专题03 牛顿运动定律的综合运用（讲义）（原卷版）.docx

1、专题03 牛顿运动定律的综合运用01专题网络思维脑图02考情分析解密高考03高频考点以考定法04核心素养难点突破05创新好题轻松练习考点内容要求考情动力学的两类基本问题c2023北京6、辽宁2、湖南10、全国甲卷 62022全国乙卷2、江苏1、辽宁7、浙江6月1（19）、全国甲卷6、湖南9、浙江1月 202021海南1（7）、北京13、浙江6月4（20）、浙江1月 4、全国乙卷8、辽宁132020山东1、海南12、全国I122019海南5、浙江6月12、全国III7超重失重问题c力学单位制c连接体模型c板块模型c传送带模型c学习目标1. 熟悉掌握动力学的两类基本问题的解题方法，能够以加速度为纽

2、带将运动学和动力学联系起来。2.理解超重和失重的各种场景，特别是电梯或者升降机中的超重失重的加速度问题。3.掌握利用整体法和隔离法求解连接体模型，清楚同a型和不同a型的连接体的处理方法。4.对滑块和滑板模型进行运动情况分析，找出滑块和滑板之间的位移关系或速度关系，建立方程。这是解题的突破口。特别注意滑块和滑板的位移都是相对地的位移。求解中更应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度5.熟悉掌握水平传送带和倾斜传送带要的受力分析，特别对于速度突变时，要对此时进行受力分析求出新的加速度。【典例1】（2023北京统考高考真题）如图所示，在光滑水平地面上，两相同物块用细线相连，两

3、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（）A1NB2NC4ND5N【典例2】（2022浙江统考高考真题）物流公司通过滑轨把货物直接装运到卡车中。如图所示，倾斜滑轨与水平面成24角，长度l1=4m，水平滑轨长度可调，两滑轨间平滑连接。若货物从倾斜滑轨顶端由静止开始下滑，其与滑轨间的动摩擦因数均为=29，货物可视为质点（取cos24=0.9，sin24=0.4，重力加速度g=10m/s2）。（1）求货物在倾斜滑轨上滑行时加速度a1的大小；（2）求货物在倾斜滑轨末端时速度v的大小；（3）若货物滑离水平滑轨末端时的速度不超过

4、2m/s，求水平滑轨的最短长度l2。1.连接体模型的处理方法2.同a连接体模型以轻绳或轻杆连接起来的两物体或两个物体紧挨着沿同一直线运动过程中具有相同的加速度，这类连接体称为同a连接体模型。这类问题中经常利用“动力分配原则”快速解题。整体求加速度隔离m1求内力FT - m1g=m1a得整体求加速度求m2、m3间作用力，将m1和m2看作整体求内力F23 - (m+m)g=(m+m)a得整体求加速度隔离m1求内力：FT -F1- m1g=m1a得整体求加速度隔离m1求内力：FT -m1g（sin+cos）=m1a得整体求加速度隔离m1求内力：FT - m1g=m1a得3.两类动力学问题的解题思路4

5、.超重、失重和完全失重的比较超重失重完全失重概念物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象产生条件物体的加速度方向竖直向上物体的加速度方向竖直向下物体的加速度方向竖直向下，大小ag运动状态加速上升或减速下降加速下降或减速上升以ag加速下降或减速上升原理方程FmgmaFm(ga)mgFmaFm(ga)mgFmaF05.力学单位制考向01 动力学的两类基本问题【针对练习1】滑草场中某条滑道由如图所示的两段倾斜滑道和一段水平滑道组成，AB段倾角为60，BC段倾角为30，对应

6、的高度均为h=7.5m。载人滑草车从坡顶A点由静止开始滑下，最终停在水平滑道上。已知滑草车与三段滑道间的动摩擦因数均相同，滑草车经过B、C两点时速度大小不变且相等，取重力加速度大小g=10m/s2，求：（1）滑草车与滑道间的动摩擦因数；（2）滑草车在水平滑道上滑行的距离x。（3）滑草车运动的总时间t。【针对练习2】如图，某同学设计的幼儿园安全斜直滑梯由长l1=4m和l2=8m的两段不同材料AB和BC制成，滑梯与水平地面夹角=37。一小朋友从A点由静止滑下，经6s到达C点速度恰好为零。重力加速度g取10ms2，sin37=0.6，cos37=0.8。求：（1）小朋友滑行过程中的最大速度vm；（2

