2025高考物理一轮总复习第3章运动和力的关系专题强化3动力学中的三类典型问题课件

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(能力考点·深度研析)1．外力与内力(1)外力：系统________的物体对系统的作用力。(2)内力：系统______各物体间的相互作用力。
2．连接体的类型(1)物体叠放连接体(2)弹簧连接体
(3)轻绳(杆)连接体
(2024·陕西宁强县高三月考)如图所示，两相同物体A、B放在粗糙水平面上，通过一根倾斜的轻绳连接。若用恒力向左拉物体A，两物体运动的加速度大小为a1、绳中的张力为F1；若用大小相等的恒力向右拉物体B，两物体运动的加速度大小为a2、绳中的张力为F2。则( )A．a1＝a2，F1>F2 B．a1＝a2，F1a2，F1>F2
[解析]　对整体分析，根据牛顿第二定律F－2μmg＝2ma1，F－2μmg＝2ma2，故a1＝a2。设细线与水平方向夹角为θ，向左拉物体A，对B分析F1cs θ－μ(mg＋F1sin θ)＝ma1，向右拉物体B，对A分析F2cs θ－μ(mg－F2sin θ)＝ma2，因为a1＝a2，则F1(cs θ－μsin θ)＝F2(cs θ＋μsin θ)，故F1>F2。故选A。
整体法与隔离法的选取原则(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，且要求出物体之间的作用力时，一般采用“先整体求加速度，后隔离求内力”。
【跟踪训练】 (加速度相同的连接体问题)(多选)我国高铁技术处于世界领先水平，和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等，每节动车提供的动力均为F，动车组在水平直轨道上运行过程中每节车厢受到的阻力均为f。某列动车组由8节车厢组成，其中第1、3、6节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组( )
A．启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B．做匀加速运动时，第5、6节车厢间的作用力为1.125FC．做匀加速运动时，第5、6节车厢间的作用力为0.125FD．做匀加速运动时，第6、7节车厢间的作用力为0.75F
(加速度相同的连接体问题)如图所示，足够长的倾角θ＝37°的光滑斜面体固定在水平地面上，一根轻绳跨过定滑轮，一端与质量m1＝1 kg的物块A连接，另一端与质量m2＝3 kg的物块B连接，绳与斜面保持平行。开始时，用手按住A，使B悬于空中，释放后，在B落地之前，下列说法正确的是(所有摩擦均忽略不计，不计空气阻力，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2)( )A．绳的拉力大小为30 NB．绳的拉力大小为6 NC．物块B的加速度大小为6 m/s2D．如果将物块B换成一个竖直向下大小为30 N的力，对物块A的运动没有影响
[解析]　对B隔离分析，由牛顿第二定律得m2g－FT＝m2a，对A、B整体分析，由牛顿第二定律得m2g－m1gsin θ＝(m1＋m2)a，联立解得a＝6 m/s2，FT＝12 N，故A、B错误，C正确；如果将物块B换成一个竖直向下大小为30 N的力，对A由牛顿第二定律得F－m1gsin θ＝m1a′，解得a′＝24 m/s2，前后加速度不一样，对物块A的运动有影响，故D错误。
动力学中的临界极值问题
(能力考点·深度研析)1．临界或极值条件的标志(1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，即表明题述的过程存在着________点。(2)若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语，表明题述的过程存在着“起止点”，而这些起止点往往对应________状态。
(3)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点。(4)若题目要求“最终加速度”“稳定速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度。
2．四种典型的临界条件(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：静摩擦力达到最大值。(3)绳子断裂与松弛的临界条件：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。
