大于x2C.若m1＞m2，则x1＞x2D.若m1＞m2，则x1＜x2例2

甲

乙A

技能点拨轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度大小总是相等。下面三种情况中A、B两物体速度和加速度大小相等，方向不同。考向二关联速度连接体(2025·安徽卷)如图所示，装有轻质光滑定滑轮的长方体木箱静置在水平地面上，木箱上的物块甲通过不可伸长的水平轻绳绕过定滑轮与物块乙相连。乙拉着甲从静止开始运动，木箱始终保持静止。已知甲、乙质量均为1.0kg，甲与木箱之间的动摩擦因数为0.5，不计空气阻力，重力加速度g取10m/s2，则在乙下落的过程中(

)A.甲对木箱的摩擦力方向向左B.地面对木箱的支持力逐渐增大C.甲运动的加速度大小为2.5m/s2D.乙受到绳子的拉力大小为5.0N例3【解析】因为物块甲向右运动，木箱静止，根据相对运动，甲对木箱的摩擦力方向向右，A错误；设乙运动的加速度为a，只有乙有竖直向下的恒定加速度，对甲、乙和木箱，由整体法，竖直方向受力分析有FN=M总g－ma，则地面对木箱的支持力大小不变，B错误；设绳子的弹力大小为FT，对甲受力分析有FT－μmg=ma，对乙受力分析有mg－FT=ma，联立解得a=2.5

m/s2，FT=7.5

N，C正确，D错误。C

例4

AC关联速度连接体做加速运动时，由于加速度的方向不同，一般分别选取研究对象，对两物体分别由牛顿第二定律列方程，用隔离法求解加速度及相互作用力。技能点拨1.常见的临界条件(1)两物体脱离的临界条件：FN=0。(2)相对滑动的临界条件：静摩擦力达到最大值。(3)绳子断裂或松弛的临界条件：绳子断裂的临界条件是绳中张力等于它所能承受的最大张力；绳子松弛的临界条件是FT=0。(4)最终速度(收尾速度)的临界条件：物体所受合外力为零。考点二动力学中的临界和极值问题2.解题基本思路(1)认真审题，详细分析问题中变化的过程(包括分析整个过程中有几个阶段)；(2)寻找过程中变化的物理量；(3)探索物理量的变化规律；(4)确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系。3.解题方法极限法把物理问题(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方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如图所示，物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上，A、B的质量分别为mA=6kg，mB=2kg，A、B之间的动摩擦因数μ=0.2(可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，拉力F作用于物体A，开始时F=10N，此后逐渐增大，在增大到45N的过程中，则(g取10m/s2)(

)A.当拉力F＜12N时，物体均保持静止状态B.两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N后，开始相对运动C.两物体从受力开始就有相对运动D.两物体始终没有相对运动例5【解析】当A、B间的静摩擦力达到最大静摩擦力(等于滑动摩擦力)时，A、B才会发生相对运动。此时对B有Ffmax=mBa，而Ffmax=μmAg=12

N，a=6

m/s2，即二者开始相对运动时的加速度为6

m/s2，此时对A、B整体有F=(mA＋mB)a=48

N，即F＞48

N后，A、B才会有相对运动，A、B、C错误，D正确。D考向一相对滑动的临界问题

考向二恰好脱离的临界问题例6AB

例7

考向三动力学中的极值问题BC

拓展课时作业答案速对第三单元第8讲牛顿第二定律的综合应用题号1234567答案AADBACACB题号89101112答案ABCBD(1)g

(2)3gBC1.如图所示，用水平恒力推小车使之与货物一起做匀加速直线运动，小车质量为M，货物的质量为m，它们的共同加速度为a。货物与小车间的动摩擦因数为μ，小车与地面间的摩擦力不计，重力加速度为g。在运动过程中(

)A.水平恒力的大小为(M＋m)aB.小车对货物的摩擦力大小一定为μmgC.小车对货物的作用力大小为maD.小车受到的合力为0A2.(多选)如图所示，质量分别为m1、m2的两个物体A、B通过轻弹簧连接。在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动。A在空中，B在地面上。力F与水平方向成θ角，则下列关于B受到的支持力FN和摩擦力Ff的表述中，正确的有(