7、）小朋友与AB和BC材料间的动摩擦因数1和2。考向02 连接体问题 【针对练习3】如图，倾角为的斜面体固定在水平地面上，现有一带支架的滑块正沿斜面加速下滑。支架上用细线悬挂质量为m的小球，当小球与滑块相对静止后，细线方向与竖直方向的夹角为，重力加速度为g，则（）A若斜面光滑，则=B若斜面粗糙，则C若=，小球受到的拉力为mgcosD若=，滑块的加速度为gtan【针对练习4】如图所示，系在墙上的轻绳跨过两个轻质滑轮连接着物体P和物体Q，两段连接动滑轮的轻绳始终水平。已知P、Q的质量均为1kg，P与水平桌面间的动摩擦因数为0.5，重力加速度大小为g=10m/s2，当对P施加水平向左的拉力F=30N时

8、，Q向上加速运动。下列说法正确的是（）AP、Q运动的加速度大小之比为2:1BP的加速度大小为2m/s2C轻绳的拉力大小为10ND若保持Q的加速度不变，改变拉力F与水平方向的夹角，则力F的最小值为125N考向03 超重失重问题【针对练习7】引体向上是高中学生体质健康标准的测试项目之一，如图甲所示，质量为m=55kg的某同学，双手抓住单杠做引体向上，在竖直向上运动过程中，其重心的速度随时间变化的图像如图乙所示，g取10m/s2，由图像可知，下列选项错误的是（）At=0.5s时，他的加速度约为0.3m/s2B01.0s，他的位移约为0.15mCt=1.0s时，他受到单杠的作用力大小为550NDt=1

9、.5s时，他正处于失重状态【针对练习8】物理课上，老师演示了一个实验：如图所示，水平粗糙木板上放置两个物块，其间有一个处于拉伸状态的弹簧。将木板抬至空中保持水平，两物块相对木板保持静止，然后将整个装置无初速释放，下落过程中可能观察到的现象是（）A两物块依旧相对木板保持静止B两物块相对木板运动且彼此靠近C质量大的物块与木板保持相对静止，质量小的物块靠近质量大的物块D质量小的物块与木板保持相对静止，质量大的物块靠近质量小的物块考向04 力学单位制【针对练习7】关于单位制及其应用，下列说法正确的是（）Akg、m/s、N都是导出单位B克、秒、牛顿均为国际単位制中的基本单位C1N是使质量为1kg的物体产

10、生1m/s2加速度的力的大小D力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、质量和速度【针对练习8】在弹吉他时，拨动琴弦，琴弦就会发生振动，振动的频率f（单位为Hz，即s-1）由琴弦的质量m、长度L和弦线中的张力（弹力）F共同决定。结合物理量的单位分析琴弦振动的频率f与m、L、F的关系式可能正确的是（其中k是一个没有单位的常数）（）Af=kmLFBf=kFmLCf=kFmLDf=kmLF考向05 板块模型1模型特点上、下叠放两个物体，在摩擦力的相互作用下两物体发生相对滑动2两种位移关系滑块由滑板的一端运动到另一端的过程中，若滑块和滑板同向运动，位移之差等于板长；反向运动时，位移之和等于板长3解题方

11、法整体法、隔离法4解题思路（1）求加速度：因题目所给的情境中至少涉及两个物体、多个运动过程，并且物体间还存在相对运动，所以应准确求出各物体在各运动过程的加速度（注意两过程的连接处加速度可能突变）。（2）明确关系：对滑块和滑板进行运动情况分析，找出滑块和滑板之间的位移关系或速度关系，建立方程。这是解题的突破口。特别注意滑块和滑板的位移都是相对地的位移。求解中更应注意联系两个过程的纽带，每一个过程的末速度是下一个过程的初速度。状态板、块速度不相等板、块速度相等瞬间板、块共速运动方法隔离法假设法整体法步骤对滑块和木板进行隔离分析，弄清每个物体的受力情况与运动过程假设两物体间无相对滑动，先用整体法算出

