2022-2023年高考物理一轮复习 牛顿第二定律的应用 连接体模型课件(重点难点易错点核心热点经典考点)

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第三讲牛顿第二定律的应用
思考：在拉力F作用下一起加速，试 求A对B的作用力?接触面都光滑.
整体：F=(mA+mB)a 隔B：TAB=mBa得：TAB=mBTAB=
整体：F-(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a隔B：TAB-mBgsinθ=mBa得：TAB=mBTAB=
思考：在拉力F作用下一起加速，试
求A对B的作用力?动摩擦因素都为μ.
整体：F-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a 隔B：TAB-μmBg=mBa
一、连接体模型1.躺平体: 靠弹力连接的物体内力按质量分配，离唯一外力越远越小阻力跟质量成正比，则不影响内力分配
思考：质量相等 的几个木块在推力 F作用下一起 加速，试求A对
摩擦因素都为μ。NAB=
A对B的作用力? 动摩擦因素都为 μ。
1.躺平体: 靠弹力连接的物体
内力按质量分配，离唯一外力越远越小力F1与F2作用下
阻力跟质量成正比，则不影响内力分配一起加速，试求
整体：F1+F2-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a 隔B：F2+NAB-μmBg=mBa
A对B的作用力?动摩擦因素都为
多个外力符合叠加原理整体：F1-F2-μ(mA+mB)g=(mA+mB)a隔B：NAB-F2-μmBg=mBa
例1：中国高速铁路系统简称“中国高铁”，完全由我国科技工 作者自主研发，是中国呈现给世界的一张靓丽名片，“中国高铁” 通车里程居世界第一位。为满足高速运行的需要，在高铁列车的前 端和尾端各有一节机车，可以提供大小相等的动力。某高铁列车， 机车和车厢共16节，假设每节机车和车厢的质量相等，运行时受 到的摩擦和空气阻力相同，每节机车提供大小为F的动力。当列车
沿平直铁道运行时，第10节(包含机车)对第11节的作用力大小和
整体：2F-16f=16ma 后六节：F+N-6f=6ma得：N=-F/4
思考：质量相等的几 个木块在拉力F作用下 一起加速，试求几个 木块之间的摩擦内力? 水平面光滑。
隔 AB： f=2ma =2m
隔A：fBA=ma=m
一、连接体模型1.躺平体: 靠弹力连接的物体整体：F=4ma隔ABC：fDC=3ma=3m
隔 CD： f=2ma =2m
隔D：fBA=ma=m
一、连接体模型1.躺平体: 靠弹力连接的物体整体：F=4ma隔BCD：fAB=3ma=3m
若水平 面与A 的动摩 擦因数 为μ？
整 体 ：F-μ4mg=4ma 隔BCD：fAB=3ma=3m隔 CD： fBC=2ma =2m隔D：fCD=ma=m
一、连接体模型1.躺平体: 靠弹力连接的物体
整体：F-μ4mg=4ma 隔D：F-fDC=ma隔 CD： F-fCB=2ma
隔BCD： F-f=3ma
思考：叠加体在拉力F的作用下在光滑的斜面上加速 向上，试求它们之间相互的摩擦力
整体：F-(mA+mB)gsinθ=(mA+mB)a 隔A：fBA-mAgsinθ=mAa
思考：叠加体在拉力F的作用下在粗糙的斜面上加速 向上，试求它们之间相互的摩擦力
整体：F-(mA+mB)gsinθ-μ(mA+mB)gcsθ=(mA+mB)a隔B：fAB-mBgsinθ=mBafAB=mBθ
2.叠加体：靠摩擦力连接的物体
②多个外力符合叠加原理，f地当作另 一个外力。
①内力按质量分配，离唯一外力越远越小
思考：若接 触面光滑, 求加速度a 和绳子上的 拉力T。
隔M：T=Ma隔A：T-mAg=mAa隔A：T-mAgsinθ=mAa隔m：mg-T=ma 隔B：mBg-T=mBa隔B：mBg-T=mBa得：a=得：a=得：a=得：T=得：T=得:T=
特点:两连接物体的速度、加速度大小相等， 方向不同，但有所关联.处理方法：分别对两物体隔离分析，应用 牛顿第二定律进行求解.
