应用牛顿运动定律解决“四类”热点问题

用牛顿运动定律解决问题知识集结知识元从受力确定运动从运动确定受力共点力的平衡知识讲解1．共点力的平衡：一个物体在共点力作用下，如果保持静止或者做匀速直线运动，我们就说这个物体处于平衡状态．即共点力作用下物体的平衡条件为：F=0．合（1）二力平衡条件：两个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上．（2）三力平衡条件：任意两个力的合力与第三个力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上．（3）多力平衡：如果物体受多个力作用处于平衡状态，其中任何一个力与其余力的合力大小相等，方向相反．2．多物体的动态平衡问题物体“缓慢运动”时，速度很小，可认为速度为零，所以物体在变化过程中时刻处于平衡状态．解此类问题需结合整体法与隔离法．例题精讲共点力的平衡例1.物体在共点力作用下，下列说法中正确的是（）A．物体的速度在某一时刻等于零，则该时刻物体一定处于平衡状态B．物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态C．物体所受合力为零，就一定处于平衡状态D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态例2.过年在家，很多同学放了孔明灯，并许了愿望，因此孔明灯又叫许愿灯．某质量为m的孔明灯升空后向着东北偏上方向匀速上升，则此时孔明灯所受空气作用力的大小和方向是（g 为重力加速度）（）A．0B．mg，东北偏上方向C．mg，竖直向上D．，东北偏上方向例3.某杂枝演员在做手指玩耍盘高难度的表演，如图所示．设该盘的质量为m，手指与盘之间的滑动摩擦因数为µ，重力加速度为g，设最大静摩擦等于滑动摩擦，盘底处于水平状态且不考虑盘的自转，则下列说法中正确的是（）A．若手指支撑着盘，使盘保持静止状态，则手指对盘的作用力大于mgB．若手指支撑着盘并一起水平向右匀速运动，则盘水平向右的静摩擦力C．若手指支撑着盘并一起水平向右匀加速运动，则手对盘的作用力大小为μmg D．若盘随手指一起水平匀加速运动，则手对盘的作用力大小不可超过超重与失重问题知识讲解1．实重和视重：（1）实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关．（2）视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力．此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重．2．超重、失重和完全失重的比较：现象实质超重物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于物体重力的现象系统具有竖直向上的加速度或加速度有竖直向上的分量失重物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于物体重力的现象系统具有竖直向下的加速度或加速度有竖直向下的分量完全失重物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力为零的现象系统具有竖直向下的加速度，且a=g例题精讲超重与失重问题例1.如图所示，将两砖块叠放以某一初速度竖直向上抛出，不计空气阻力．则下列说法正确的是（）A．上升过程中m1对m2有向下的压力B．下降过程二者间有压力C．整个过程中二者会分离D．上升和下降全程二者不会分离也不会有相互作用例2.如图所示，运动员在竖直方向上做先下蹲再起跳的体能训练，若忽略空气阻力，下列说法正确的是（）A．起跳时，运动员对地的压力大于地对她的支持力B．起跳以后，运动员在上升过程中处于超重状态C．运动员在下降过程中处于失重状态D．起跳时，运动员对地面的压力是地面的形变而产生的例3.电梯超载，一人走下轿厢后，电梯正常下行．轿厢中一人议论道：“电梯太小，能乘的人太少，还好是下去，如果电梯上去，能乘的人更少了”根据你学过的知识下列分析判断正确的是（）A．该说法是正确的，因为上行时，人对轿厢底板的压力大于人的重力B．该说法是正确的，因为下行时，电梯钢绳受到的拉力比电梯上行时小C．该说法是错误的，因为上行时，人对轿厢底板的压力大于底板人对人的支持力D．该说法是错误的，因为下行时，人对轿厢的压力也会大于人对重力连接体问题知识讲解1．板块问题本质特征①两物体叠放并接触；②两物体间通过摩擦力发生作用．2．解决问题步骤以及处理方式步骤处理方式求出两物体的加速度通过受力分析，用整体法与隔离法进行求解判断物体运动情况结合物体的加速度与速度进行判断求相关物理量运动学公式设运动时间，列两物体的速度关系式或位移关系式运动图象1．选取正方向；2．将两物体的运动图象画在v -t 图中；图线不相交，物体加速度不变，则图线不弯曲（外力无变化时）；3．利用图线的斜率面积求解相关物理量3．传送带问题传送带问题与板块问题类似，只是一般情况下传送带速度恒定，无需对传送带进行受力分析例题精讲连接体问题例1.如图所示，A 、B 两个物块叠放在光滑水平面上，质量分别为6kg 和2kg ，它们之间的动摩擦因数为0.2．设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g =10m/s 2．现对A 施加水平拉力F ，要保持A 、B 相对静止，F 不能超过（）A ．4NB ．8NC ．12ND ．16N例2.如图所示，长木板放置在粗糙水平地面上，一小物块放置于长木板的中央，已知长木板和物块的质量均为m，长木板与地面间及物块与长木板间的动摩擦因数均为μ，设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度为g，现对物块施加一水平向右的拉力F，则（）A．长木板可能向右做匀加速运动B．长木板的加速度可能为C．地面对长木板的摩擦力可能等于FD．长木板受到水平面的摩擦力可能等于2μmg例3.如图所示，钢铁构件A、B叠放在卡车的水平底板上，卡车底板和B间动摩擦因数为μ1，A、B 间动摩擦因数为μ2，卡车刹车的最大加速度为a，μ2g>a>μ1g，可以认为最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等．卡车沿平直公路行驶途中遇到紧急情况时，要求其刹车后在s0距离内能安全停下，则卡车行驶的速度不能超过（）A．B．C．D．当堂练习单选题练习1.物体在共点力作用下，下列说法中正确的是（）A．物体的速度在某一时刻等于零，则该时刻物体一定处于平衡状态B．物体相对另一物体保持静止时，物体一定处于平衡状态C．物体所受合力为零，就一定处于平衡状态D．物体做匀加速运动时，物体处于平衡状态练习2.过年在家，很多同学放了孔明灯，并许了愿望，因此孔明灯又叫许愿灯．某质量为m的孔明灯升空后向着东北偏上方向匀速上升，则此时孔明灯所受空气作用力的大小和方向是（g为重力加速度）（）A．0B．mg，东北偏上方向C．mg，竖直向上D．，东北偏上方向练习3.如图所示为简易升降装置，某人在吊篮中，通过定滑轮拉绳子使系统竖直匀速运动，人的质量为M，吊篮的质量为m，不计空气阻力和摩擦，不计绳子质量，重力加速度为g．下列说法正确的是（）A．匀速上升时人的拉力大于匀速下降时人的拉力B．匀速下降时人的拉力大小等于（m+M）gC．人对吊篮的压力大小为D．人的拉力大小为练习4.如图所示，轻绳两端分别系在圆环A和小球B上，圆环A套在粗糙的水平直杆MN 上．现用水平力F拉着绳子上的一点O使小球从图中的实线位置缓慢上升到虚线位置，但圆环A始终保持在原位置不动．则在这一过程中环对杆的摩擦力f和环对杆的压力N的变化情况是（）A．f不变，N不变B．f增大，N不变C．f增大，N减小D．f不变，N减小练习5.如图所示，A、B两滑块用轻绳通过定滑轮连接，整体处于静止状态，定滑轮固定在横杆的中点位置，不计一切摩擦，求A、B滑块的质量之比（θ=30°）（）A．1：2B．1：C．1：3D．1：练习6.将两个质量均为m的小球a、b用细线相连后，再用细线悬挂于O点，如图所示．用力F拉小球b，使两个小球都处于静止状态，且细线Oa与竖直方向的夹角保持θ=60°，则F的最小值为（）A．B．C．D．练习7.轻绳一端系在质量为m的物块A上，另一端系在一个套在粗糙竖直杆MN的圆环上．现用水平力F拉住绳子上一点O，使物块A从图中实线位置缓慢下降到虚线位置，但圆环仍保持在原来位置不动．在这一过程中，环对杆的摩擦力F1和环对杆的压力F2的变化情况是（）A．F1保持不变，F2逐渐增大B．F1保持不变，F2逐渐减小C．F1逐渐增大，F2保持不变D．F1逐渐减小，F2保持不变练习8.如图所示，当人站在电梯里处于超重状态时，则（）A．电梯一定向上运动B．电梯一定向下运动C．电梯的加速度一定向上D．电梯的加速度一定向下练习9.下列关于失重的说法中，正确的是（）A．失重就是物体所受重力变小B．物体加速上升时处于失重状态C．物体自由下落时不会产生失重现象D．失重现象中地球对物体的实际作用力没有变化练习10.质量为50kg的人，站在升降机内的台秤上，测得体重为450N，则升降机的运动可能是（）A．匀速上升B．加速上升C．减速上升D．减速下降练习11.用手水平托着一本书做如下几种运动，假定各种情形中加速度大小都相等，且书与手保持相对静止，则书对手的作用力最大的情况是（）A．竖直向上匀加速运动B．竖直向上匀减速运动C．竖直向下匀加速运动D．沿水平方向匀加速运动练习12.在电梯内的地板上，竖直放置一根轻质弹簧，弹簧上端固定一个质量为m的物体．当电梯静止时，弹簧被压缩了x；当电梯运动时，弹簧又被继续压缩了．则电梯运动的情况可能是（）A．以大小为的加速度加速上升B．以大小为的加速度减速上升C．以大小为的加速度加速下降D．以大小为的加速度减速下降多选题练习1.当物体在共点力的作用下处于平衡状态时，下列说法正确的是（）A．物体一定保持静止B．物体可能做匀速直线运动C．物体的加速度为零D．物体可能做匀加速直线运动练习2.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A，A与竖直墙之间放一光滑圆球B，整个装置处于静止状态．现对B加一竖直向下的力F，F的作用线通过球心，设墙对B的作用力为F1，B对A的压力为F2，地面对A的支持力为F3．若F缓慢增大而整个装置仍保持静止，截面如上图所示，在此过程中（）A．F1保持不变B．F2缓慢增大C．F3保持不变D．F3缓慢增大练习3.下面关于失重和超重的说法，正确的是（）A．物体处于失重状态时所受重力减小；处于超重状态时所受重力增大B．在电梯上出现失重状态时，电梯必定处于下降过程C．在电梯上出现超重现象时，电梯有可能处于下降过程D．只要物体运动的加速度方向向下，必定处于失重状态解答题练习1.'如图所示，一水平传送带两轮间距为20m，以2m/s的速度做匀速运动．已知某物体与传送带间的动摩擦因数为0.1，现将该物体由静止轻放到传送带的A端．求：（1）物体被送到另一端B点所需的时间；（2）若物体在A端的初速度v0=6m/s，物体被送到另一端B点所需的时间．（g取10m/s2）'练习2.'如图所示，质量为M的木板，静止放置在粗糙水平地面上，有一个可视为质点的小物块质量为m，以某一水平初速度从左端冲上木板．从物块冲上木板到物块和木板达到共同速度的过程中，物块和木板的v-t图象分别如图中的折线acd和bcd所示，a、b、c、d点的坐标为a（0，10）、b（0，0）、c（4，4）、d（12，0）．根据v-t图象，求：（1）物块相对木板滑行的距离△x；（2）物块与木板、木板与地面间的动摩擦因数μ1、μ2；（3）物块质量m与木板质量M之比．'练习3.'如图所示，一质量为M的平板车B放在光滑水平面上，在其右端放一质量为m的小木块A，m ＜M，A、B间动摩擦因数为μ，现给A和B以大小相等、方向相反的初速度v0，使A开始向左运动，B开始向右运动，最后A不会滑离B，求：（1）A、B最后的速度大小和方向；（2）从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，平板车的速度大小和方向．（3）从地面上看，小木块向左运动到离出发点最远处时，平板车向右运动的位移大小．'练习4.'如图所示，质量m=1kg的物块A放在质量M=4kg木板B的左端，起初A、B静止在水平地面上，现用一水平向左的力F作用在木板B上，已知AB之间的动摩擦因数为μ1=0.4，地面与B 之间的动摩擦因数为μ2=0.1，假设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g=10m/s2．求：（1）能使AB发生相对滑动的F的最小值；（2）若F=30N，作用1s后撤去，要想A不从B上滑落，则木板至少多长，从开始到AB均静止，A的总位移是多少？'练习5.'如图所示，水平面上有一块木板，质量M=4.0kg，它与水平面间的动摩擦因数μ1=0.10．在木板的最左端有一个小滑块（可视为质点），质量m=2.0kg．小滑块与木板之间的动摩擦因数μ2=0.50．开始时它们都处于静止状态．某时刻起对小滑块施加一个水平向右的恒力F=18N，此后小滑块将相对木板滑动，1.0s后撤去该力．（1）求小滑块在木板上滑行时，木板加速度a的大小；（2）若要使小滑块不离开木板，求木板的长度L应满足的条件．'。

