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牛顿第二定律的综合应用
第三章 运动与力的关系
展望未来
怀揣梦想
拼搏 / 奋斗 / 挑战 / 超越
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连接体问题
01
动力学中的临界与极值问题
02
传送带模型
03
板块模型
04
连接体问题
01
PART
新梦想 新征程 新希望
2025
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:
知识点1 处理连接体问题的方法
夯基·必备基础知识
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。
夯基·必备基础知识
知识点1 处理连接体问题的方法
夯基·必备基础知识
知识点2 加速度相同的连接体问题
夯基·必备基础知识
知识点2 加速度相同的连接体问题
夯基·必备基础知识
知识点2 加速度相同的连接体问题
夯基·必备基础知识
知识点2 加速度相同的连接体问题
夯基·必备基础知识
知识点2 加速度相同的连接体问题
夯基·必备基础知识
知识点2 加速度相同的连接体问题
夯基·必备基础知识
知识点2 加速度相同的连接体问题
进一步强调:
①被研究的两个对象必须有共同加速度;
②此种方法适合做选择题时使用,计算题还需使用整体法和隔离法规范的步骤展示;
③交叉内力公式求得是内力大小,这个内力可能是物体间绳的拉力,也可能是摩擦力等等;
④公式分母是两个物体的质量之和,分子则是一个物体的质量乘以作用在另外一个物体上的所有外力矢量和,交叉相乘后两部分再相加或者相减(模型四)。
⑤公式中的外力,指的是除了两个物体以外,其他物体施加的力,一般分析的是沿加速度方向的外力。
知识点3 加速度不同的连接体问题
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1.方法一(常用方法):可以采用隔离法,对隔离对象分别做受力分析、列方程。
2.方法二(少用方法):可以采用整体法,具体做法如下:
此时牛顿第二定律的形式
说明:
①F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;
②a1x、a2x、a3x、……和a1y、a2y、a3y、……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。
1.如图所示,质量分别为m的物块B叠放在质量为M的物块A上。两者无相对运动地沿着倾角为的粗糙斜面下滑,其加速度大小为a,之后滑到水平面上。A与斜面和水平面上的滑动摩擦因数相同,重力加速度为g。则在斜面上运动时A、B间摩擦力的大小与在水平面上运动时A、B间摩擦力的大小之比为( )
A. B.
C. D.
考向1 加速度相同的连接体问题
提升·必备题型归纳
B
考向1 加速度相同的连接体问题
提升·必备题型归纳
【答案】B
【详解】斜面和水平面粗糙程度相同,设A与斜面、水平面间的摩擦因数为,A、B在斜面上运动时,对A、B整体有解得
对B有解得在水平面上运动时,对A、B整体有解得在水平面上运动时,A、B间的摩擦力大小为f2,对B有解得 可得两种情况下A、B间的摩擦力大小之比为故选B。
2.如图所示,轻质动滑轮下方悬挂重物A、轻质定滑轮下方悬挂重物B,悬挂滑轮的轻质细线竖直。开始时,重物A、B处于静止状态,释放后A、B开始运动,已知A、B的质量相等,假设摩擦阻力和空气阻力均忽略不计,重力加速度为g,当A的位移为h时,B的速度有多大( )
