2020版物理一轮新高考（天津专用）学案 第三章+牛顿运动定律+专题强化三+Word版含解析

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1 A．(1－k)sin α B．(1－k)cos α C．(1－k2)tan α D. 答案　C 解析　设斜面长为x，高为h，物体下滑过程受到的摩擦力为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 mgsin α－Ff＝ma， Ff＝μmgcos α， 所以a＝g(sin α－μcos α)， 由运动学公式可知v12＝2ax＝2gx(sin α－μcos α)， v2＝2gh 由题意：v1＝kv 且h＝x·sin α 解得：μ＝(1－k2)tan α，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)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＝2 kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F＝36 N，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＝5 s时离地面的高度为75 m(g取10 m/s2)． 图2 (1)求运动过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40 m/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)4 N　(2)100 m　(3) s 解析　(1)根据题意，在上升过程中 ... ...