牛顿运动定律的应用一、学习目标1、进一步学习分析物体的受力情况，能结合物体的运动情况进行分析。

2、掌握应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会用牛顿运动定律和运动学公式解决力学问题。

3、学会解力学题的一般书写格式。

二、考点解析考点一：动力学的两类基本问题。

已知受力求运动：已知物体的受力情况求物体运动情况：首先要确定研究对象，对物体进行受力分析，作出受力图，建立坐标系，进行力的正交分解，然后根据牛顿第二定律求加速度a，再根据运动学公式求运动中的某一物理量.已知运动求受力：已知物体的运动情况求受力情况：也是首先要确定研究对象，进行受力分析，画出受力示意图，建立坐标系，进行力的正交分解，然后根据运动学公式求加速度，再根据牛顿第二定律求力，可以看出，这两种类型的问题的前几个步骤是相同的，最后两个步骤颠倒顺序即可.[例1]如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮，一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮分别与物块A、B相连，细绳处于伸直状态，物块A和B的质量分别为m A=8kg和m B=2kg，物块A与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.1，物块B距地面的高度h=0.15m.桌面上部分的绳足够长.现将物块B从h高处由静止释放，直到A停止运动.求A在水平桌面上运动的时间.（g=10m/s2）【例2】图中的AB、AC、AD都是光滑的轨道，A、B、C、D四点在同一竖直圆周上，其中AD是竖直的。

一小球从A点由静止开始，分别沿AB、AC、AD轨道滑下B、C、D点所用的时间分别为tl、t2、t3。

则( )A．tl=t2=t3 B．tl>t2>t3C．tl<t2<t3 D．t3>tl>t2[例3]某航空公司的一架客机，在正常航线上作水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10S内高度下降1700m造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动．试计算：（1）飞机在竖直方向上产生的加速度多大?方向怎样?（2）乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力，才能使乘客不脱离座椅？（g取10m/S2）（3）未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动?最可能受到伤害的是人体的什么部位?[例4]一辆小车上固定一个倾角α=30°的光滑斜面，斜面上安装一块竖直光滑挡板，在挡板和斜面间放置一个质量m=l0kg的立方体木块，当小车沿水平桌面向右以加速度a=5m／s2运动时，斜面及挡板对木块的作用力多大?考点二：连结体问题在研究力和运动的关系时，经常会涉及到相互联系的物体之间的相互作用，这类问题称为“连结体问题”。