A. B. C. D.
考向2 加速度不相同的连接体问题
提升·必备题型归纳
D
考向2 加速度不相同的连接体问题
提升·必备题型归纳
【答案】D
【详解】解法一:根据滑轮组的特征可知,释放后B向下运动,A向上运动,设绳子上的张力为,则对A由牛顿第二定律有对B由牛顿第二定律有且有解得,设A的位移为时所用时间为,根据匀变速直线运动位移与时间的关系有解得则此时B的速度大小为
解法二:A、B组成的系统机械能守恒,当A上升时,B下降,且二者速度始终满足由机械能守恒有解得故选D。
动力学中的临界与极值问题
02
PART
新梦想 新征程 新希望
2025
1.平衡状态:(1)静止;(2)匀速直线运动。
2.平衡条件:
(1)物体所受合外力为零,即F合=0。
(2)若采用正交分解法,平衡条件表达式为Fx=0,Fy=0。
3.常用推论
(1)若物体受n个作用力而处于平衡状态,则其中任意一个力与其余(n-1)个力的合力大小相等、方向相反。
(2)若三个不共线的共点力合力为零,则表示这三个力的有向线段首尾相接组成一个封闭三角形。
夯基·必备基础知识
知识点1 共点力平衡的条件、状态和推论
(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,绳子松弛与拉紧的临界条件是FT=0。
(4)速度达到最值的临界条件:加速度为0。
知识点1 “四种”典型临界条件
夯基·必备基础知识
知识点2 “两种”典型分析方法
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3.劲度系数k=100N/m的轻弹簧一端固定在倾角θ=30°的固定光滑斜面的底部,另一端和质量mA=2kg的小物块A相连,质量mB=2kg的小物块B紧靠A静止在斜面上,轻质细线一端连在物块B上,另一端跨过定滑轮与质量mC=1kg的物体C相连,对C施加外力,使C处于静止状态,细线刚好伸直,且线中没有张力,如图甲所示.从某时刻开始,撤掉外力,使C竖直向下运动,取g=10m/s2,以下说法中正确的是( )
A.撤掉外力瞬间,A的加速度为2.5m/s2
B.当A、B恰好分离时,A的加速度为2.5m/s2
C.当A、B恰好分离时,弹簧恢复原长
D.A运动过程中的最大速度为
提升·必备题型归纳
考向1 接触与脱离的临界问题
D
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考向1 接触与脱离的临界问题
【答案】D
【详解】A.撤掉外力瞬间,取ABC系统解得选项A错误;
BC.AB恰好分离时,以BC整体为研究对象有解得则A的加速度大小也为0,此时弹簧处于压缩状态;选项BC错误;
D.开始AB静止,设弹簧压缩量为,则解得当加速度为0时,的速度最大,当ABC一起加速运动位移为时,对C受力分析有
对AB受力分析有弹簧弹力大小为
联立解得
当时,加速度,当时,位移图像如图所示,
由图像与坐标轴围成的面积可计算物块A的最大速度,
则最大速度大小为选项D正确。故选D。
4.如图所示,质量为m的长木板A放在光滑的水平面上,物块B、C放在长木板上。物块B的质量也为m,B、C与A间的动摩擦因数均为,A、B、C均处于静止状态,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。现给物块B施加一个水平向右的拉力F,则下列判断正确的是( )
A.当F足够小时,A仍保持静止状态
B.当拉力时,物块B与A刚好要发生相对滑动
C.当物块C的质量足够小时,C与A会发生相对滑动
D.当物块C的质量也为m时,物块C能获得的最大加速度为
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考向2 叠加系统的临界极值问题
D
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考向2 叠加系统的临界极值问题
【答案】D
【详解】A.由题知,长木板A放在光滑的水平面上,不受摩擦力作用,B与A间的动摩擦因数为,当F足够小时,B对A有静摩擦力作用,A在水平方向合力不为零,故A不能保持静止状态,A错误;
B.根据牛顿第二定律可知,当拉力时,物块B与A间的摩擦力小于,并没有刚好要滑动,B错误;
C.当B与A发生相对滑动时,假设C与A不会发生相对滑动,则解得则A对C的摩擦力假设成立,即C与A不可能发生相对滑动,C错误;D.当C的质量也为m时,物块C能获得的最大加速度为,D正确;故选D。
5.如图甲所示,水平面上有一倾角为的光滑斜面,斜面上用一平行于斜面的轻质细绳系质量为m的小球。当斜面以水平向右的加速度a做匀加速直线运动,系统稳定时细绳上的张力随加速度a的变化图像如图乙所示(AB段是直线),下列判断正确的是( )
