牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用.doc

動(dòng)力學(xué)中兩種典型物理模型“傳送帶”模型1水平傳送帶水平傳送帶又分為兩種情況：物體的初速度與傳送帶速度同向(含物體初速度為0)或反向在勻速運(yùn)動(dòng)的水平傳送帶上，只要物體和傳送帶不共速，物體就會(huì)在滑動(dòng)摩擦力的作用下，朝著和傳送帶共速的方向變速(若v物v傳，則物體減速)，直到共速，滑動(dòng)摩擦力消失，與傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，或由于傳送帶不是足夠長(zhǎng)，在勻加速或勻減速過(guò)程中始終沒(méi)達(dá)到共速計(jì)算物體與傳送帶間的相對(duì)路程要分兩種情況：若二者同向，則s|s傳s物|；若二者反向，則s|s傳|s物|.2傾斜傳送帶物體沿傾角為的傳送帶傳送時(shí)，可以分為兩類(lèi)：物體由底端向上運(yùn)動(dòng)，或者由頂端向下運(yùn)動(dòng)解決傾斜傳送帶問(wèn)題時(shí)要特別注意mgsin 與mgcos 的大小和方向的關(guān)系，進(jìn)一步判斷物體所受合力與速度方向的關(guān)系，確定物體運(yùn)動(dòng)情況例1(2018安徽省安慶市二模)如圖所示，半徑R1.6 m的光滑半圓形軌道固定于豎直平面內(nèi)，下端與傳送帶相切于B點(diǎn)，水平傳送帶上A、B兩端點(diǎn)間距L16 m，傳送帶以v010 m/s的速度順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，將質(zhì)量m1 kg的小滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn)) 放到傳送帶上，滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.4，取g10 m/s2.(1)將滑塊在傳送帶A端由靜止釋放，求滑塊由釋放到第一次經(jīng)過(guò)B端時(shí)所需時(shí)間；(2)若滑塊仍由靜止釋放，要想滑塊能通過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)C，求滑塊在傳送帶上釋放的位置范圍；(3)若將滑塊在傳送帶中點(diǎn)處釋放，同時(shí)沿水平方向給滑塊一初速度，使滑塊能通過(guò)圓軌道的最高點(diǎn)C，求此初速度滿(mǎn)足的條件變式1(2018甘肅省蘭州一中模擬)如圖甲所示，傾角為37足夠長(zhǎng)的傳送帶以4 m/s的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)將小物塊以2 m/s的初速度沿斜面向下沖上傳送帶，小物塊的速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖乙所示，g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，試求：(1)小物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為多大；(2)08 s內(nèi)小物塊與傳送帶之間的劃痕為多長(zhǎng)“滑塊木板”模型如圖所示，解決此模型的基本思路如下：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)板塊速度不相等板塊速度相等瞬間板塊共速運(yùn)動(dòng)處理方法隔離法假設(shè)法整體法具體步驟對(duì)滑塊和木板進(jìn)行隔離分析，弄清每個(gè)物體的受力情況與運(yùn)動(dòng)過(guò)程假設(shè)兩物體間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，先用整體法算出一起運(yùn)動(dòng)的加速度，再用隔離法算出其中一個(gè)物體“所需要”的摩擦力Ff；比較Ff與最大靜摩擦力Ffm的關(guān)系，若FfFfm，則發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)將滑塊和木板看成一個(gè)整體，對(duì)整體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析臨界條件兩者速度達(dá)到相等的瞬間，摩擦力可能發(fā)生突變當(dāng)木板的長(zhǎng)度一定時(shí)，滑塊可能從木板滑下，恰好滑到木板的邊緣，二者共速是滑塊滑離木板的臨界條件相關(guān)知識(shí)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、牛頓運(yùn)動(dòng)定律、動(dòng)能定理、功能關(guān)系等例2(2018山西省長(zhǎng)治、運(yùn)城、大同、朔州、陽(yáng)泉五地市聯(lián)考)如圖所示，兩個(gè)完全相同的長(zhǎng)木板放置于水平地面上，木板間緊密接觸，每個(gè)木板質(zhì)量M0.6 kg，長(zhǎng)度l0.5 m現(xiàn)有一質(zhì)量m0.4 kg的小木塊，以初速度v02 m/s從木板的左端滑上木板，已知木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.3，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.1，重力加速度g10 m/s2.