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1A ．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a 1＝0.4－04－2m/s 2＝0.2 m/s 2，对木板进行受力分析，由牛顿第二定律可得F －F f ＝ma 1，在4～5 s 内做匀减速运动，其加速度大小为a 2＝0.4－0.25－4m/s 2＝0.2 m/s 2，F f ＝ma 2，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F f ＝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 (2018·全国卷Ⅰ·15)如图2，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块P ，系统处于静止状态．现用一竖直向上的力F 作用在P 上，使其向上做匀加速直线运动．以x 表示P 离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示F 和x 之间关系的图象可能正确的是( )图2答案 A解析 设物块P 静止时，弹簧的长度为x 0，原长为l ，则有k (l －x 0)＝mg ，物块P 向上做匀加速直线运动时受重力mg 、弹簧弹力k (l －x 0－x )及力F ，根据牛顿第二定律，得F ＋k (l －x 0－x )－mg ＝ma故F ＝kx ＋ma .根据数学知识知F －x 图象是纵轴截距为ma 、斜率为k 的一次函数图象，故可能正确的是A. 变式2 (多选)(2019·河南驻马店市第一学期期终)如图3甲所示，一质量m ＝1 kg 的物体置于水平面上，在水平外力F 作用下由静止开始运动，F 随时间t 的变化情况如图乙所示，物体运动的速度v 随时间t 的变化情况如图丙所示(4 s 后的图线没有画出)．已知重力加速度g 取10 m/s 2，则下列说法正确的是( )图3A ．物体在第3 s 末的加速度大小是2 m/s 2B ．物体与水平面间的动摩擦因数为0.4C ．物体在前6 s 内的位移为10 mD ．物体在前6 s 内的位移为12 m答案 BD解析 由v －t 图象可知，物体在前4 s 做匀变速直线运动，所以物体在第3 s 末的加速度a 1等于前4 s 内的加速度，根据v －t 图象和加速度定义式：a 1＝Δv Δt ＝44m/s 2＝1 m/s 2，选项A 错误；在0～4 s 内，在水平方向：F 1－μmg ＝ma 1，解得：μ＝0.4 ，选项B 正确；设前4 s 的位移为x1，由位移公式有：x1＝12＝12×1×16 m＝8 m；设4 s后物体运动时的加速度为a2，2a1t1则：F2－μmg＝ma2，解得a2＝－2 m/s2；物体在4 s末时的速度为v′＝4 m/s，设物体从4 s末后运动时间t2速度减为0，则：0＝v′＋a2t2，解得：t2＝2 s，所以物体在6 s末速度恰好减为0，故后2 s内的位移：x2＝v′t2＋12，代入数据解得，x2＝4 m；所以物体在前6 s内的2a2t2位移x＝x1＋x2＝8 m＋4 m＝12 m，选项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 (多选)(2019·广东湛江市第二次模拟)如图4所示，a 、b 、c 为三个质量均为m 的物块，物块a 、b 通过水平轻绳相连后放在水平面上，物块c 放在b 上．现用水平拉力作用于a ，使三个物块一起水平向右匀速运动．各接触面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g .下列说法正确的是( )图4A ．该水平拉力大于轻绳的弹力B ．物块c 受到的摩擦力大小为μmgC ．当该水平拉力增大为原来的1.5倍时，物块c 受到的摩擦力大小为0.5μmgD ．剪断轻绳后，在物块b 向右运动的过程中，物块c 受到的摩擦力大小为μmg答案 ACD解析 三物块一起做匀速直线运动，由平衡条件，对a 、b 、c 系统：F ＝3μmg ，对b 、c 系统：F T ＝2μmg ，则：F ＞F T ，即水平拉力大于轻绳的弹力，故A 正确；c 做匀速直线运动，处于平衡状态，则c 不受摩擦力，故B 错误；当水平拉力增大为原来的1.5倍时，F ′＝1.5F ＝4.5μmg ，由牛顿第二定律，对a 、b 、c 系统：F ′－3μmg ＝3ma ，对c ：F f ＝ma ，解得：F f ＝0.5μmg ，故C 正确；剪断轻绳后，b 、c 一起做匀减速直线运动，由牛顿第二定律，对b 、c 系统：2μmg ＝2ma ′，对c ：F f ′＝ma ′，解得：F f ′＝μmg ，故D 正确．变式3 (2019·福建漳州市第二次教学质量监测)如图5所示，质量分别为2m 和3m 的两个小球静止于光滑水平面上，且固定在劲度系数为k 的轻质弹簧的两端．今在质量为2m 的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为F 的水平拉力，使两球一起做匀加速直线运动，则稳定后弹簧的伸长量为( )图5A.F 5kB.2F 5kC.3F 5kD.F k答案 C解析 对整体分析，整体的加速度a ＝F 5m，对质量为3m 的小球分析，根据牛顿第二定律有：F 弹＝kx ＝3ma ，可得x ＝3F 5k，故A 、B 、D 错误，C 正确． 变式4 (多选)如图6所示，倾角为θ的斜面体放在粗糙的水平地面上，现有一带固定支架的滑块m正沿斜面加速下滑．支架上用细线悬挂的小球达到稳定(与滑块相对静止)后，悬线的方向与竖直方向的夹角也为θ，斜面体始终保持静止，则下列说法正确的是()图6A．斜面光滑B．斜面粗糙C．达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向左D．达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向右答案AC解析隔离小球，可知小球的加速度方向沿斜面向下，大小为g sin θ，小球稳定后，支架系统的加速度与小球的加速度相同，对支架系统进行分析，只有斜面光滑，支架系统的加速度才是g sin θ，所以A正确，B错误．隔离斜面体，斜面体受到的力有自身重力、地面的支持力、支架系统对它垂直斜面向下的压力，因斜面体始终保持静止，则斜面体还应受到地面对它水平向左的摩擦力，C正确，D错误．1．临界或极值条件的标志(1)题目中“刚好”“恰好”“正好”等关键词句，明显表明题述的过程存在着临界点．(2)题目中“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词句，表明题述过程存在着“起止点”，而这些“起止点”一般对应着临界状态．(3)题目中“最大”“最小”“至多”“至少”等词句，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点．2．常见临界问题的条件(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F N＝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F T＝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．解题基本思路(1)认真审题，详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段)；(2)寻找过程中变化的物理量； (3)探索物理量的变化规律；(4)确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系．4．解题技巧方法极限法 把物理问题(或过程)推向极端，从而使临界现象(或状态)暴露出来，以达到正确解决问题的目的假设法 临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件时，往往用假设法解决问题数学法将物理过程转化为数学表达式，根据数学表达式解出临界条件例3 (2019·江西宜春市期末)如图7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m 1＝6 kg 的物体P ，Q 为一质量为m 2＝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，cos 37°＝0.8，g 取10 m/s 2.求：图7(1)系统处于静止状态时，弹簧的压缩量x 0；(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．答案 (1)0.16 m (2)103 m/s 2 (3)2803 N 1603N 解析 (1)设开始时弹簧的压缩量为x 0，对整体受力分析，平行斜面方向有(m 1＋m 2)g sin θ＝kx 0解得x 0＝0.16 m.(2)前0.2 s 时间内F 为变力，之后为恒力，则0.2 s 时刻两物体分离，此时P 、Q 之间的弹力为零且加速度大小相等，设此时弹簧的压缩量为x 1，对物体P ，由牛顿第二定律得：kx 1－m 1g sin θ＝m 1a前0.2 s 时间内两物体的位移：x 0－x 1＝12at 2 联立解得a ＝103m/s 2. (3)对两物体受力分析知，开始运动时拉力最小，分离时拉力最大，则F min ＝(m 1＋m 2)a ＝1603N 对Q 应用牛顿第二定律得F max －m 2g sin θ＝m 2a解得F max ＝m 2(g sin θ＋a )＝2803N. 变式5 如图8，滑块A 置于水平地面上，滑块B 在一水平力作用下紧靠滑块A (A 、B 接触面竖直)，此时A 恰好不滑动，B 刚好不下滑．已知A 与B 间的动摩擦因数为μ1，A 与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A 与B 的质量之比为( )图8A.1μ1μ2B.1－μ1μ2μ1μ2C.1＋μ1μ2μ1μ2D.2＋μ1μ2μ1μ2答案 B解析 对滑块A 、B 整体在水平方向上有F ＝μ2(m A ＋m B )g ，对滑块B 在竖直方向上有μ1F ＝m B g ，联立解得：m A m B ＝1－μ1μ2μ1μ2，选项B 正确.1．基本思路(1)将“多过程”分解为许多“子过程”，各“子过程”间由“衔接点”连接．(2)对各“衔接点”进行受力分析和运动分析，必要时画出受力图和过程示意图．(3)根据“子过程”“衔接点”的模型特点选择合适的物理规律列方程．(4)分析“衔接点”速度、加速度等的关联，确定各段间的时间关联，并列出相关的辅助方程．(5)联立方程组，分析求解，对结果进行必要的验证或讨论．2．解题关键(1)注意应用v －t 图象和情景示意图帮助分析运动过程．(2)抓住两个分析：受力分析和运动过程分析．