【物理教案】2021江苏高考物理：第三章专题强化三应用牛顿运动定律解决“四类”热点问题

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专题强化三　应用牛顿运动定律解决“四类”热点问题

专题解读 1.本专题是应用动力学方法分析动力学图象问题、连接体问题、临界和极值问题

以及多运动过程问题．在高考中主要以选择题形式考查，且每年都有命题．

2．学好本专题可以培养同学们的分析推理能力、应用数学知识和方法解决物理问题的能力．

3．本专题用到的规律和方法有：整体法和隔离法、牛顿运动定律和运动学公式、临界条件

和相关的数学知识．

1．常见图象

v－t图象、a－t图象、F－t图象、F－a图象等．

2．题型分类

(1)已知物体受到的力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况．

(2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况．

(3)由已知条件确定某物理量的变化图象．

3．解题策略

(1)分清图象的类别：即分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象

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所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，

两图线的交点等．

(3)明确能从图象中获得哪些信息：把图象与具体的题意、情景结合起来，应用物理规律列

出与图象对应的函数方程式，进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系，以便对有

关物理问题作出准确判断．

例1　(多选)(2019·全国卷Ⅲ·20)如图 1(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(　　)

图1

A．木板的质量为 1 kg

B．2～4 s 内，力 F的大小为 0.4 N

C．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

答案　AB

解析　由题图(c)可知木板在 0～2 s 内处于静止状态，再结合题图(b)中细绳对物块的拉力 f在

0～2 s 内逐渐增大，可知物块受到木板的摩擦力逐渐增大，故可以判断木板受到的水平外力

F也逐渐增大，选项 C错误；由题图(c)可知木板在 2～4 s 内做匀加速运动，其加速度大小

为a1＝ m/s2＝0.2 m/s2，对木板进行受力分析，由牛顿第二定律可得 F－Ff＝ma1，在 4～5

s内做匀减速运动，其加速度大小为 a2＝ m/s2＝0.2 m/s2，Ff＝ma2，另外由于物块静止不

动，同时结合题图(b)可知物块与木板之间的滑动摩擦力 Ff＝0.2 N，解得 m＝1 kg、F＝0.4

N，选项 A、B正确；由于不知道物块的质量，所以不能求出物块与木板之间的动摩擦因数，

选项 D错误．

变式 1　(多选)(2015·江苏卷·6)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度 a随时间 t变化

的图线如图 2所示，以竖直向上为 a的正方向，则人对地板的压力(　　)

图2

A．t＝2 s 时最大 B．t＝2 s 时最小

C．t＝8.5 s 时最大 D．t＝8.5 s 时最小

答案　AD

解析　由题图知，在上升过程中，0～4 s 内，加速度方向向上，FN－mg＝ma，所以向上的

加速度越大，电梯对人的支持力就越大，由牛顿第三定律可知，人对电梯的压力就越大，故

A正确，B错误；由题图知，7～10 s 内加速度方向向下，由 mg－FN＝ma 知，向下的加速度

越大，电梯对人的支持力就越小，由牛顿第三定律可知，人对电梯的压力就越小，故 C错

误，D正确．

1．连接体的类型

(1)弹簧连接体

(2)物物叠放连接体

(3)轻绳连接体

(4)轻杆连接体

2．连接体的运动特点

轻绳——轻绳在伸直状态下，两端的连接体沿绳方向的速度总是相等．

轻杆——轻杆平动时，连接体具有相同的平动速度；轻杆转动时，连接体具有相同的角速度，

而线速度与转动半径成正比．

轻弹簧——在弹簧发生形变的过程中，两端连接体的速度不一定相等；在弹簧形变最大时，

两端连接体的速率相等．

3．处理连接体问题的方法

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，分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加

速度或其他未知量

隔离法的

选取原则

若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用

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

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，且要求物体之间的作用力时，可以

先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿

第二定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力”

例2　(2019·福建漳州市第二次教学质量监测)如图 3所示，质量分别为 2m和3m的两个小

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