)A.FN=m1g＋m2g－FsinθB.FN=m1g＋m2g＋FcosθC.Ff=FsinθD.Ff=Fcosθ【解析】对两个物体构成的整体进行分析，根据平衡条件有Fcos

θ=Ff，Fsin

θ＋FN=(m1＋m2)g，解得Ff=Fcos

θ，FN=m1g＋m2g－Fsin

θ，A、D正确。AD

B

A

C6.(多选)质量为m的小物块，沿倾角为θ、质量为M的斜面匀减速上滑，如图所示，物块上滑过程中，斜面始终静止在地面上，下列叙述中，正确的有(重力加速度为g)(

)A.地面受到斜面的压力小于(m＋M)gB.地面受到斜面的压力大于(m＋M)gC.地面受到斜面的摩擦力方向平行地面向右D.地面受到斜面的摩擦力方向平行地面向左【解析】物块减速上滑，则加速度沿斜面向下，以物块和斜面整体为研究对象，物块上滑过程中，具有向左的分加速度，则地面对斜面有向左的摩擦力作用，由牛顿第三定律可知，地面受到斜面的摩擦力方向平行地面向右。同时物块具有向下的分加速度，则物块处于失重状态，故地面对斜面的支持力小于(m＋M)g，由牛顿第三定律可知，地面受到斜面的压力小于(m＋M)g，A、C正确。AC7.如图所示，在粗糙水平地面上静置一个截面为等腰三角形的斜劈A，其质量为M，两个底角均为30°。两个质量均为m的小物块p和q，p恰好能沿侧面匀速下滑，q沿斜面匀减速下滑。重力加速度为g，则在p和q下滑的过程中，下列说法中，正确的是(

)A.斜劈A对地面的压力大小等于(M＋2m)gB.斜劈A对地面的压力大于(M＋2m)gC.地面对斜劈可能没有摩擦力D.斜劈A受到地面向右的摩擦力作用【解析】由题意可知，p、A处于平衡状态，q匀减速下滑，具有沿斜面向上的加速度a，利用整体法分析，具有竖直向上的分加速度，故地面的支持力FN＞(M＋2m)g，由牛顿第三定律知斜劈A对地面的压力大于(M＋2m)g，又因具有水平向左的分加速度，故地面对斜劈的静摩擦力向左，A、C、D错误，B正确。B8.(多选)(2025·杭州模拟)两倾斜的平行杆上分别套着a、b两相同圆环，两环上均用细线悬吊着相同的小球，如图所示。当它们都沿杆向下滑动，各自的环与小球保持相对静止时，a的悬线与杆垂直，b的悬线沿竖直方向，下列说法中，正确的有(

)A.a环沿杆做匀加速直线运动B.b环与杆有摩擦力C.d球处于失重状态D.细线对c、d球的弹力大小相等AB

C

甲

乙BD

甲(2)在不拉断轻绳的前提下，求车向左运动的最大加速度是多大？【解析】小车向左的加速度增大，AB、BC绳方向不变，而AC绳在竖直方向的分力等于重力，所以AC绳拉力不变；随着加速度的增大，BC绳拉力变大，BC绳拉力最大时，小车向左的加速度最大，小球受力如图乙所示，由牛顿第二定律，得T

m＋mgtan

θ=ma

m，其中T

m=2mg，所以最大加速度为am=3g。【答案】3g乙12.(多选)如图所示，A、B物块间的接触面与斜面平行，从斜面上静止释放后，保持相对静止一起沿斜面加速下滑。已知A的质量为m，A、B之间的动摩擦因数为μ1，B与斜面之间的动摩擦因数为μ2，重力加速度为g。下列说法中，正确的有(

)A.A、B间的摩擦力为μ1mgcosθB.A、B间的摩擦力为μ2mgcosθC.若斜面光滑，则A、B间的摩擦力为0D.μ1可能小于μ2【解析】设B物块的质量为mB，对A、B整体由牛顿第二定律得(m＋mB)gsin

θ－μ2(m＋mB)gcos

θ=(m＋mB)a，解得a=gsin

θ－μ2gcos

θ，设A、