求：(1)小木塊滑上第二個(gè)木板的瞬間的速度大?。?2)小木塊最終滑動(dòng)的位移(保留3 位有效數(shù)字)變式2(2019黑龍江省哈爾濱市模擬)如圖甲所示，滑塊與長(zhǎng)木板疊放在光滑水平面上，開(kāi)始時(shí)均處于靜止?fàn)顟B(tài)作用于滑塊的水平力F隨時(shí)間t的變化圖象如圖乙所示已知滑塊質(zhì)量m2 kg，木板質(zhì)量M1 kg，滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2，g取10 m/s2.(已知滑塊在2.5 s內(nèi)沒(méi)有滑離木板)(1)在00.5 s內(nèi)，滑塊和長(zhǎng)木板之間的摩擦力大小是多少？(2)在2.5 s時(shí)，滑塊和長(zhǎng)木板的速度分別是多少？動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題和臨界極值問(wèn)題一、動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題類(lèi)型1已知物體受力情況，分析物體運(yùn)動(dòng)情況例1(2018陜西省榆林市第三次模擬)如圖3所示為四旋翼無(wú)人機(jī)，它是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器，目前正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用一架質(zhì)量為m2 kg的無(wú)人機(jī)，其動(dòng)力系統(tǒng)所能提供的最大升力F36 N，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力大小恒定，無(wú)人機(jī)在地面上從靜止開(kāi)始，以最大升力豎直向上起飛，在t5 s時(shí)離地面的高度為75 m(g取10 m/s2)圖3(1)求運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受空氣阻力大??；(2)假設(shè)由于動(dòng)力系統(tǒng)故障，懸停的無(wú)人機(jī)突然失去升力而墜落無(wú)人機(jī)墜落地面時(shí)的速度為40 m/s，求無(wú)人機(jī)懸停時(shí)距地面高度；(3)假設(shè)在第(2)問(wèn)中的無(wú)人機(jī)墜落過(guò)程中，在遙控設(shè)備的干預(yù)下，動(dòng)力系統(tǒng)重新啟動(dòng)提供向上最大升力為保證安全著地，求無(wú)人機(jī)從開(kāi)始下落到恢復(fù)升力的最長(zhǎng)時(shí)間變式1(2018河南省駐馬店市第二次質(zhì)檢)如圖4所示，某次滑雪訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員站在水平雪道上第一次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得水平推力F100 N而由靜止向前滑行，其作用時(shí)間為t110 s，撤除水平推力F后經(jīng)過(guò)t215 s，他第二次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得同樣的水平推力，第二次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用距離與第一次相同已知該運(yùn)動(dòng)員連同裝備的總質(zhì)量為m75 kg，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的滑動(dòng)摩擦力大小恒為Ff25 N，求：圖4(1)第一次利用滑雪杖對(duì)雪面作用獲得的速度大小及這段時(shí)間內(nèi)的位移大?。?2)該運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))第二次撤除水平推力后滑行的最大距離類(lèi)型2已知物體運(yùn)動(dòng)情況，分析物體受力情況例2如圖5甲所示，一質(zhì)量m0.4 kg的小物塊，以v02 m/s的初速度，在與斜面平行的拉力F作用下，沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t2 s的時(shí)間物塊由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)，A、B之間的距離L10 m已知斜面傾角30，物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù).重力加速度g取10 m/s2.求：圖5(1)物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)速度和加速度的大?。?2)拉力F的大?。?3)若拉力F與斜面夾角為，如圖乙所示，試寫(xiě)出拉力F的表達(dá)式(用題目所給物理量的字母表示)變式2(2019安徽省蚌埠二中期中)如圖6所示，質(zhì)量M10 kg的木楔ABC靜置于粗糙水平地面上，木楔與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.2.在木楔的傾角為37的斜面上，有一質(zhì)量m1.0 kg的物塊由靜止開(kāi)始從A點(diǎn)沿斜面下滑，當(dāng)它在斜面上滑行距離x1 m時(shí)，其速度v2 m/s，在這過(guò)程中木楔沒(méi)有動(dòng)(sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g10 m/s2)求：圖6(1)物塊與木楔間的動(dòng)摩擦因數(shù)1；(2)地面對(duì)木楔的摩擦力的大小和方向；(3)在物塊沿斜面下滑時(shí)，如果對(duì)物塊施加一平行于斜面向下的推力F5 N，則地面對(duì)木楔的摩擦力如何變化？