例4 (2019·河南郑州市第一次模拟)某次新能源汽车性能测试中，如图9甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化的关系，但由于机械故障，速度传感器只传回了第25 s 以后的数据，如图乙所示．已知汽车质量为1 500 kg ，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始做直线运动，设汽车所受阻力恒定．求：图9(1)18 s 末汽车的速度是多少？(2)前25 s 内的汽车的位移是多少？答案 (1)26 m/s (2)608 m解析 (1)0～6 s 内由牛顿第二定律得：F 1－F f ＝ma 16 s 末车速为：v 1＝a 1t 1在6～18 s 内，由牛顿第二定律得：F 2－F f ＝ma 2第18 s 末车速为：v 2＝v 1＋a 2t 2由题图知18 s 后汽车匀速直线运动，牵引力等于阻力，故有：F f ＝F ＝1 500 N ，解得：v 1＝30 m/s ，v 2＝26 m/s ；(2)汽车在0～6 s 内的位移为：x 1＝v 12t 1＝90 m ， 汽车在6～18 s 内的位移为：x 2＝v 1＋v 22t 2＝336 m ， 汽车在18～25 s 内的位移为：x 3＝v 2t 3＝182m故汽车在前25 s 内的位移为：x ＝x 1＋x 2＋x 3＝608 m.变式6 哈利法塔是目前世界最高的建筑．游客乘坐观光电梯从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需50秒，运行的最大速度为15 m/s .观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景，可将棕榈岛、帆船酒店等尽收眼底，颇为壮观．一位游客用便携式拉力传感器测得在加速阶段质量为1 kg 的物体受到的竖直向上拉力为11 N ，若电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动(g 取10 m/s 2)，求：(1)电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间；(2)若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等，求观景台的高度；(3)若电梯设计安装有辅助牵引系统，电梯出现故障，绳索牵引力突然消失，电梯从观景台处自由下落，为防止电梯落地引发人员伤亡，电梯启动辅助牵引装置使其减速到速度为零，牵引力为重力的3倍，下落过程所有阻力不计，则电梯自由下落最长多少时间必须启动辅助牵引装置？答案 (1)1 m/s 2 15 s (2)525 m (3)70 s解析 (1)设电梯加速阶段的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得： F T －mg ＝ma 解得a ＝1 m/s 2 由v ＝v 0＋at 解得t ＝15 s.(2)匀加速阶段位移x 1＝12at 2＝12×1×152 m ＝112.5 m匀速阶段位移x 2＝v (50 s －2t )＝15×(50－2×15) m ＝300 m 匀减速阶段位移x 3＝v 22a ＝112.5 m因此观景台的高度 x ＝x 1＋x 2＋x 3＝525 m. (3)由题意知，电梯到地面速度刚好为0. 自由落体加速度大小a 1＝g启动辅助牵引装置后加速度大小a 2＝F －mg m ＝3mg －mgm ＝2g ，方向向上则v m 22a 1＋v m 22a 2＝x 解得：v m ＝1070 m/s 则t m ＝v mg＝70 s 即电梯自由下落最长70 s 时间必须启动辅助牵引装置.1.(多选)(2020·福建三明市质检)水平地面上质量为1 kg 的物块受到水平拉力F 1、F 2的作用，F 1、F 2随时间的变化如图1所示，已知物块在前2 s 内以4 m/s 的速度做匀速直线运动，取g ＝10 m/s 2，则( )图1A ．物块与地面的动摩擦因数为0.2B ．3 s 末物块受到的摩擦力大小为3 NC ．4 s 末物块受到的摩擦力大小为1 ND ．5 s 末物块的加速度大小为3 m/s 2 答案 BC解析 在0～2 s 内物块做匀速直线运动，则摩擦力F f ＝3 N ，则μ＝F f mg ＝310＝0.3，选项A 错误；2 s 后物块做匀减速直线运动，加速度a ＝F 合m ＝6－5－31 m/s 2＝－2 m/s 2，则经过t ＝0－va ＝2 s ，即4 s 末速度减为零，则3 s 末物块受到的摩擦力大小为3 N,4 s 末物块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为6 N －5 N ＝1 N ，选项B 、C 正确；物块停止后，因两个力的差值小于最大静摩擦力，则物块不再运动，则5 s 末物块的加速度为零，选项D 错误．2.沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F 的作用，其下滑的速度—时间图线如图2所示．已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0～5 s,5～10 s,10～15 s 内F 的大小分别为F 1、F 2和F 3，则( )图2A ．F 1<F 2B ．F 2>F 3C ．F 1>F 3D ．F 1＝F 3答案 A3.(2019·云南昆明市4月教学质量检测)如图3所示，质量为M 的滑块A 放置在光滑水平地面上，左侧面是圆心为O 、半径为R 的光滑四分之一圆弧面，当用一水平恒力F 作用在滑块A上时，一质量为m 的小球B (可视为质点)在圆弧面上与A 保持相对静止，此时小球B 距轨道末端Q 的竖直高度为H ＝R3，重力加速度为g ，则F 的大小为( )图3A.53Mg B.52Mg C.53(M ＋m )g D.52(M ＋m )g 答案 D解析 连接OB ，设OB 连线与竖直方向的夹角为θ，如图所示，由几何关系得：cos θ＝R －H R ＝23sin θ＝1－cos 2θ＝53则tan θ＝52此时小球受到的合外力F 合＝mg tan θ＝52mg 由牛顿第二定律可得：a ＝F 合m ＝52g以整体为研究对象，由牛顿第二定律可得F ＝(M ＋m )a ＝52(M ＋m )g ， 故D 正确，A 、B 、C 错误．4.(2019·河南顶级名校第四次联测)如图4所示，水平地面上放置一个质量为1 kg 的物块A ，在A 的上面放置另一个质量也为1 kg 的物块B ，已知A 与地面之间的动摩擦因数为μ1＝0.5，A 、B 之间的动摩擦因数为μ2＝0.2.现在给物块A 施加一个与水平方向夹角为θ＝37°、斜向右上方、大小恒为10 N 的力F ，则物块B 所受的摩擦力(重力加速度g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)( )图4A ．大小为0.5 N ，方向水平向右B ．大小为2 N ，方向水平向右C ．大小为0.5 N ，方向水平向左D ．大小为2 N ，方向水平向左 答案 A解析 假设A 、B 一起运动，以A 、B 整体为研究对象，根据牛顿第二定律有F cos θ－μ1(m A g ＋m B g －F sin θ)＝(m A ＋m B )a ，解得a ＝0.5 m/s 2；以B 为研究对象，根据牛顿第二定律有F f AB ＝m B a ＝0.5 N<μ2m B g ＝2 N ，假设成立，所以物块B 所受的摩擦力为静摩擦力，大小为F f AB ＝0.5 N ，方向水平向右，故A 正确，B 、C 、D 错误．5．(多选)(2019·广东深圳市第一次调研)高铁已成为重要的“中国名片”，领跑世界．一辆由8节车厢编组的列车，从车头开始的第2、3、6和7共四节为动力车厢，其余为非动力车厢．列车在平直轨道上匀加速启动时，若每节动力车厢牵引力大小均为F ，每节车厢质量都为m ，每节车厢所受阻力均为车厢重力的k 倍，重力加速度为g .则( ) A ．启动时车厢对乘客作用力的方向竖直向上 B ．整个列车的加速度大小为F －2kmg2mC ．第2节车厢对第1节车厢的作用力大小为F2D ．第2节车厢对第3节车厢的作用力大小为F ＋kmg2答案 BC解析 启动时车厢对乘客竖直方向有竖直向上的支持力，水平方向有沿列车运动方向的力，两个力的合力方向斜向上方，选项A 错误；对整个列车，根据牛顿第二定律：4F －8kmg ＝8ma ，解得a ＝F －2kmg 2m ，选项B 正确；对第1节车厢，根据牛顿第二定律：F 21－kmg ＝ma ，解得F 21＝F2，选项C 正确；对第1、2节车厢的整体，根据牛顿第二定律：F 32＋F －2kmg ＝2ma ，解得F 32＝0，根据牛顿第三定律可知，选项D 错误．6.(2020·河南洛阳市模拟)如图5所示，一重力为10 N 的小球，在F ＝20 N 的竖直向上的拉力作用下，从A 点由静止出发沿AB 向上运动，F 作用1.2 s 后撤去．已知杆与球间的动摩擦因数为36，杆足够长，取g ＝10 m/s 2.求：图5(1)有F 作用的过程中小球的加速度； (2)撤去F 瞬间小球的加速度；(3)从撤去力F 开始计时，小球经多长时间将经过距A 点为2.25 m 的B 点． 答案 (1)2.5 m /s 2 方向沿杆向上 (2)7.5 m/s 2 方向沿杆向下 (3)0.2 s 或0.75 s 解析 (1)小球的质量m ＝Gg＝1 kg.取沿杆向上为正方向，设小球在力F 作用过程的加速度为a 1，此时小球的受力如图甲所示，F cos 30°＝G cos 30°＋F N F sin 30°－G sin 30°－μF N ＝ma 1联立解得：a 1＝2.5 m /s 2，即大小为2.5 m/s 2，方向沿杆向上 (2)撤去F 瞬间，小球的受力如图所示，设此时小球的加速度为a 2，则有F N ′＝G cos 30° －G sin 30°－μF N ′＝ma 2联立解得：a 2＝－7.5 m /s 2，即大小为7.5 m/s 2，方向沿杆向下 (3)刚撤去F 时，小球的速度v 1＝a 1t 1＝3 m/s小球的位移为x 1＝12a 1t 12＝1.8 m撤去F 后，小球继续向上运动的时间为t 2＝0－v 1a 2＝0.4 s小球继续向上运动的最大位移为x 2＝0－v 122a 2＝0.6 m则小球向上运动的最大距离为x m ＝x 1＋x 2＝2.4 m 在上滑阶段通过B 点，即x AB －x 1＝v 1t 3＋12a 2t 32解得t 3＝0.2 s 或者t 3＝0.6 s(舍去) 小球返回时，受力如图丙所示，设此时小球的加速度为a 3， －G sin 30°＋μF N ′＝ma 3得a 3＝－2.5 m /s 2，即大小为2.5 m/s 2，方向沿杆向下， 小球由顶端返回B 点时有：－(x m －x AB )＝12a 3t 24解得t 4＝35s 则通过B 点时间为t ＝t 2＋t 4≈0.75 s.。