12、一起运动的加速度，再用隔离法算出其中一个物体“所需要”的摩擦力Ff；比较Ff与最大静摩擦力Ffm的关系，若Ff Ffm，则发生相对滑动将滑块和木板看成一个整体，对整体进行受力分析和运动过程分析临界条件两者速度达到相等的瞬间，摩擦力可能发生突变当木板的长度一定时，滑块可能从木板滑下，恰好滑到木板的边缘达到共同速度（相对静止）是滑块滑离木板的临界条件原理时间及位移关系式、运动学公式、牛顿运动定律、动能定理、功能关系等【典例1】（2019全国高考真题）如图（a），物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平t=0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t=4s

13、时撤去外力细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图（b）所示，木板的速度v与时间t的关系如图（c）所示木板与实验台之间的摩擦可以忽略重力加速度取g=10m/s2由题给数据可以得出A木板的质量为1kgB2s4s内，力F的大小为0.4NC02s内，力F的大小保持不变D物块与木板之间的动摩擦因数为0.2【针对练习9】如图所示，在水平桌面上叠放着质量均为M的A、B两块木板，在木板A的上面放着一个质量为m的物块C，木板和物块均处于静止状态A、B、C之间以及B与地面之间的动摩擦因数都为.若用水平恒力F向右拉动木板A，使之从C、B之间抽出来，已知重力加速度为g，则拉力F的大小应该满足的条件是(已知最大静摩擦

14、力的大小等于滑动摩擦力)()AF(2mM)gBF(m2M)gCF2(mM)g DF2mg【针对练习10】长为L1.5 m的长木板B静止放在水平冰面上，小物块A以某一初速度v0从木板B的左端滑上长木板B，直到A、B的速度达到相同，此时A、B的速度为v0.4 m/s，然后A、B又一起在水平冰面上滑行了s8.0 cm后停下若小物块A可视为质点，它与长木板B的质量相同，A、B间的动摩擦因数10.25，取g10 m/s2.求：(1)木板与冰面的动摩擦因数2；(2)小物块A的初速度v0；(3)为了保证小物块不从木板的右端滑落，小物块滑上木板的最大初速度v0m应为多少？考向06 传送带模型1.水平传送带问题

15、项目图示滑块可能的运动情况情景一(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景二(1)v0v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0v返回时速度为v，当v0v1，则()At2时刻，小物块离A处的距离达到最大Bt2时刻，小物块相对传送带滑动的距离最大C0t2时间内，小物块受到的摩擦力方向先向右后向左D0t3时间内，小物块始终受到大小不变的摩擦力作用【针对练习12】如图所示，倾角为37，长为l16 m的传送带，转动速度为v10 m/s，在传送带顶端A处无初速度的释放一个质量为m0.5 kg的物体，已知物体与传送带间的动摩擦因数0.5，g取10 m/s2.求：(sin 370.6，cos 370

16、.8)(1)传送带顺时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间；(2)传送带逆时针转动时，物体从顶端A滑到底端B的时间一、单选题1在国际单位制中，某个物理量的单位用基本单位表示为kgm2s3A，该物理量是下列中的（）A电场强度B电阻C电势差D电荷量2很多智能手机都有加速度传感器，加速度传感器能通过图像显示加速度情况。用手掌托着手机，打开加速度传感器，手掌从静止开始迅速上下运动，得到如图所示的手机在竖直方向上的加速度随时间变化的图像，该图像以竖直向上为正方向，取重力加速度大小g=10m/s2，下列说法正确的是（）A手机始终与手掌存在作用力B手机在t1时刻处于平衡状态C手机在t2时刻改变运动方向D手

17、机在t3时刻处于完全失重状态3某物理量X的表达式为X=32V4G，其中是角速度，V是体积，G是万有引力常量，据此可以判断X是（）A密度B质量C周期D线速度4如图所示，原长为l的轻质弹簧，一端固定在O点，另一端与一质量为m的小球相连。小球套在竖直固定的粗糙长杆上，与杆之间的动摩擦因数为0.5。杆上M、N两点到O点的距离均为l，P点到O点的距离为35l，OP与杆垂直。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度大小为g。小球由静止开始从M点向下运动到Q点时速度最大，Q点到O点的距离为65l。在此过程中，弹簧始终在弹性限度内。下列说法正确的是（）A弹簧的劲度系数为3mg3lB小球在N点的加速度小于gC从