3．动力学临界极值问题的三种解法
►考向1　接触与脱离的临界问题
►考向2　摩擦力作用下的临界问题
(1)求物块加速度的大小及到达B点时速度的大小。(2)拉力F与斜面夹角多大时，拉力F最小？拉力F的最小值是多少？
代入数值解得a＝3 m/s2，vB＝8 m/s。(2)对物块受力分析，如图所示，
设拉力F与斜面成α角，在垂直斜面方向，根据平衡条件可得Fsin α＋FN＝mgcs 30°沿斜面方向，由牛顿第二定律可得Fcs α－mgsin 30°－Ff＝ma又Ff＝μFN
(能力考点·深度研析)1．常见图像(1)v－t图像：根据图像的斜率判断加速度的大小和方向，再根据牛顿第二定律求解。(2)a－t图像：注意加速度的正负，正确分析每一段的运动情况，然后结合物体的受力情况应用牛顿第二定律列方程求解。(3)F－t图像：结合物体受到的力，由牛顿第二定律求出加速度，分析每一段的运动情况。
(4)F－a图像：首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数关系式，根据函数关系式结合图像，明确图像的斜率、截距或面积的意义，从而由图像给出的信息求出未知量。
(多选)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＝4 s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10 m/s2。由题给数据可以得出( )
A．木板的质量为1 kgB．2～4 s内，力F的大小为0.4 NC．0～2 s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
解决图像综合问题的关键(1)分清图像的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图像所反映的物理过程，会分析临界点。(2)注意图线中的一些特殊点：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等。(3)明确能从图像中获得哪些信息：把图像与具体的题意、情景结合起来，应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。
【跟踪训练】 (根据物理过程确定运动学图像)如图所示，一轻弹簧竖直固定在水平地面上，弹簧正上方有一个小球自由下落。从小球接触弹簧上端O点到将弹簧压缩至最短的过程中，如图所示的关于小球的加速度a随时间t或者随与O点的距离x变化的关系图线正确的是( )
(根据图像分析物理过程，求未知量)(多选)(2023·全国甲卷)用水平拉力使质量分别为m甲、m乙的甲、乙两物体在水平桌面上由静止开始沿直线运动，两物体与桌面间的动摩擦因数分别为μ甲和μ乙。甲、乙两物体运动后，所受拉力F与其加速度a的关系图线如图所示。由图可知( )A．m甲m乙C．μ甲<μ乙 D．μ甲>μ乙
[解析]　根据牛顿第二定律有F－μmg＝ma，整理后有F＝ma＋μmg，则可知F－a图像的斜率为m，纵截距为μmg，则由题图可看出m甲>m乙，μ甲m甲g＝μ乙m乙g，则μ甲<μ乙，故选BC。
(根据v－t图像求未知量)(多选)如图甲所示，直角三角形斜劈abc固定在水平面上。t＝0时，一物块(可视为质点)从底端a以初速度v1沿斜面ab向上运动，到达顶点b时速率恰好为零，之后沿斜面bc下滑至底端c。若物块与斜面ab、bc间的动摩擦因数相等，物块在两斜面上运动的速率v随时间变化的规律如图乙所示，已知v1、v2、t1、t2、g，则下列物理量可求的是( )A．斜面ab的倾角θB．物块与斜面间的动摩擦因数μC．物块的质量mD．斜面bc的长度L
连接体间力的传递规律 (2024·浙江宁波质检)如图甲所示，光滑水平地面上有A、B两物块，质量分别为mA和mB，中间用轻绳水平相连。现给B物块水平向右的力F，
(1)求轻绳传递给A的力T。(2)如果地面粗糙且物块与地面间的动摩擦因数为μ，轻绳传递给A的力T是多少？(3)如图乙所示，将整个系统竖直向上拉动，轻绳传递给A的力T是多少？(4)如图丙所示，将整个系统置于固定光滑的斜面上，求轻绳传递给A的力T是多少？如果斜面粗糙且物块与斜面间的动摩擦因数为μ，轻绳传递给A的力T是多少？
(3)以A、B整体为研究对象，
若斜面不光滑，以A、B整体为研究对象有
【跟踪训练】 如图所示，光滑水平地面上有一个由小车A和小球B构成的系统，小车(包括固定支架)的质量为mA，小球的质量为mB。现对小车A施加一水平向左的力F，则A通过细线传递给B的弹力T的水平分力Tx为多大？