牛顿运动定律复习1、 连接体问题解题思路：整体法与隔离法的灵活运用a) 各部分间没有相对运动，或者虽有相对运动但为匀速运动：整体及各部分有相同的加速度，整体法求加速度，隔离法求各物体受力情况。

b) 各部分间有相对运动且不是匀速运动：整体及部分间没有共同的加速度，且整体的加速度不等于各部分的加速度平均。

必须灵活运用整体法及隔离法求解问题。

整体的加速度用整体法求解，部分的加速度用隔离法求解；受力情况运用整体、隔离及牛三定律等求解。

例1、 如图所示，小车向右做匀加速运动的加速度大小为a ，bc 为固定在小车上的水平横杆，物块M 串在杆上，M 通过细线悬吊着一小铁球m ， M 、m 均相对小车静止，细线与竖直方向的夹角为θ．若小车的加速度逐渐增大到2a 时，M 仍与小车保持相对静止，则A ．横杆对M 的作用力增加到原来的2倍B ．细线的拉力增加到原来的2倍C ．细线与竖直方向的夹角增加到原来的2倍D ．细线与竖直方向夹角的正切值增加到原来的2倍例2、 如图所示，水平地面上有两块完全相同的木块AB ，水平推力F 作用在A 上，用F AB 代表A 、B 间的相互作用力，下列说法可能正确的是A ．若地面是完全光滑的，则F AB =FB ．若地面是完全光滑的，则F AB =F /2C ．若地面是有摩擦的，且AB 未被推动，可能F AB =F /3D ．若地面是有摩擦的，且AB 被推动，则F AB =F /2例3、 如图所示，一质量为M 的直角劈B 放在水平面上，在劈的斜面上放一质量为m 的物体A ，用一沿斜面向上的力F 作用于A 上，使其沿斜面匀速上滑，在A 上滑的过程中直角劈B 相对地面始终静止，则关于地面对劈的摩擦力f 及支持力N 正确的是A ．f = 0 ，N = Mg +mgB ．f 向左，N <Mg +mgC ．f 向右，N <Mg +mgD ．f 向左，N =Mg +mg例4、 某人拍得一张照片，上面有一个倾角为α的斜面，斜面上有一辆无动力的小车，小车上悬挂一个小球，如图所示，悬挂小球的悬线与垂直斜面的方向夹角为β，下面判断正确的是A 、如果βα=，小车一定处于静止状态B 、如果0β=，斜面一定是光滑的C 、如果βα>，小车一定是沿斜面加速向下运动D 、无论小车做何运动，悬线都不可能停留图中虚线的右侧例5、 如图所示，一轻绳通过一光滑定滑轮，两端各系一质量为m 1和m 2的物体，m 1放在地面上，当m 2的质量发生变化时，m 1的加速度a 的大小与m 2的关系大致如下图中的图( ).αβF V α B A2、 弹簧类问题可视为特殊的连接体问题，注意关键点：弹簧的弹力不能突变。

用牛顿运动定律解决几类典型问题题组一 瞬时加速度问题牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生，同时变化，同时消失。

分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的受力情况及其变化，明确三种基本模型的特点。

1. “绳”和“线”，一般都是理想化模型，具有如下几个特性（1）轻：即绳（或线）的质量和重力均可视为等于零。

由此特点可知，同一根绳（或线）的两端及其中间各点的张力大小相等。

（2）软：即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能弯曲）。

由此特点可知，绳及其物体间相互作用力的方向是沿着绳子且背离受力物体的方向。

（3）不可伸长：即无论绳所受拉力多大，绳子的长度不变，由此特点可知，绳子中的张力可以突变。

2. “弹簧”和“橡皮绳”，也是理想化模型，具有如下几个特性（1）轻：即弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可视为等于零。

由此特点可知，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。

（2）弹簧既能受拉力，也能受压力（沿弹簧的轴线）。

橡皮绳只能受拉力，不能承受压力（因橡皮绳能弯曲）。

（3）由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变。

但是，当弹簧或橡皮绳被剪断时，它们所受的弹力立即消失。

3. “轻杆”和“轻棒”，质量可忽略不计，不考虑其形变量，其弹力可突变，弹力的方向可与杆或棒成任意角度。

1.如图所示，两小球悬挂在天花板上，a 、b 两小球用细线连接，上面是一轻质弹簧，a 、b 两球的质量分别为m 和2m ，在细线烧断瞬间，a 、b 两球的加速度为(取向下为正方向)( )A ．0，gB ．－g ，gC ．－2g ，gD ．2g,02.如图所示，轻弹簧上端与一质量为m 的木块1相连，下端与另一质量为M 的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态．现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a 1、a 2.重力加速度大小为g .则有( )A ．a 1＝0，a 2＝gB ．a 1＝g ，a 2＝gC ．a 1＝0，a 2＝m ＋M M gD ．a 1＝g ，a 2＝m ＋M Mg 3．如图所示，A 、B 两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ，图甲中，A 、B 两球用轻弹簧相连，图乙中A 、B 两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C 与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间有( )A ．两图中两球加速度均为g sin θB ．两图中A 球的加速度均为零C ．图乙中轻杆的作用力一定不为零D ．图甲中B 球的加速度是图乙中B 球加速度的2倍 题组二 整体法与隔离法的应用4．(多选)如图所示，在光滑地面上，以水平恒力F 拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动．小车质量是M ，木块质量是m ，加速度大小是a ，木块和小车之间的动摩擦因数是μ.则在这个过程中，木块受到的摩擦力大小是( )A ．μmgB.mF M ＋m C ．μ(M ＋m )g D ．ma5.如图所示，A 、B 两物体之间用轻质弹簧连接，用水平恒力F 拉A ，使A 、B 一起沿光滑水平面做匀加速直线运动，这时弹簧的长度为L 1；若将A 、B 置于粗糙水平面上，用相同的水平恒力F 拉A ，使A 、B 一起做匀加速直线运动，此时弹簧的长度为L 2.若A 、B 与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同，则下列关系式正确的是( )A ．L 2<L 1B ．L 2>L 1C ．L 2＝L 1D ．由于A 、B 的质量关系未知，故无法确定L 1、L 2的大小关系6.如图所示，两个质量相同的物体1和2紧靠在一起，放在光滑水平桌面上，如果它们分别受到水平推力F 1和F 2作用，而且F 1>F 2，则1施于2的作用力大小为( )A ．F 1B ．F 2 C.12(F 1＋F 2) D.12(F 1－F 2) 题组三 动力学的临界问题体加速度相同”的临界条件进行分析。