18、N点到Q点的运动过程中，小球受到的摩擦力一直变大D从M点到N点的运动过程中，小球运动的加速度一直减小5一辆货车运载着规格相同的圆柱形光滑空油桶。车厢底层油桶平整排列，相互紧贴并被牢牢固定，上层只有桶c，摆放在a、b之间，没有用绳索固定。重力加速度大小为g，汽车沿水平路面向左加速，保证桶c相对车静止的情况下（）A加速度越大，a对c的作用力越大B加速度越大，b对c的作用力越小C加速度的最大值为33gD若油桶里装满油，汽车加速度的最大值小于33g6如图所示，质量均为m的小球1、2用轻绳a、c和轻质弹簧b连接并悬挂，两小球均处于静止状态，轻绳a与竖直方向的夹角为30，轻绳c水平，重力加速度大小为g。下

19、列说法正确的是（）A轻绳a拉力的大小为233mgB轻弹簧b拉力的大小为153mgC剪断轻绳a的瞬间，小球1加速度大小为433gD剪断轻绳c的瞬间，小球2加速度大小为3g7如图所示，粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块A、B、C，质量均为m，B、C之间用轻质细绳连接。现用一水平恒力F作用在C上，三者开始一起做匀加速运动，运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面，系统仍加速运动，且始终没有相对滑动。则在粘上橡皮泥并达到稳定后，下列说法正确的是（）A无论粘在哪个木块上面，系统的加速度都将增大B若粘在A木块上面，绳的拉力减小，A、B间摩擦力不变C若粘在B木块上面，绳的拉力增大，A、B间摩擦力增大D若

20、粘在C木块上面，绳的拉力和A、B间摩擦力都减小二、多选题8简易蹦床是一项深受儿童喜爱的游乐项目。如图所示，用两根相同的橡皮绳将一个小朋友的腰部和臀部系住，橡皮绳的另一端分别固定在等高的O1、O2点，小朋友可在P、Q两点间上下运动。下列说法正确的是（）A小朋友在P点时处于超重状态B小朋友从P点到Q点的过程中，先做加速运动，后做减速运动C当两绳间的夹角为120时，绳中的弹力一定等于小朋友受到的重力D小朋友在Q点时，绳对他的合力最大9如图处于长木板A左端的物块B（可视为质点）和A均以9m/s的速度开始向右运动。A、B质量均为2kg，A、B间的动摩擦因数为0.1，水平地面与A之间的动摩擦因数为0.2，

21、最终物块恰好没滑出木板（g取10m/s2）对于两者的运动过程，下列说法正确的是（）A木板运动时加速度大小为3m/s2B木板克服地面摩擦力做功81JC物块和木板间产生的热量为108JD木板的长度为27m10如图1所示，电梯“对重”的主要功能是相对平衡轿厢重量，在电梯工作中使轿厢与“对重”的重量保持在限额之内，保证电梯的牵引传动正常。驱动装置带动钢丝绳使轿厢和“对重”在竖直方向运动，当轿厢从顶楼向下运动时，vt图像如图2所示，下列说法正确的是（）A在0t1时间内，轿厢处于超重状态B在0t1时间内，钢丝绳对轿厢的拉力先减小后增大C在t2t3时间内，“对重”处于失重状态D在t1t2时间内，钢丝绳对轿厢

22、的拉力大小等于钢丝绳对“对重”的拉力大小11应用于机场和火车站的安全检查仪，其传送装置可简化为如图所示的模型。传送带始终保持v = 0.4m/s的恒定速率运行，行李与传送带之间的动摩擦因数 = 0.2，A、B间的距离为2m，g取10m/s2。旅客把行李（可视为质点）无初速度地放在A处，则下列说法正确的是（）A行李到达B处时速度大小为0.4m/sB行李经过2s到达B处C开始时行李的加速度大小为2m/s2D行李在传送一直加速12如图，传送带与地面的倾角=37，从A到B的长度为L=14m，传送带以v0=8m/s的速率逆时针转动，在传送带上端A无初速地放一个质量为m=0.5kg的黑色煤块，它与传送带之

