題型三 牛頓運動定律的應(yīng)用-2023屆高考物理高頻題型專項講解

題型三牛頓運動定律的應(yīng)用—2023屆高考物理高頻題型專項講解

1、等時圓模型

題型介紹

當物體由靜止沿光滑傾斜軌道下滑時，沿不同傾角的軌道下滑相同距離時所用時

間不同，沿同一軌道下滑不同距離時所用時間也不同，而沿著滿足特定條件的軌道下

滑時，運動時間與軌道傾角無關(guān)。由于這些時間相等的特定軌道的兩端位于同一圓周

上，故與此相關(guān)的問題稱為等時圓題型。

解題技巧

①多條相交的傾斜光滑軌道

②質(zhì)點由靜止開始從軌道的一端滑到另一端

①下端相交：交點為圓的最低點

②上端相交：交點為圓的最高點

作等①過交點作豎直線

時圓②以某軌道為弦作同心在豎直線上的面

OWi道端點都在圓周上，質(zhì)點運動時間相等’

時間②端點在圓內(nèi)的軌道，質(zhì)點運動時間短端

比較點在圓外的軌道，質(zhì)點運動時間代騎

mgsin0=ma找出圓直徑有三

D下滑

x=^al2與x的關(guān)系1時間

2、傳送帶、斜面與板塊問題

題型介紹

力學環(huán)境中設(shè)置“斜面”是高考對力學內(nèi)容考查最常用的手段，也是綜合考查力

學知識的較好方法。力學環(huán)境中“斜面+各類物體”的題目類型統(tǒng)稱為“斜面體”題

型?！靶泵骟w”題型涉及考點多，綜合性強，物理情景變化空間大，問題處理相對復

雜，處理好該題型對整個高中物理學習有很好的促進和幫助作用。

傾斜的傳送帶可看成移動的斜面，一般情況下傳送帶有兩個運動方向，即順時針方向

和逆時針方向。解題時根據(jù)需要可選取地面為參考系，也可選取傳送帶為參考系。

“斜面體”題型分類較多，例如，按各類物體的數(shù)目可分為“單體類”和“連接體

類”；按斜面上物體所處的狀態(tài)可分為“靜止類”“勻速運動類”“變速運動類”；

按斜面形狀可分為“平面類”“曲面類”；按斜面的運動狀態(tài)可分為“靜止類”“運

動類”；按受力情況可分為“二維平面受力類”“三維空間受力類”。

解題技巧

①選取對象

由已知量與待求量確定研究對象；不涉及斜面與地面間作用時，隔離出斜面上物

體作為研究對象

涉及斜面與地面間作用時，若斜面與其上物體共速運動時取整體為研究對象；若斜面

靜止，斜面上物體不受人為施加的外力而處于平衡狀態(tài)時也取整體為研究對象，否則

需隔離出斜面作為研究對象。多數(shù)情況下需整體法、隔離法結(jié)合使用

②受力分析

對選定的研究對象進行受力分析。畫出受力分析示意圖。對于不易確定的外力，

一是注意結(jié)合對象的運動狀態(tài)來確定：平衡狀態(tài)時合力為零，非平衡狀態(tài)時合力一定

不為零且方向與加速度方向相同；二是利用牛頓第三定律：看其反作用力是否存在或

確定力的大小、方向情況

③方程求解

列出平衡方程、動力學方程、滑動摩擦力求解方程、運動學方程等進行聯(lián)立求解

思維建模

3、超重失重問題

題型介紹

超重與失重是一種典型的物理狀態(tài)所表現(xiàn)出的物理現(xiàn)象，與光學中的干涉現(xiàn)象、

衍現(xiàn)象，機械振動中的共振現(xiàn)象等同為相關(guān)物理規(guī)律、物理概念考查的重要載體，是

高考的老查重點之一。

(1)實重和視重

實重：物體實際所受的重力。它與物體的運動狀態(tài)無關(guān)。

視重：當物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或?qū)ε_秤的壓力將

不等于物體的重力。此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重。

(2)超重、失重和完全失重的比較

超重：物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Υ笥谖矬w自身重力的現(xiàn)象。此時，物體

具有豎直向上的加速度或加速度有豎直向上的分量。

失重：物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦π∮谖矬w自身重力的現(xiàn)象。此時，物體

具有豎直向下的加速度或加速度有豎直向下的分量。

完全失重：物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Φ扔诹愕默F(xiàn)象。此時，物體具有豎

直向下的加速度，且a=g。

“超重與失重問題”題型按運動情景可分為“豎直方向的變速運動類”“斜面及傾斜

傳送帶的運動類”“電梯運動類”“空間站的運動類”；按研究對象可分為“單體運

動類”“多體運動類”等。

思維建模

加速度受力圖動力學原理運動情況

靜止或勻速

平衡a=0zpF=mg

直線運動

'zng

F

1_￡F=m(g+向上加速或

超重向上LI

a)>mg向下減速

mg

-F-m(g-向下加速或

失重向下

才a)<mg向上減速

「mg

拋體運動

完全\g1

a-gTF=0或自由落

失重mg

體運動

4、連接體問題

題型介紹

連接體問題歷來是高考的重點和難點，因其可以將幾乎所有力學主干知識及考綱

所要求的能力要求全面覆蓋而頗受命題者青脈。連接體問題題型全、平均難度大、對

運用數(shù)學知識解決物理問題的能力要求高。試題情境復雜，過程較多，分析難度大，

往往還滲透臨界、極值等問題。

連接體問題的題型較多，按加速度可分為“加速度相同的連接體”“加速度不同的連

接體”。按連接類型可分為“輕繩類”：包括輕繩、細線、柔軟鋼絲、鏈條等；“輕

桿類”：包括固定桿和轉(zhuǎn)動桿；“接觸面類”：包括平面、斜面、曲面、光滑面與粗

糙面等；“輕彈簧類”：包括彈簧、彈性繩、橡皮條等。

連接體問題的處理方法：對于連接體，若具有相同的加速度，則可把連接體看成整體

分析受力，應(yīng)用牛頓運動定律列方程解答；若加速度不同，則需要隔離分析受力，應(yīng)

用牛頓運動定律列方程解答。有時需結(jié)合臨界條件，應(yīng)用牛頓第二定律處理有關(guān)的多

過程問題。

解題技巧

（1）若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，利用整體法計算外力（或其他未知量）；

利用隔離法求物體之間的作用力（內(nèi)力）。

（2）應(yīng)用牛頓第二定律解決連接體相對靜止類問題時，可以先用整體法求出加速度，

然后用隔離法選取合適的研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律求物體之間的作用力（內(nèi)力），

即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”。

思維建模

類型圖例運動特點

疊放（并兩物體通過彈力或摩擦

排）連接力作用，可能具有相同的

體速度和加速度.

在伸直狀態(tài)下，兩物體速

度、加速度大小相等,方

向不一定相同.

平動時，連接體具有相同

的平動速度；輕桿轉(zhuǎn)動

時,連接體具有相同的角

速度，而線速度與轉(zhuǎn)動半

徑成正比.

在彈簧發(fā)生形變的過程

中，兩端物體的速率不一

輕彈簧

定相等