2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（18）应用牛顿运动定律解决“四类”热点问题（原卷版）命题热点一：动力学图象问题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)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【变式1】已知雨滴在空中运动时所受空气阻力F阻＝kr2v2，其中k为比例系数，r为雨滴半径，v为其运动速率．t＝0时，雨滴由静止开始下落，加速度用a表示．落地前雨滴已做匀速运动，速率为v0.下列图象中不正确的是( )命题热点二：动力学中的连接体问题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【例2】如图所示，两个质量相同的物体1和2紧靠在一起，放在光滑的水平桌面上．若它们分别受到水平推力F 1和F 2作用，而且F 1＞F 2，则物体1对物体2的作用力大小为( )A ．F 1B ．F 2 C.12(F 1＋F 2) D.12(F 1－F 2)【变式2】如图所示，质量分别为2m 和3m 的两个小球静止于光滑水平面上，且固定在劲度系数为k 的轻质弹簧的两端．今在质量为2m 的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为F 的水平拉力，使两球一起做匀加速直线运动，则稳定后弹簧的伸长量为( )A.F 5kB.2F 5kC.3F 5kD.F k【变式3】(多选)如图所示，倾角为θ的斜面体放在粗糙的水平地面上，现有一带固定支架的滑块m 正沿斜面加速下滑．支架上用细线悬挂的小球达到稳定(与滑块相对静止)后，悬线的方向与竖直方向的夹角也为θ，斜面体始终保持静止，则下列说法正确的是( )A ．斜面光滑B ．斜面粗糙C ．达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向左D ．达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向右命题热点三：临界和极值问题1．临界或极值条件的标志(1)题目中“刚好”“恰好”“正好”等关键词句，明显表明题述的过程存在着临界点．(2)题目中“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词句，表明题述过程存在着“起止点”，而这些“起止点”一般对应着临界状态．(3)题目中“最大”“最小”“至多”“至少”等词句，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点．2．常见临界问题的条件(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F N＝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F T＝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．解题基本思路(1)认真审题，详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段)；(2)寻找过程中变化的物理量；(3)探索物理量的变化规律；(4)确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系．4．解题技巧方法【例3】如图所示，小球A质量为m，木块B质量为2m，两物体通过竖直轻弹簧连接放置在水平面上静止．现对A施加一个竖直向上的恒力F，使小球A在竖直方向上运动，弹簧原长时小球A速度恰好最大，已知重力加速度为g.则在木块B对地面压力为零时，小球A的加速度大小为( )A．3g B．2.5g C．2g D．1.5g【变式4】如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A 恰好不滑动，B刚好不下滑．已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A与B的质量之比为( )A.1μ1μ2B.1－μ1μ2μ1μ2C.1＋μ1μ2μ1μ2D.2＋μ1μ2μ1μ2命题热点三：动力学方法分析多运动过程问题1．基本思路(1)将“多过程”分解为许多“子过程”，各“子过程”间由“衔接点”连接．(2)对各“衔接点”进行受力分析和运动分析，必要时画出受力图和过程示意图．(3)根据“子过程”“衔接点”的模型特点选择合适的物理规律列方程．(4)分析“衔接点”速度、加速度等的关联，确定各段间的时间关联，并列出相关的辅助方程．(5)联立方程组，分析求解，对结果进行必要的验证或讨论．2．解题关键(1)注意应用v－t图象和情景示意图帮助分析运动过程．(2)抓住两个分析：受力分析和运动过程分析．【例4】某次新能源汽车性能测试中，如图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化的关系，但由于机械故障，速度传感器只传回了第25 s以后的数据，如图乙所示．已知汽车质量为1 500 kg，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始做直线运动，设汽车所受阻力恒定．求：(1)18 s末汽车的速度是多少？(2)前25 s内的汽车的位移是多少？【变式5】哈利法塔是目前世界最高的建筑．游客乘坐观光电梯从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需50秒，运行的最大速度为15 m/s.观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景，可将棕榈岛、帆船酒店等尽收眼底，颇为壮观．一位游客用便携式拉力传感器测得在加速阶段质量为1 kg的物体受到的竖直向上拉力为11 N，若电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动(g取10 m/s2)，求：(1)电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间；(2)若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等，求观景台的高度；(3)若电梯设计安装有辅助牵引系统，电梯出现故障，绳索牵引力突然消失，电梯从观景台处自由下落，为防止电梯落地引发人员伤亡，电梯启动辅助牵引装置使其减速到速度为零，牵引力为重力的3倍，下落过程所有阻力不计，则电梯自由下落最长多少时间必须启动辅助牵引装置？课时精练：一、双基巩固练1.(多选)水平地面上质量为1 kg的物块受到水平拉力F1、F2的作用，F1、F2随时间的变化如图1所示，已知物块在前2 s 内以4 m/s 的速度做匀速直线运动，取g ＝10 m/s 2，则( )图1A ．物块与地面的动摩擦因数为0.2B ．3 s 末物块受到的摩擦力大小为3 NC ．4 s 末物块受到的摩擦力大小为1 ND ．5 s 末物块的加速度大小为3 m/s 22.沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F 的作用，其下滑的速度—时间图线如图2所示．已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0～5 s,5～10 s,10～15 s 内F 的大小分别为F 1、F 2和F 3，则( )图2A ．F 1<F 2B ．F 2>F 3C ．F 1>F 3D ．F 1＝F 33.如图3所示，质量为M 的滑块A 放置在光滑水平地面上，左侧面是圆心为O 、半径为R 的光滑四分之一圆弧面，当用一水平恒力F 作用在滑块A 上时，一质量为m 的小球B (可视为质点)在圆弧面上与A 保持相对静止，此时小球B 距轨道末端Q 的竖直高度为H ＝R 3，重力加速度为g ，则F 的大小为( )图3 A.53Mg B.52Mg C.53(M ＋m )g D.52(M ＋m )g 4.如图所示，水平地面上放置一个质量为1 kg 的物块A ，在A 的上面放置另一个质量也为1 kg 的物块B ，已知A 与地面之间的动摩擦因数为μ1＝0.5，A 、B 之间的动摩擦因数为μ2＝0.2.现在给物块A 施加一个与水平方向夹角为θ＝37°、斜向右上方、大小恒为10 N 的力F ，则物块B 所受的摩擦力(重力加速度g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)( )A ．大小为0.5 N ，方向水平向右B ．大小为2 N ，方向水平向右C ．大小为0.5 N ，方向水平向左D ．大小为2 N ，方向水平向左二、综合提升练5．(多选)高铁已成为重要的“中国名片”，领跑世界．一辆由8节车厢编组的列车，从车头开始的第2、3、6和7共四节为动力车厢，其余为非动力车厢．列车在平直轨道上匀加速启动时，若每节动力车厢牵引力大小均为F ，每节车厢质量都为m ，每节车厢所受阻力均为车厢重力的k 倍，重力加速度为g .则( )A ．启动时车厢对乘客作用力的方向竖直向上B ．整个列车的加速度大小为F －2kmg 2mC ．第2节车厢对第1节车厢的作用力大小为F 2D ．第2节车厢对第3节车厢的作用力大小为F ＋kmg 26.如图所示，一个质量为m ＝2 kg 的小物块静置于足够长的斜面底端．现对其施加一个沿斜面向上、大小为F ＝25 N 的恒力，3 s 后将F 撤去，此时物块速度达到15 m/s.设物块运动过程中所受摩擦力的大小不变，取g ＝10 m/s 2.求：(1)物块所受摩擦力的大小；(2)物块在斜面上运动离斜面底端的最远距离；(3)物块在斜面上运动的总时间．(结果可用根式表示)。

牛顿运动定律解决一些典型的问题知识体系：1 牛顿运动定律的瞬时性问题牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律，描述的是力的瞬时作用效果—产生加速度。

物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。

当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，F=ma 对运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失。

2牛顿第二定律的独立性当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度（力的独立作用原理），而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。

那个方向的力就产生那个方向的加速度。

3 面接触物体分离的条件及应用。

相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。

对于面接触的物体，在接触面间弹力变为零时，它们将要分离。

抓住相互接触物体分离的这一条件，就可顺利解答相关问题。

下面举例说明。

4 分析传送带有关的问题。

思路体系：1 瞬时性问题的解决方法是弹簧（或橡皮绳）的弹力不能发生突变，而刚性绳（或接触面）的弹力可以发生突变。

2牛顿第二定律在单方向的应用，按照正交分解的方法两个方向上的加速度和力是相互独立的。

3临界值问题的处理，掌握住物体分离与不分离的条件临界条件是弹力为0。

题型体系；1 必须弄清牛顿第二定律的瞬时性。

例1、如图2（a ）所示，一质量为m 的物体系于长度分别为L 1、L 2的两根细线上，L 1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，L 2水平拉直，物体处于平衡状态。

现将L 2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。

（）下面是某同学对该题的一种解法：分析与解：设L 1线上拉力为T 1，L 2线上拉力为T 2，重力为mg ，物体在三力作用下保持平衡,有 T 1coθ＝mg ， T 1inθ＝T 2， T 2＝mgtanθ剪断线的瞬间，T 2突然消失，物体即在T 2反方向获得加速度。