(不要求寫(xiě)出分析、計(jì)算的過(guò)程)動(dòng)力學(xué)方法分析多運(yùn)動(dòng)過(guò)程問(wèn)題1將“多過(guò)程”分解為許多“子過(guò)程”，各“子過(guò)程”間由“銜接點(diǎn)”連接2對(duì)各“銜接點(diǎn)”進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，必要時(shí)畫(huà)出受力圖和過(guò)程示意圖3根據(jù)“子過(guò)程”“銜接點(diǎn)”的模型特點(diǎn)選擇合理的物理規(guī)律列方程4分析“銜接點(diǎn)”速度、加速度等的關(guān)聯(lián)，確定各段間的時(shí)間關(guān)聯(lián)，并列出相關(guān)的輔助方程5聯(lián)立方程組，分析求解，對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的驗(yàn)證或討論例3(2018福建省永安一中、德化一中、漳平一中聯(lián)考)哈利法塔是目前世界最高的建筑(圖7)游客乘坐世界最快觀光電梯從地面開(kāi)始經(jīng)歷加速、勻速、減速的過(guò)程恰好到達(dá)觀景臺(tái)只需50秒，運(yùn)行的最大速度為15 m/s.觀景臺(tái)上可以鳥(niǎo)瞰整個(gè)迪拜全景，可將棕櫚島、帆船酒店等盡收眼底，頗為壯觀一位游客用便攜式拉力傳感器測(cè)得在加速階段質(zhì)量為1 kg的物體受到的豎直向上拉力為11 N，若電梯加速、減速過(guò)程視為勻變速直線運(yùn)動(dòng)(g取10 m/s2)求：圖7(1)電梯加速階段的加速度大小及加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；(2)若減速階段與加速階段的加速度大小相等，求觀景臺(tái)的高度；(3)若電梯設(shè)計(jì)安裝有輔助牽引系統(tǒng)，電梯出現(xiàn)故障，繩索牽引力突然消失，電梯從觀景臺(tái)處自由落體，為防止電梯落地引發(fā)人員傷亡，電梯啟動(dòng)輔助牽引裝置使其減速，牽引力為重力的3倍，下落過(guò)程所有阻力不計(jì)，則電梯自由下落最長(zhǎng)多少時(shí)間必須啟動(dòng)輔助牽引裝置？ 變式3(2018山東省濟(jì)寧市上學(xué)期期末)如圖8所示，一足夠長(zhǎng)斜面上鋪有動(dòng)物毛皮，毛皮表面具有一定的特殊性，物體上滑時(shí)順著毛的生長(zhǎng)方向，毛皮此時(shí)的阻力可以忽略；下滑時(shí)逆著毛的生長(zhǎng)方向，會(huì)受到來(lái)自毛皮的滑動(dòng)摩擦力，現(xiàn)有一物體自斜面底端以初速度v06 m/s沖上斜面，斜面的傾角37，經(jīng)過(guò)2.5 s物體剛好回到出發(fā)點(diǎn)，(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)求：圖8(1)物體上滑的最大位移；(2)若物體下滑時(shí)，物體與毛皮間的動(dòng)摩擦因數(shù)為定值，試計(jì)算的數(shù)值臨界和極值問(wèn)題1基本思路(1)認(rèn)真審題，詳盡分析問(wèn)題中變化的過(guò)程(包括分析整體過(guò)程中有幾個(gè)階段)；(2)尋找過(guò)程中變化的物理量；(3)探索物理量的變化規(guī)律；(4)確定臨界狀態(tài)，分析臨界條件，找出臨界關(guān)系2思維方法極限法把物理問(wèn)題(或過(guò)程)推向極端，從而使臨界現(xiàn)象(或狀態(tài))暴露出來(lái)，以達(dá)到正確解決問(wèn)題的目的假設(shè)法臨界問(wèn)題存在多種可能，特別是非此即彼兩種可能時(shí)，或變化過(guò)程中可能出現(xiàn)臨界條件，也可能不出現(xiàn)臨界條件時(shí)，往往用假設(shè)法解決問(wèn)題數(shù)學(xué)法將物理過(guò)程轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)表達(dá)式，根據(jù)數(shù)學(xué)表達(dá)式解出臨界條件例4(2018福建省永安一中、德化一中、漳平一中聯(lián)考)如圖9所示，一彈簧一端固定在傾角為37的光滑固定斜面的底端，另一端拴住質(zhì)量為m16 kg的物體P，Q為一質(zhì)量為m210 kg的物體，彈簧的質(zhì)量不計(jì)，勁度系數(shù)k600 N/m，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)現(xiàn)給物體Q施加一個(gè)方向沿斜面向上的力F，使它從靜止開(kāi)始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，已知在前0.2 s時(shí)間內(nèi)，F(xiàn)為變力，0.2 s以后F為恒力，sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2.