2020版高考物理第三章第16课时动力学的三类典型问题（题型研究课）讲义

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1、第16课时　动力学的三类典型问题(题型研究课)1．(多选)(2015·全国卷Ⅱ)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为(　　)A．8　　　　　　　　　　　　B．10C．15D．18解析：选BC　设该列车厢与P相连的部分为P部分，与Q相连的部分为Q部分。设该列车厢有n节，Q部分为n1节，每节车厢质量为m，当加速度为a时，对Q有F＝n

2、1ma；当加速度为a时，对P有F＝(n－n1)m·a，联立得2n＝5n1。当n1＝2，n1＝4，n1＝6时，n＝5，n＝10，n＝15，由题中选项得该列车厢节数可能为10或15，选项B、C正确。2.(2013·全国卷Ⅱ)一长木板在水平地面上运动，在t＝0时刻将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，以后木板运动的速度—时间图像如图所示。已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦。物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上。取重力加速度的大小g＝10m/s2，求：(1)物块与木板间、木板与地面间的动摩擦因数；(2)从t＝0时刻到物块与木板均停止运动时，物块

3、相对于木板的位移的大小。解析：(1)从t＝0时刻开始，木板与物块之间的摩擦力使物块加速，使木板减速，此过程一直持续到物块和木板具有共同速度为止。由题图可知，在t1＝0.5s时，物块和木板的速度相同。设t＝0到t＝t1时间间隔内，物块和木板的加速度大小分别为a1和a2，则a1＝①a2＝②式中v0＝5m/s、v1＝1m/s分别为木板在t＝0、t＝t1时速度的大小。设物块和木板的质量均为m，物块和木板间、木板与地面间的动摩擦因数分别为μ1、μ2，由牛顿第二定律得μ1mg＝ma1③(μ1＋2μ2)mg＝ma2④联立①②③④式得μ1＝0.20⑤μ2＝0.30。⑥(2)在t1时刻后，地面对木板的摩

4、擦力阻碍木板运动，物块与木板之间的摩擦力改变方向。设物块与木板之间的摩擦力大小为f，物块和木板的加速度大小分别为a1′和a2′，则由牛顿第二定律得f＝ma1′⑦2μ2mg－f＝ma2′⑧假设f＜μ1mg，则a1′＝a2′由⑤⑥⑦⑧式得f＝μ2mg＞μ1mg，与假设矛盾。故f＝μ1mg⑨由⑦⑨式知，物块加速度的大小a1′等于a1；物块的vt图像如图中点划线所示。由运动学公式可推知，物块和木板相对于地面的运动距离分别为s1＝2×⑩s2＝t1＋⑪物块相对于木板的位移的大小为s＝s2－s1⑫联立①⑤⑥⑧⑨⑩⑪⑫式得s＝1.125m。⑬答案：(1)0.20　0.30　(2)1.125m连接体问题

5、、临界极值问题、多运动过程问题属于牛顿运动定律的综合应用问题，这类问题常和生活中的实际情景相结合。选题不避常规模型，没有偏难怪。难度中等或中等偏上；这类题目物理情景较新颖，抽象出物理模型的难度较大，学生常因为计算失误而丢分。　　命题点一　动力学中的连接体问题(一)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　(二)连接体的运动特点轻绳轻绳在伸直状态下，轻绳两端的连接体沿轻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

6、簧形变最大时，两端连接体的速率相等题型1　同一方向上的连接体问题　这类问题通常为连接体(系统)中各物体保持相对静止，即具有相同的加速度。解题时，一般采用先整体、后隔离的方法。[例1]　(多选)(2019·哈尔滨模拟)如图所示，光滑水平面上放置着四个相同的木块，其中木块B与C之间用一轻弹簧相连，轻弹簧始终在弹性限度内。现用水平拉力F拉B，使四个木块以相同的加速度一起加速运动，则下列说法正确的是(　　)A．一起加速过程中，D所受到的静摩擦力大小为B．一起加速过程中，C受到4个力的作用C．一起加速过程中，A、D所受摩擦力的大小和方向相同D．当F撤去瞬间，A、D所受静摩擦力的大小和方向都不变[

7、解析]　一起加速过程中，由整体法有：a＝，对D：fD＝ma＝，A正确；对C受力分析，C受到重力、地面对C的支持力、D对C的压力和摩擦力及弹簧对C的弹力，共5个力，B错误；对A：fA＝ma＝，C正确；当F撤去瞬间，D受力情况不变，B受力情况改变，A所受静摩擦力方向改变，D错误。[答案]　AC题型2　不同方向上的连接体问题　如图所示，细绳跨过定滑轮连接的两物体虽然加速度大小相同，但方向不同，一般采用隔离法求解。[例2]　(2019·南通模拟)如图所