因为mg tan θ＝ma ，所以加速度a ＝g tan θ，方向在T 2反方向。

2021年高考物理一轮复习考点全攻关专题（18）应用牛顿运动定律解决“四类”热点问题（解析版）命题热点一：动力学图象问题 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)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/s 2.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 【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a 1＝0.4－04－2m/s 2＝0.2 m/s 2，对木板进行受力分析，由牛顿第二定律可得F －F f ＝ma 1，在4～5 s 内做匀减速运动，其加速度大小为a 2＝0.4－0.25－4m/s 2＝0.2 m/s 2，F f ＝ma 2，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F f ＝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】已知雨滴在空中运动时所受空气阻力F 阻＝kr 2v 2，其中k 为比例系数，r 为雨滴半径，v 为其运动速率．t ＝0时，雨滴由静止开始下落，加速度用a 表示．落地前雨滴已做匀速运动，速率为v 0.下列图象中不正确的是( )【答案】D解析 由mg －F 阻＝ma 得，雨滴先加速下落，随着v 增大，阻力F 阻增大，a 减小，a ＝0时，v ＝v 0不再变化，故A 、B 正确；又mg ＝kr 2v 02，v 02＝mg kr 2，又m ＝43πρr 3，得v 02＝4πρg 3kr ，故v 20与r 成正比关系，故C 正确，D 错误．命题热点二：动力学中的连接体问题 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【例2】如图所示，两个质量相同的物体1和2紧靠在一起，放在光滑的水平桌面上．若它们分别受到水平推力F 1和F 2作用，而且F 1＞F 2，则物体1对物体2的作用力大小为( )A ．F 1B ．F 2 C.12(F 1＋F 2) D.12(F 1－F 2)【答案】C解析 设物体1和2的质量都为m ，加速度为a ，以整体为研究对象，由牛顿第二定律得a ＝F 1－F 22m，以物体2为研究对象，有a ＝F 12－F 2m ，解得F 12＝F 1＋F 22，故C 选项正确． 【变式2】如图所示，质量分别为2m 和3m 的两个小球静止于光滑水平面上，且固定在劲度系数为k 的轻质弹簧的两端．今在质量为2m 的小球上沿弹簧轴线方向施加大小为F 的水平拉力，使两球一起做匀加速直线运动，则稳定后弹簧的伸长量为( )A.F 5k B.2F 5k C.3F 5k D.Fk【答案】C解析 对整体分析，整体的加速度a ＝F5m ，对质量为3m 的小球分析，根据牛顿第二定律有：F 弹＝kx ＝3ma ，可得x ＝3F5k，故A 、B 、D 错误，C 正确．【变式3】(多选)如图所示，倾角为θ的斜面体放在粗糙的水平地面上，现有一带固定支架的滑块m 正沿斜面加速下滑．支架上用细线悬挂的小球达到稳定(与滑块相对静止)后，悬线的方向与竖直方向的夹角也为θ，斜面体始终保持静止，则下列说法正确的是( )A ．斜面光滑B ．斜面粗糙C ．达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向左D ．达到稳定状态后，地面对斜面体的摩擦力水平向右 【答案】AC解析 隔离小球，可知小球的加速度方向沿斜面向下，大小为g sin θ，小球稳定后，支架系统的加速度与小球的加速度相同，对支架系统进行分析，只有斜面光滑，支架系统的加速度才是g sin θ，所以A 正确，B 错误．隔离斜面体，斜面体受到的力有自身重力、地面的支持力、支架系统对它垂直斜面向下的压力，因斜面体始终保持静止，则斜面体还应受到地面对它水平向左的摩擦力，C 正确，D 错误． 命题热点三：临界和极值问题 1．临界或极值条件的标志(1)题目中“刚好”“恰好”“正好”等关键词句，明显表明题述的过程存在着临界点．(2)题目中“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词句，表明题述过程存在着“起止点”，而这些“起止点”一般对应着临界状态．(3)题目中“最大”“最小”“至多”“至少”等词句，表明题述的过程存在着极值，这个极值点往往是临界点．2．常见临界问题的条件(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F N ＝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F T ＝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．解题基本思路(1)认真审题，详尽分析问题中变化的过程(包括分析整体过程中有几个阶段)；(2)寻找过程中变化的物理量；(3)探索物理量的变化规律；(4)确定临界状态，分析临界条件，找出临界关系．4．解题技巧方法【例3】如图所示，小球A质量为m，木块B质量为2m，两物体通过竖直轻弹簧连接放置在水平面上静止．现对A施加一个竖直向上的恒力F，使小球A在竖直方向上运动，弹簧原长时小球A速度恰好最大，已知重力加速度为g.则在木块B对地面压力为零时，小球A的加速度大小为( )A．3g B．2.5g C．2g D．1.5g【答案】C解析弹簧原长时小球A速度恰好最大，则此时小球加速度为零，则恒力F＝mg；木块B对地面压力为零时，由平衡条件知弹簧的弹力为2mg，对小球A，由牛顿第二定律得：F－mg－2mg＝ma，解得小球A的加速度a ＝－2g，则加速度大小为2g，方向向下，故C正确．【变式4】如图，滑块A置于水平地面上，滑块B在一水平力作用下紧靠滑块A(A、B接触面竖直)，此时A 恰好不滑动，B刚好不下滑．已知A与B间的动摩擦因数为μ1，A与地面间的动摩擦因数为μ2，最大静摩擦力等于滑动摩擦力．A与B的质量之比为( )A.1μ1μ2B.1－μ1μ2μ1μ2C.1＋μ1μ2μ1μ2D.2＋μ1μ2μ1μ2【答案】B解析对滑块A、B整体在水平方向上有F＝μ2(m A＋m B)g，对滑块B在竖直方向上有μ1F＝m B g，联立解得：m A m B ＝1－μ1μ2μ1μ2，选项B正确.命题热点三：动力学方法分析多运动过程问题 1．基本思路(1)将“多过程”分解为许多“子过程”，各“子过程”间由“衔接点”连接． (2)对各“衔接点”进行受力分析和运动分析，必要时画出受力图和过程示意图． (3)根据“子过程”“衔接点”的模型特点选择合适的物理规律列方程．(4)分析“衔接点”速度、加速度等的关联，确定各段间的时间关联，并列出相关的辅助方程． (5)联立方程组，分析求解，对结果进行必要的验证或讨论． 2．解题关键(1)注意应用v －t 图象和情景示意图帮助分析运动过程． (2)抓住两个分析：受力分析和运动过程分析．【例4】某次新能源汽车性能测试中，如图甲显示的是牵引力传感器传回的实时数据随时间变化的关系，但由于机械故障，速度传感器只传回了第25 s 以后的数据，如图乙所示．已知汽车质量为1 500 kg ，若测试平台是水平的，且汽车由静止开始做直线运动，设汽车所受阻力恒定．求：(1)18 s 末汽车的速度是多少？ (2)前25 s 内的汽车的位移是多少？ 【答案】(1)26 m/s (2)608 m解析 (1)0～6 s 内由牛顿第二定律得：F 1－F f ＝ma 1 6 s 末车速为：v 1＝a 1t 1在6～18 s 内，由牛顿第二定律得：F 2－F f ＝ma 2 第18 s 末车速为：v 2＝v 1＋a 2t 2由题图知18 s 后汽车匀速直线运动，牵引力等于阻力，故有：F f ＝F ＝1 500 N ，解得：v 1＝30 m/s ，v 2＝26 m/s ；(2)汽车在0～6 s 内的位移为：x 1＝v 12t 1＝90 m ，汽车在6～18 s 内的位移为：x 2＝v 1＋v 22t 2＝336 m ，汽车在18～25 s 内的位移为：x 3＝v 2t 3＝182m 故汽车在前25 s 内的位移为：x ＝x 1＋x 2＋x 3＝608 m.【变式5】哈利法塔是目前世界最高的建筑．游客乘坐观光电梯从地面开始经历加速、匀速、减速的过程恰好到达观景台只需50秒，运行的最大速度为15 m/s.观景台上可以鸟瞰整个迪拜全景，可将棕榈岛、帆船酒店等尽收眼底，颇为壮观．一位游客用便携式拉力传感器测得在加速阶段质量为1 kg 的物体受到的竖直向上拉力为11 N ，若电梯加速、减速过程视为匀变速直线运动(g 取10 m/s 2)，求： (1)电梯加速阶段的加速度大小及加速运动的时间；(2)若减速阶段与加速阶段的加速度大小相等，求观景台的高度；(3)若电梯设计安装有辅助牵引系统，电梯出现故障，绳索牵引力突然消失，电梯从观景台处自由下落，为防止电梯落地引发人员伤亡，电梯启动辅助牵引装置使其减速到速度为零，牵引力为重力的3倍，下落过程所有阻力不计，则电梯自由下落最长多少时间必须启动辅助牵引装置？ 【答案】(1)1 m/s 215 s (2)525 m (3)70 s解析 (1)设电梯加速阶段的加速度大小为a ，由牛顿第二定律得：F T －mg ＝ma解得a ＝1 m/s 2由v ＝v 0＋at 解得t ＝15 s.(2)匀加速阶段位移x 1＝12at 2＝12×1×152m ＝112.5 m匀速阶段位移x 2＝v (50 s －2t )＝15×(50－2×15) m ＝300 m匀减速阶段位移x 3＝v 22a＝112.5 m因此观景台的高度 x ＝x 1＋x 2＋x 3＝525 m. (3)由题意知，电梯到地面速度刚好为0. 自由落体加速度大小a 1＝g启动辅助牵引装置后加速度大小a 2＝F －mg m ＝3mg －mgm＝2g ，方向向上 则v m 22a 1＋v m 22a 2＝x 解得：v m ＝1070 m/s 则t m ＝v m g＝70 s即电梯自由下落最长70 s 时间必须启动辅助牵引装置. 课时精练： 一、双基巩固练1.(多选)水平地面上质量为1 kg 的物块受到水平拉力F 1、F 2的作用，F 1、F 2随时间的变化如图1所示，已知物块在前2 s 内以4 m/s 的速度做匀速直线运动，取g ＝10 m/s 2，则( )图1A ．物块与地面的动摩擦因数为0.2B ．3 s 末物块受到的摩擦力大小为3 NC ．4 s 末物块受到的摩擦力大小为1 ND ．5 s 末物块的加速度大小为3 m/s 2【答案】BC解析 在0～2 s 内物块做匀速直线运动，则摩擦力F f ＝3 N ，则μ＝F f mg ＝310＝0.3，选项A 错误；2 s 后物块做匀减速直线运动，加速度a ＝F 合m ＝6－5－31 m/s 2＝－2 m/s 2，则经过t ＝0－v a＝2 s ，即4 s 末速度减为零，则3 s 末物块受到的摩擦力大小为3 N,4 s 末物块受到的摩擦力为静摩擦力，大小为6 N －5 N ＝1 N ，选项B 、C 正确；物块停止后，因两个力的差值小于最大静摩擦力，则物块不再运动，则5 s 末物块的加速度为零，选项D 错误．2.沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力F 的作用，其下滑的速度—时间图线如图2所示．已知物体与斜面之间的动摩擦因数为常数，在0～5 s,5～10 s,10～15 s 内F 的大小分别为F 1、F 2和F 3，则( )图2A ．F 1<F 2B ．F 2>F 3C ．F 1>F 3D ．F 1＝F 3【答案】A3.如图3所示，质量为M 的滑块A 放置在光滑水平地面上，左侧面是圆心为O 、半径为R 的光滑四分之一圆弧面，当用一水平恒力F 作用在滑块A 上时，一质量为m 的小球B (可视为质点)在圆弧面上与A 保持相对静止，此时小球B 距轨道末端Q 的竖直高度为H ＝R3，重力加速度为g ，则F 的大小为( )图3A.53Mg B.52Mg C.53(M ＋m )g D.52(M ＋m )g 【答案】D解析 连接OB ，设OB 连线与竖直方向的夹角为θ，如图所示，由几何关系得：cos θ＝R －H R ＝23sin θ＝1－cos 2θ＝53则tan θ＝52此时小球受到的合外力F 合＝mg tan θ＝52mg 由牛顿第二定律可得：a ＝F 合m ＝52g 以整体为研究对象，由牛顿第二定律可得F ＝(M ＋m )a ＝52(M ＋m )g ， 故D 正确，A 、B 、C 错误．4.如图所示，水平地面上放置一个质量为1 kg 的物块A ，在A 的上面放置另一个质量也为1 kg 的物块B ，已知A 与地面之间的动摩擦因数为μ1＝0.5，A 、B 之间的动摩擦因数为μ2＝0.2.现在给物块A 施加一个与水平方向夹角为θ＝37°、斜向右上方、大小恒为10 N 的力F ，则物块B 所受的摩擦力(重力加速度g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)( )A ．大小为0.5 N ，方向水平向右B ．大小为2 N ，方向水平向右C ．大小为0.5 N ，方向水平向左D ．大小为2 N ，方向水平向左 【答案】A解析 假设A 、B 一起运动，以A 、B 整体为研究对象，根据牛顿第二定律有F cos θ－μ1(m A g ＋m B g －F sin θ)＝(m A ＋m B )a ，解得a ＝0.5 m/s 2；以B 为研究对象，根据牛顿第二定律有F f AB ＝m B a ＝0.5 N<μ2m B g ＝2 N ，假设成立，所以物块B 所受的摩擦力为静摩擦力，大小为F f AB ＝0.5 N ，方向水平向右，故A 正确，B 、C 、D 错误． 二、综合提升练5．(多选)高铁已成为重要的“中国名片”，领跑世界．一辆由8节车厢编组的列车，从车头开始的第2、3、6和7共四节为动力车厢，其余为非动力车厢．列车在平直轨道上匀加速启动时，若每节动力车厢牵引力大小均为F ，每节车厢质量都为m ，每节车厢所受阻力均为车厢重力的k 倍，重力加速度为g .则( ) A ．启动时车厢对乘客作用力的方向竖直向上 B ．整个列车的加速度大小为F －2kmg2mC ．第2节车厢对第1节车厢的作用力大小为F2D ．第2节车厢对第3节车厢的作用力大小为F ＋kmg2【答案】BC解析 启动时车厢对乘客竖直方向有竖直向上的支持力，水平方向有沿列车运动方向的力，两个力的合力方向斜向上方，选项A 错误；对整个列车，根据牛顿第二定律：4F －8kmg ＝8ma ，解得a ＝F －2kmg2m，选项B 正确；对第1节车厢，根据牛顿第二定律：F 21－kmg ＝ma ，解得F 21＝F2，选项C 正确；对第1、2节车厢的整体，根据牛顿第二定律：F 32＋F －2kmg ＝2ma ，解得F 32＝0，根据牛顿第三定律可知，选项D 错误． 6.如图所示，一个质量为m ＝2 kg 的小物块静置于足够长的斜面底端．现对其施加一个沿斜面向上、大小为F ＝25 N 的恒力，3 s 后将F 撤去，此时物块速度达到15 m/s.设物块运动过程中所受摩擦力的大小不变，取g ＝10 m/s 2.求：(1)物块所受摩擦力的大小；(2)物块在斜面上运动离斜面底端的最远距离； (3)物块在斜面上运动的总时间．(结果可用根式表示) 答案 见解析解析 (1)由运动学公式得：v 1＝a 1t 1 解得a 1＝5 m/s 2由牛顿第二定律：F －F f －mg sin θ＝ma 1 解得F f ＝5 N(2)撤去拉力后物块继续上滑：F f ＋mg sin θ＝ma 2 解得a 2＝7.5 m/s 2撤去拉力前上滑距离x 1＝v 122a 1＝22.5 m撤去拉力后上滑距离x 2＝v 122a 2＝15 m物块在斜面上运动离斜面底端的最远距离x ＝x 1＋x 2＝37.5 m(3)撤去拉力后物块上滑时间：t 2＝v 1a 2＝2 s 下滑过程：mg sin θ－F f ＝ma 3解得a 3＝2.5 m/s 2由x ＝12a 3t 32，可得t 3＝2x a 3＝30 s物块在斜面上运动的总时间t ＝t 1＋t 2＋t 3＝(5＋30) s。