23、间的动摩擦因数为=0.25，煤块在传送带上经过会留下黑色划痕，已知sin37=0.6，cos37=0.8，重力加速度g取10m/s2，则下列说法正确的是（）A煤块刚放上传送带时，加速度大小8m/s2B煤块先做匀加速直线运动后做匀速直线运动C煤块从A运动到B的时间为1.5sD煤块从A运动到B的过程中，传送带上形成黑色划痕的长度为4m13如图甲所示，劲度系数k=500N/m的轻弹簧，一端固定在倾角为=37的带有挡板的光滑斜面体的底端，另一端和质量mA的小物块A相连，质量为mB的物块B紧靠A一起静止。现用水平推力使斜面体以加速度a向左匀加速运动，稳定后弹簧的形变量大小为x。在不同推力作用下，稳定时形

24、变量大小x随加速度a的变化如图乙所示。弹簧始终在弹性限度内，不计空气阻力，取重力加速度g=10m/s，sin37=0.6，cos37=0.8.下列说法正确的是（）Aa0=7.5m/s2BmA=3kgC若a=a0，稳定时A对斜面的压力大小为12.5ND若a=0.5a0，稳定时A、B间弹力大小为6N14如图，水平地面上有一小车，车内有质量分别m、2m的A、B两小球，用轻杆相连，杆与竖直方向的夹角为=30。A球靠在光滑的竖直侧壁上，B球在粗糙的水平底面上，且受到的最大静摩擦力与正压力之比为k。小车可以以不同的加速度向右运动，现要保证轻杆与车厢相对静止，重力加速度用g表示，下列说法正确的是（）A在不同

25、加速度的情况下，轻杆对小球A的作用力始终为恒力B当小球B对底面的摩擦力等于0时，那么此时小车做匀加速运动，加速度大小为3g3C若k=439当小车做匀减速直线运动时，则允许的最大加速度为3g3D若k=312，当小车做匀加速直线运动时，则侧壁对小球A的作用力最小值为33mg8三、解答题15如图所示，倾角=37的传送带以v0=1ms的速度沿顺时针方向匀速转动，现将物块B轻放在传送带下端的同时，物块A从传送带上端以v1=2ms的初速度沿传送带下滑，结果两物块恰好没有在传送带上相碰，已知物块与传送带间的动摩擦因数均为0.8，不计物块大小，重力加速度g取10ms2，sin37=0.6，cos37=0.8，

26、求：（1）两物块刚在传送带上运动时各自的加速度大小（2）两物块从在传送带上运动到刚好要相碰所用的时间（3）传送带上下端间的距离16如图甲所示，水平地面上放有一质量M=2kg的长木板，木板正中间放有一可视为质点的质量m=1kg的小物块。t=0时木板在水平向右的恒力F的作用下由静止开始向右运动，=1.5s时撤去恒力F，小物块恰好不能从长木板的左端掉落，小物块在木板上滑动时木板的v-图像如图乙中的折线a所示，小物块的v-t图像如图乙中们折线b所示，取重力加速度大小g=10m/s2，求：（1）木板的长度L；（2）恒力F的大小；（3）木板沿水平地而运动的最大距离x。17如图所示，长度L=5.8m的固定的

27、倾斜传送带以v0=4m/s的速度顺时针匀速转动，水平面上的木板紧靠在传送带底端，木板上表面与传送带底端B等高。一小物块（可视为质点）从传送带的顶端A由静止释放，开始以a1=10m/s2的加速度做匀加速直线运动，当速度达到v0=4m/s后加速度变为a2=2m/s2，继续做匀加速直线运动，在底端B滑上静止的木板。小物块滑上木板后以a3=3m/s2的加速度做匀减速直线运动，同时木板以a4=1m/s2的加速度做匀加速直线运动，当二者速度相同时，小物块恰好滑到木板的右端。假设小物块冲上木板前后瞬间速度大小不变，求：（1）小物块运动到B端时的速度大小；（2）小物块从A端开始运动到与木板达到共同速度所用的时间；（3）木板的长度。