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高考物理试题分类-牛顿运动定律的应用 一、内容说明 牛顿运动定律是高考重点考查的内容，每年在高考中都会出现，牛顿运动定律可将力学与运动学结合起来，与直线运动的综合应用问题常见的模型有连接体、传送带、图像、弹簧类问题等，一般为多过程问题，也可以考查临界问题、周期性题等内容，综合性较强. 二、思维模板：以牛顿第二定律为桥梁，将力和运动联系起来，可以根据力来分析运动情况，也可以根据运动情况来分析力.对于多过程问题一般应根据物体的受力一步一步分析物体的运动情况，直到求出结果或找出规律. 三、高考题型与方法 （一）连接体 思维要点与方法：问题类型判断与确定、整体与隔离相结合（个体与系统相结合）、各类矢量关系图（加速度、力）、牛顿第二定律方程等 例题1．（2012上海）如图，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表面水平。则在斜面上运动时，B受力的示意图为（ ） （二）临界、极值问题 思维要点与方法：在动力学问题中，常常会出现临界状态，对于此类问题的解法一般有以下三种方法：极限法、假设法、数学函数法。 1．极限法： 在题目中如果出现“最大”、“最小”、“刚好”等关键词时，一般隐藏着临界问题，处理这类问题时，常常把物理问题或过程推向极端，从而将临界状态及临界条件显露出来，达到尽快求解的目的。 例题2、如图1—1所示，质量为的物体放在水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为，对物体施加一个与水平方向成角的力F，试求： （1）物体在水平面上运动时力F的值； （2）物体在水平面上运动所获得的最大加速度。 例题3、如图甲，质量为m=1Kg的物块放在倾角为θ的斜面上，斜面体质量为M=2Kg，斜面与物块间的动摩擦因数μ=0.2，地面光滑，θ=370，现对斜面体施一水平推力F，要使物体m相对斜面静止，力F应为多大？（设物体与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2） 2．假设法： 有些物理过程没有出现明显的临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界状态，也可能不会出现临界状态，解答此类问题，一般用假设法，即假设出现某种临界状态，物体的受力情况及运动状态与题设是否相符，最后再根据实际情况进行处理。 例题4、一斜面放在水平地面上，倾角为= 53°，一个质量为的小球用细绳吊在斜面顶端，如图3—1所示。斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计斜面与水平面的摩擦，当斜面以的加速度向右运动时，求细绳的拉力及斜面对小球的弹力。 3．数学函数法： 将物理过程转化为数学表达式，然后根据数学中求极值的方法，求出临界条件。如二次函数、不等式、三角函数等等。 例题5、如图4—1所示，质量为M的木块与水平地面的动摩擦因数为，用大小为F的恒力使木块沿地面向右作直线运动，木块M可视为质点，则怎样施力才能使木块产生最大的加速度？最大加速度为多少？ （三）结合图像类问题 思维要点与方法：明确图像意义，挖掘图中信息，分清问题类型，把握题目条件，不忘数理结合，准确推理判断。 例题6、（2012海南）如图，表面处处同样粗糙的楔形木块abc固定在水平地面上，ab面和bc面与地面的夹角分别为和，且,一初速度为v0的小物块沿斜面ab向上运动，经时间t0后到达顶点b时，速度刚好为零；然后让小物块立即从静止开始沿斜面bc下滑.在小物块从a运动到c的过程中，可能正确描述其速度大小v与时间t的关系的图像是（ ） （四）物理学史、思想、方法、现象等 思维要点与方法：仔细研究教材，准确记忆理解相关内容，看清题目问题，联想对照判断。 四、例题参考答案 例题1、本题结合牛顿第二定律考查物体的受力分析 【解析】以滑块A、B整体为研究对象，整体加速度沿斜面向下，以滑块B为研究对象，沿水平和竖直方向分解滑块B的加速度可知，滑块B受到水平向左的摩擦力，竖直向下的重力，竖直向上的支持力，选项A正确。 例题2、解析：要使物体能够运动，水平方向的力必须要大于最大静摩擦力（近似等于此时的滑动摩擦力），当力F有极小值时，物体恰好在水平面上做匀速直线运动，对物体的受力如图1—2所示，由图示得： ① ② 解得： ③ 当力F有最大值时，物体将脱离水平面，此时地面对物体的支持力恰好为零，根据受力分析得： ④ ⑤ 解得： ⑥ ∴物体在水平面上运动所获得的最大加速度： ⑦ 则物体在水平面上运动时F的范围应满足：≤F≤ 例题3、[解析]：现采用极限法把F推向两个极端来分析：当F较大时（足够大），物块将相对斜面上滑；当F较小时（趋于零），物块将沿斜面加速下滑；因此F不能太小，也