高一物理必修一重点知识点：用牛顿运动定律解决问题【导语】这是一个只承认强者的时代，而学习正是赋予了我们做强者的原始资本。

我们有责任，有义务学好知识。

过程一定是苦的，可真正的强者一定要耐得住寂寞，受得了煎熬，抗得住*。

无忧考网高一频道为正在拼搏的你精心整理了《高一物理必修一重点知识点：用牛顿运动定律解决问题》希望可以帮到你！【一】考点1：从受力确定运动情况牛顿第二定律的内容是F=ma，这个公式搭建起了力与运动之间的关系。

我们可以通过对物体进行受力分析，研究其合外力，在通过牛顿第二定律F=ma，求出物体的加速度，进而分析物体的运动情况。

比如，求解物体在某个时刻的位移大小，速度大小，等等。

考点2：从运动情况确定受力同样，我们也可以从运动学角度出发，通过题中的已知条件，结合匀变速直线运动的知识及公式，求解出物体的加速度a，进而再通过受力分析，来求解出某个力的大小。

比如，我们已知斜面上某物体在运动，已知某些运动条件，来求解摩擦力的大小，进而求解滑动摩擦系数μ。

您可以结合高一物理必修一的目录，来查看更多物理考点的解析。

我们对考点的解析与教材目录一致，更加的简洁，也更加注重解题规律的分析与解题技巧的探究。

牛顿运动定律的基本解题步骤(1)明确研究对象。

可以以某一个物体为对象，也可以以几个物体组成的质点组为对象。

设每个质点的质量为mi，对应的加速度为ai，则有：F合=m1a1+m2a2+m3a3+……+mnan对此结论的证明：分别以质点组中的每个物体为研究对象用牛顿第二定律：∑F1=m1a1，∑F2=m2a2，……∑Fn=mnan，将以上各式等号左、右分别相加，左边所有力中，凡属于系统内力的，总是成对出现并且大小相等方向相反的，其矢量和必为零，所以最后得到的是该质点组所受的所有外力之和，即合外力F合。

(2)对研究对象进行受力分析。

同时还应该分析研究对象的运动情况(包括速度、加速度)，并把速度、加速度的方向在受力图旁边画出来。