隔球：mgtanθ=ma
不同质量的小球挂在 同一个小车内，飘起 的角度是否相等？
思考：求图中小球的加速度a大小和方向？N
题型(二)加速度不同的连接体问题如图所示，可看作质点的两物块A、B的质量分别为2m、m。A
放在光滑水平桌面上，一不可伸长的柔软轻绳跨过光滑轻质定滑轮，两端 分别与A、B相连接，A和滑轮间的轻绳与桌面平行。现将A从静止释放，当B落地时，A还在桌面上。不计空气阻力，重力加速度为g。求：
B落地前的加速度a的大小。B落地前滑轮对轮轴的压力F的大小。A:T＝2maB: mg－T＝ma
如图所示，质量为m2的物块B放在光滑的水平桌面上，其上放 置质量为m1的物块A，用通过光滑定滑轮的细线将A与质量为M 的物块C连接，释放C，A和B一起以加速度大小a从静止开始运 动。已知A、B间的动摩擦因数为μ，重力加速度大小为g，则细线中的拉力大小为( C )A．MgB．M(g＋a) C．(m1＋m2)a D．m1a＋μm1g
[典例](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(B) 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
2-4: F－f＝ma14-5: f＝ma2
v­­t图像1．(多选)古代人们常用夯锤(如图甲)将地砸实，打夯时四个 劳动者每人分别握住夯锤的一个把手，一个人喊号，号声一响，四人同 时用相同的力将地上质量为90 kg的夯锤竖直向上提起；号音一落，四人 同时松手，夯锤落下将地面砸实。以竖直向上为正方向，若某次打夯过
程松手前夯锤运动的v­­t图像如图乙所示。不计空气阻力，g取10 m/s2，
a­­F图像2．(多选)如图甲所示，物体原来静止在水平面上，用一水平力F 拉物体，在F从0开始逐渐增大的过程中，物体先静止后做变加速 运动，其加速度a随外力F变化的图像如图乙所示。根据图乙中所标出的数据可计算出(g取10 m/s2)(BC)物体的质量为1 kg物体的质量为2 kg
C．物体与水平面间的动摩擦因数为0.3 D．物体与水平面间的动摩擦因数为0.5
7 -μmg=m·0.514 -μmg=m·4
由运动情况确定物理量的变化图像3. 英国物理学家和数学家斯·托马斯研究球体在液体中下落时，发现了液 体对球的粘滞阻力与球的半径、速度及液体的种类有关，有F＝6πηrv， 其中物理量η为液体的粘滞系数，它与液体的种类及温度有关，如图所 示，将一颗小钢珠由静止释放到盛有蓖麻油的足够深量筒中，下列描绘
钢珠在下沉过程中加速度大小与时间关系图像可能正确的是(D)
mg-6πηr at -f浮=ma
a=(mg-f浮)/(6πηrt+m)
动力学中的临界极值问题[科学思维]
临界极值问题的特征有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，明显表明题述的过 程存在着临界点。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”，而这些起止点往往就对应临界状态。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，这个极值点往往又是临界点。若题目要求“最终加速度”“稳定加速度”等，即是求收尾加速度或 收尾速度。
题型(一)以“作用力为零”为临界极值条件接触与脱离的临界条件：两物体相接触或脱离 的临界条件是两物体接触但接触面间弹力FN＝ 0。绳子断裂与松弛的临界条件：绳子断裂的临界 条件是绳子张力等于它所能承受的最大张力。绳 子松弛的临界条件是F ＝0。
思考：A与弹簧拴接，A、B压缩一段弹簧后静止释放 在一起上升的过程中A、B什么时候分离?.
A：mAg+kx=mAa kx=0,时分离
B: F-mBg=mBa A: kx-mAg=mAa,时分离
B：F-mgsinθ=ma
A：kx-mAgsinθ=mAa,时分离
一、连接体模型 二、分离模型1.脱离接触型: FN=0
mgtan300=ma
如图甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端与A物体
相连接，将B物体放置在A物体的上面，A、B的质量都为m，初始时两物体 都处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体B上，使物体B开始向上做匀加速运动
，拉力F与物体B的位移x的关系如图乙所 示，重力加速度g＝10 m/s2，下列说法
A．物体B位移为4 cm时，弹簧处于原长状态
B．物体B的加速度大小为5 m/s2 C． 物 体 A 的 质 量 为 4 kg D．弹簧的劲度系数为5 N/cm
k(x -0.04)-mg=ma
[针对训练]1.如图所示，一弹簧一端固定在倾角为θ＝37°的光滑固定斜面的 底端，另一端拴住质量为m1＝6 kg的物体P，Q为一质量为m2＝10 kg的 物体，弹簧的质量不计，劲度系数k＝600 N/m，系统处于静止状态。现 给物体Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做 匀加速运动，已知在前0.2 s时间内，F为变力，0.2 s以后F为恒力，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2。求：(1)系统处于静止状态时， 弹簧的压缩量x0；(2)物体Q从静止开始沿斜面向上做匀加速运动的加速度
大小a；(3)力F的最大值与最小值。
kx 解 ：(1)(m1＋m2)gsinθ＝kx0
得x0＝0.16 m。
[针对训练]1.如图所示，一弹簧一端固定在倾角为θ＝37°的光滑固定斜面的 底端，另一端拴住质量为m1＝6 kg的物体P，Q为一质量为m2＝10 kg的 物体，弹簧的质量不计，劲度系数k＝600 N/m，系统处于静止状态。现 给物体Q施加一个方向沿斜面向上的力F，使它从静止开始沿斜面向上做 匀加速运动，已知在前0.2 s时间内，F为变力，0.2 s以后F为恒力，sin 37°＝0.6，cs 37°＝0.8，g取10 m/s2。求：(1)系统处于静止状态时， 弹簧的压缩量x0；(2)物体Q从静止开始沿斜面向上做匀加速运动的加速度 大小a；(3)力F的最大值与最小值。
解：(1)(m1＋m2)gsinθ＝kx0
得x ＝0.16 m。
0(2) 分离P: kx1－m1gsin θ＝m1a
－m2gsin θ＝m2a
[针对训练]2．工地施工现场停放着一辆运载水泥管的货车，车厢 底部一层水泥管水平紧密地排列着，上层摆放着的4根水泥管没有 用绳索固定。现在我们来分析货车前部的A、B、C三根形状完全
相同的水泥管，侧视图如图所示，下列说法正确的是(D)
思考：A、B在拉力F作用下一起在光滑的水平面上加速， 两个物体的质量分别为mA、mB。动摩擦因数为μ，试求当F 满足什么条件时，两物体发生相对滑动。
整体:F=(mA+mB)a隔B:f=mBaF=当f=fm=μmAg时相对滑动
整体:F=(mA+mB)a隔A: f=mAaF=当f=fm=μmAg时相对滑动
思考：A、B叠放在动摩擦因数为μ2的水平面上，两个物体 的质量分别为mA、mB。动摩擦因数为μ1，对A施加一个水 平拉力F，F从零开始增加的过程中，两物体如何运动？
F=fAB=f地若 μ1mAgμ2(mA+mB)g，AB一起加速直到分离。整体:F0-μ2(mA+mB)g=(mA+mB)a
F0-μ1mAg=mAa得:F0=
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