2020版物理新增分大一轮新高考讲义---第三章 牛顿运动定律 专题强化三

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1、2020版物理新增分大一轮新高考讲义专题强化三　动力学两类基本问题和临界极值问题专题解读1.本专题是动力学方法处理动力学两类基本问题、多过程问题和临界极值问题，高考在选择题和计算题中命题频率都很高．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．一、动力学的两类基本问题1．由物体的受力情况求解运动情况的基本思路：先求出几个力的合力，由牛顿第二定律(F合＝ma)求出加速度，再由运动学的有关公式求出速度或位移．2．由物体的运动情况求解受

2、力情况的基本思路：已知加速度或根据运动规律求出加速度，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力．3．应用牛顿第二定律解决动力学问题，受力分析和运动分析是关键，加速度是解决此类问题的纽带，分析流程如下：自测　(2018·江西省南昌市第二次模拟)如图1所示，物体从倾角为α的固定斜面顶端由静止释放，它滑到底端时速度大小为v1；若它由斜面顶端沿竖直方向自由落下，末速度大小为v，已知v1是v的k倍，且k<1.物体与斜面间的动摩擦因数为(　　)图1A．(1－k)sinαB．(1－k)cosαC．(1－k2)tanαD.答案　C解析　设斜面长为x，高为h，物体下滑过程受到的摩

3、擦力为Ff，由于物体沿斜面匀加速下滑，设加速度为a，则由牛顿第二定律可得mgsinα－Ff＝ma，Ff＝μmgcosα，所以a＝g(sinα－μcosα)，由运动学公式可知v12＝2ax＝2gx(sinα－μcosα)，v2＝2gh由题意：v1＝kv且h＝x·sinα解得：μ＝(1－k2)tanα，故C正确．二、动力学中的临界与极值问题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

4、)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FN＝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FT＝0.(4)最终速度(收尾速度)的临界条件：物体所受合外力为零．命题点一　动力学两类基本问题1．解题关键(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析；(2)两个桥梁——加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程

5、间相互联系的桥梁．2．常用方法(1)合成法在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用合成法．(2)正交分解法若物体的受力个数较多(3个或3个以上)时，则采用正交分解法．类型1　已知物体受力情况，分析物体运动情况例1　(2018·陕西省榆林市第三次模拟)如图2所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前正得到越来越广泛的应用．一架质量为m＝2kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F＝36N，运动过程中所受空气阻力大小恒定，无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞，在t＝5s时离地面的高度为75m(g取10m/s2)．图2(1)求运动过

6、程中所受空气阻力大小；(2)假设由于动力系统故障，悬停的无人机突然失去升力而坠落．无人机坠落地面时的速度为40m/s，求无人机悬停时距地面高度；(3)假设在第(2)问中的无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力系统重新启动提供向上最大升力．为保证安全着地，求无人机从开始下落到恢复升力的最长时间．答案　(1)4N　(2)100m　(3)s解析　(1)根据题意，在上升过程中由牛顿第二定律得：F－mg－Ff＝ma由运动学规律得，上升高度：h＝at2联立解得：Ff＝4N；(2)下落过程由牛顿第二定律：mg－Ff＝ma1得：a1＝8m/s2落地时的速度v2＝2a1H联立

7、解得：H＝100m；(3)恢复升力后向下减速，由牛顿第二定律得：F－mg＋Ff＝ma2得：a2＝10m/s2设恢复升力后的速度为vm，则有＋＝H得：vm＝m/s由：vm＝a1t1得：t1＝s.变式1　(2018·河南省驻马店市第二次质检)如图3所示，某次滑雪训练，运动员站在水平雪道上第一次利用滑雪杖对雪面的作用获得水平推力F＝100N而由静止向前滑行，其作用时间为t1＝10s，撤除水平推力F后经过t2＝15s，他第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力，第二次利用滑雪杖对雪面的作用距离与第一次相同．已知该运动员连同装备的总质量为m＝75kg，在整个运动过程

8、中受到的滑动摩擦力大小恒