求：圖9(1)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，彈簧的壓縮量x0；(2)物體Q從靜止開(kāi)始沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a；(3)力F的最大值與最小值變式4如圖10所示，水平地面上的矩形箱子內(nèi)有一傾角為的固定斜面，斜面上放一質(zhì)量為m的光滑球，靜止時(shí)，箱子頂部與球接觸但無(wú)壓力箱子由靜止開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，然后改做加速度大小為a的勻減速直線運(yùn)動(dòng)直至靜止，經(jīng)過(guò)的總位移為x，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度為v，重力加速度為g.圖10(1)求箱子加速階段的加速度大??；(2)若agtan ，求減速階段球受到箱子左壁和頂部的作用力大小牛頓運(yùn)動(dòng)定律綜合問(wèn)題分析例1(多選)(2015全國(guó)卷20)如圖1(a)，一物塊在t0時(shí)刻滑上一固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的vt圖線如圖(b)所示若重力加速度及圖中的v0、v1、t1均為已知量，則可求出()圖1A斜面的傾角B物塊的質(zhì)量C物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)D物塊沿斜面向上滑行的最大高度例2(2018廣東省深圳市三校模擬)如圖2所示是水平面上的甲、乙兩物體在同一地點(diǎn)從同一時(shí)刻開(kāi)始分別受到沿同一直線的水平拉力作用時(shí)的vt圖象已知兩物體的質(zhì)量分別為m甲2m，m乙3m，兩物體與水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2，重力加速度g10 m/s2.圖2(1)通過(guò)分析，判斷甲、乙所受水平拉力的方向是否相同？求出甲、乙所受水平拉力大小之比(2)從t0開(kāi)始經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間甲、乙再次相遇？甲與乙再次相遇時(shí)通過(guò)的位移多大？甲與乙再次相遇前的最遠(yuǎn)距離為多少？例3(2018福建省四地六校月考)如圖3甲，質(zhì)量M1 kg的木板靜止在水平面上，質(zhì)量m1 kg、大小可以忽略的鐵塊靜止在木板的右端設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，已知木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.1，鐵塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.4，取g10 m/s2.現(xiàn)給木板施加一個(gè)水平向右的力F.圖3(1)若力F恒為12 N，經(jīng)2 s鐵塊恰好位于木板的左端，求木板的長(zhǎng)度L；(2)若力F從零開(kāi)始逐漸增加，且木板足夠長(zhǎng)試通過(guò)分析與計(jì)算，在圖乙中作出鐵塊受到的摩擦力Ff隨力F大小變化的圖象鞏固練習(xí)：1.(2017湖北武漢武昌區(qū)模擬)（多選）如圖所示，質(zhì)量分別為M和m的物體A、B用細(xì)線連接，懸掛在定滑輪上，定滑輪固定在天花板上，已知Mm，滑輪質(zhì)量及摩擦均不計(jì)，則下列說(shuō)法正確的是()A.細(xì)線上的拉力一定大于mgB.細(xì)線上的拉力一定小于MgC.細(xì)線上的拉力等于gD.天花板對(duì)定滑輪的拉力等于(Mm)g2.（多選）如圖所示，水平傳送帶A、B兩端相距x4 m，以v02 m/s的速率順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，將一小煤塊無(wú)初速度地放到A點(diǎn)，已知小煤塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4，取g10 m/s2，由于小煤塊與傳送帶之間有相對(duì)滑動(dòng)，故會(huì)在傳送帶上留下劃痕，則小煤塊從A運(yùn)動(dòng)到B的過(guò)程中()A.所用的時(shí)間為2.25 s B.所用的時(shí)間為0.5 sC.劃痕長(zhǎng)度為4 m D.劃痕長(zhǎng)度為0.5 m3.（多選）如圖甲所示，長(zhǎng)木板B固定在光滑水平面上，可視為質(zhì)點(diǎn)的物體A靜止疊放在B的最左端?，F(xiàn)用F6 N的水平力向右拉A，經(jīng)過(guò)5 s A運(yùn)動(dòng)到B的最右端，且其vt圖象如圖乙所示。已知A、B的質(zhì)量分別為1 kg、4 kg，A、B間的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，g取10 m/s2。下列說(shuō)法正確的是()A.A的加速度大小為0.5 m/s2B.A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4C.若B不固定，B的加速度大小為2 m/s2D.若B不固定，A運(yùn)動(dòng)到B的最右端所用的時(shí)間為5 s4.如圖所示，斜面體C的質(zhì)量mC8 kg放在光滑的水平面上，斜面體的斜面也光滑，質(zhì)量mA25 kg的滑塊A與質(zhì)量為mB7 kg的小球B通過(guò)細(xì)繩跨過(guò)固定在斜面體上的定滑輪，已知53，現(xiàn)用水平向左的力F300 N推物體C，使A、B、C相對(duì)靜止。