A. B.
C.当时小球恰好离开斜面
D.小球离开斜面之前,受到的支持力
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考向3 运动类临界极值问题
C
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考向3 运动类临界极值问题
【答案】C
【详解】C.小球离开斜面之前,对小球受力分析可得,解得,可得小球离开斜面之前,与成正比,AB段是直线,由图可知当时,小球恰好离开斜面,故C正确;AB.当时,小球在斜面上静止,则当时,斜面对小球的支持力为零,则解得,故AB错误;
D.小球离开斜面之前,受到的支持力为故D错误。故选C。
传送带模型
03
PART
新梦想 新征程 新希望
2025
知识点1 水平传送带
夯基·必备基础知识
知识点1 水平传送带
夯基·必备基础知识
知识点1 水平传送带
夯基·必备基础知识
1.两种常见情景
知识点2 倾斜传送带
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1.两种常见情景
知识点2 倾斜传送带
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2.倾斜传送带问题分析
(1)物体沿倾角为θ的传送带传送时,可以分为两类:物体由底端向上运动,或者由顶端向下运动。解决倾斜传送带问题时要特别注意mgsin θ与μmgcos θ的大小和方向的关系,进一步判断物体所受合力与速度方向的关系,确定物体运动情况。当物体速度与传送带速度相等时,物体所受的摩擦力有可能发生突变。
(2)痕迹问题:共速前,x传>x物,痕迹Δx1=x传-x物,
共速后,x物>x传,痕迹Δx2=x物-x传,总痕迹取二者中大的那一段。
知识点2 倾斜传送带
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6.云南昆明长水国际机场航站楼是中国面向东南亚、南亚和连接欧亚的第四大国家门户枢纽机场,航站楼行李处理系统其中的一段如图甲所示,水平传送带顺时针匀速转动,一小行李箱以初速度滑上水平传送带,从A点运动到B点的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.小行李箱的初速度大小为2m/s
B.传送带转动的速度大小为6m/s
C.A、B两点间的距离为6m
D.小行李箱与传送带的相对位移大小为2m
提升·必备题型归纳
考向1 水平传送带
D
提升·必备题型归纳
考向1 水平传送带
【答案】D
【详解】AB.由v-t图像可知,小行李箱开始做匀减速直线运动,后与传送带一起匀速运动,则小行李箱的初速度v0为6m/s,而传送带转动的速度v大小为2m/s,故AB错误;
C.根据v-t图像,小行李箱在前3s内运动的距离为则A、B两点间的距离为8m,故C错误;
D.根据v-t图像,在前3s内传送带传动的路程为所以小行李箱与传送带的相对位移大小为故D正确。故选D。
7.在大型物流货场,广泛的应用着传送带搬运货物。如图甲所示,与水平面倾斜的传送带以恒定速率运动,皮带始终是绷紧的,将货物放在传送带的最上端A处,经过1.2s到达传送带的最下端B处。用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化图像如图乙所示,已知重力加速度。由v~t图像可知( )
A.传送带两端的距离为2.4m
B.货物与传送带的动摩擦因数为0.4
C.传送带的倾斜角度为30°
D.运送过程中,货物相对传送带的位移为0.8m
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D
考向2 倾斜传送带
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考向2 倾斜传送带
【答案】D
【详解】BC.由图象可知,货物在传送带上先做的匀加速直线运动,货物所受摩擦力方向沿传送带向下,则,0.2s后做的匀加速直线运动,货物所受摩擦力方向沿传送带向上,则联立解得,故BC错误;
AD.在图象中,面积代表位移的大小,则货物位移为皮带位移为货物相对传送带的位移故A错误,D正确。故选D。
板块模型
04
PART
新梦想 新征程 新希望
2025
知识点 板块模型的解题策略
夯基·必备基础知识
运动状态 板块速度不相等 板块速度相等瞬间 板块共速运动
处理方法 隔离法 假设法 整体法
具体步骤 对滑块和木板进行隔离分析,弄清每个物体的受体情况与运动过程 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
知识点 板块模型的解题策略
夯基·必备基础知识
临界条件 ①两者速度达到相等的瞬间,摩擦力可能发生突变②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,二者共速是滑块滑离木板的临界条件
相关知识 运动学公式、牛顿运动定律、动能定理、功能关系等
8.如图甲所示,物块A与木板B静止在光滑水平地面上,现给物块A一初速度,1s后两物体相对静止一起匀速运动,它们的位移-时间图像如乙图所示,A、B两物体的质量比为( )
A.4:3
B.2:1
C.3:2
D.5:2
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考向1 无外力板块模型
B
提升·必备题型归纳
考向1 无外力板块模型
【答案】B
【详解】由乙图可知,0~1s内,对A进行受力分析得对B进行受力分析得,1s后两物体相对静止一起匀速运动,则速度为,B的位移为解得则得出共速的速度为对A有解得,,故选B。
9.如图甲所示,水平地面上叠放着小物块B和木板A(足够长),其中A的质量为,整体处于静止状态。现对木板A施加方向水平向右的拉力F,木板A的加速度a与拉力F的关系图像如图乙所示。已知A、B间以及A与地面间的动摩擦因数相同,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,取重力加速度大小。下列说法正确的是( )
A.当拉力大小为5N时,A、B开始相对滑动
B.A与地面间的动摩擦因数为0.2
C.B的质量为
D.图乙中的
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考向2 有外力板块模型
C
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考向2 有外力板块模型
【答案】C
【详解】A.由图可知,当时,木板A的加速度增加的更快,说明此时A和B发生相对滑动,A错误;
B.当时,B的加速度达到最大,此时有则,B错误;
C.对A和B整体,当时,有解得,C正确;
D.A开始滑动时,可得则,D错误。故选C。
拼搏 / 奋斗 / 挑战 / 超越
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