高考物理專題：牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

1、專題：牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用一、牛頓第二定律瞬時(shí)性的應(yīng)用分析物體的瞬時(shí)問題，關(guān)鍵是分析瞬時(shí)前后的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度，此類問題應(yīng)注意兩種基本模型的建立.（1）彈簧（或橡皮繩）：此種物體的特點(diǎn)是形變量大，形變恢復(fù)需要較長時(shí)間，在瞬時(shí)問題中，其彈力的大小往往可以看成不變.（2）剛性繩（或接觸面）：認(rèn)為是一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，若剪斷（或脫離后），其彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)的時(shí)間.一般題目中所給細(xì)線、輕桿和接觸面在不加特殊說明時(shí)，均可按此模型處理.【典型例題】（2010·全國卷）如圖所示，輕彈簧上端與一質(zhì)量為的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊

2、2相連，整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為、.重力加速度大小為，則有（ ）A.，B.，C.， D.，AB【解析】抽出木板的瞬間，彈簧的彈力未變，故木塊1所受合力仍為零，其加速度為.對(duì)于木塊2受彈簧的彈力和重力作用，根據(jù)牛頓第二定律得，因此選項(xiàng)C正確.【針對(duì)訓(xùn)練】1質(zhì)量相同的小球A和B系在質(zhì)量不計(jì)的彈簧兩端，用細(xì)線懸掛起來，如圖，在剪斷繩子的瞬間，A球的加速度為 ，B球的加速度為 .2.（2011·濟(jì)寧模擬）如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為、的物體置于光滑的水平面上，中間用輕質(zhì)彈簧秤連接，兩個(gè)大小分別為，的

3、水平拉力分別作用在、上，則（）A.彈簧秤的示數(shù)是10NB.彈簧秤的示數(shù)是50NC.在突然撤去F2的瞬間，彈簧秤的示數(shù)不變D.在突然撤去F1的瞬間，的加速度不變二、超失重問題超重和失重并不是物體的重力發(fā)生了變化，判斷一個(gè)物體是處于超重狀態(tài)還是處于失重狀態(tài)，根本依據(jù)是看物體加速度的方向.如果物體的加速度沿豎直方向的分量向上，則超重，若有向下的分量，則失重.【典型例題】（2009·安徽高考）為了節(jié)約能量，某商場(chǎng)安裝了智能化的電動(dòng)扶梯.無人乘行時(shí)，扶梯運(yùn)轉(zhuǎn)得很慢；有人站上扶梯時(shí)，它會(huì)慢慢加速，再勻速運(yùn)轉(zhuǎn).一顧客乘扶梯上樓，恰好經(jīng)歷了這兩個(gè)過程，如圖所示.那么下列說法中正確的是（）A.顧客始終

4、受到三個(gè)力的作用B.顧客始終只受兩個(gè)力的作用C.顧客對(duì)扶梯作用力的方向先指向左下方，再豎直向下D.顧客對(duì)扶梯作用力的方向先指向右下方，再豎直向下【解析】選C.顧客只有在加速過程受三個(gè)力的作用；勻速過程，受兩個(gè)力，支撐面對(duì)人的作用力等于重力，A.B錯(cuò)誤；在加速過程中人受的重力和扶梯對(duì)人的作用力F的合力產(chǎn)生向右上方的加速度，如圖所示，根據(jù)牛頓第三定律，人對(duì)扶梯的作用力向左下方；勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)人受平衡力，沿豎直方向，C正確，D錯(cuò)誤.【針對(duì)訓(xùn)練】1.（2010·長沙模擬）電梯的頂部掛一個(gè)彈簧秤，秤下端掛了一個(gè)重物，電梯勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧秤的示數(shù)為10N，在某時(shí)刻電梯中的人觀察到彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?/p>

5、8N，關(guān)于電梯的運(yùn)動(dòng)（如圖所示），以下說法正確的是(g取10m/s2)（ ） A電梯可能向上加速運(yùn)動(dòng), 加速度大小為4m/s2B電梯可能向下加速運(yùn)動(dòng), 加速度大小為4m/s2C電梯可能向上減速運(yùn)動(dòng), 加速度大小為2m/s2D電梯可能向下減速運(yùn)動(dòng), 加速度大小為2m/s22.（2009·廣東高考）某人在地面上用彈簧測(cè)力計(jì)稱得其體重為490N.他將彈簧測(cè)力計(jì)移至電梯內(nèi)稱其體重，至?xí)r間段內(nèi)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)如圖所示，電梯運(yùn)行的圖可能是（取電梯向上運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎ǎ┤?、隔離法和整體法的應(yīng)用整體法、隔離法求解連接體問題：兩個(gè)（或兩個(gè)以上）物體組成的連接體，他們之間的聯(lián)絡(luò)紐帶是加速度，高中階段只

6、求加速度相同的問題.在連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，應(yīng)先把連接體當(dāng)成一個(gè)整體，分析受到的外力及運(yùn)動(dòng)情況，利用牛頓第二定律求出加速度，若要求連接體內(nèi)各物體相互作用的力，則把問題隔離，對(duì)某個(gè)物體單獨(dú)進(jìn)行受力分析，再利用牛頓第二定律對(duì)該物體列式求解.【針對(duì)訓(xùn)練】FAB1.兩個(gè)物體A和B,質(zhì)量分別為m1和m2,互相接觸放在光滑的是水平面上，如圖所示，對(duì)物體A施以水平推力F,求物體A與B的相互作用力？若水平推力F作用于物體B，物體A與B的相互作用力為多大？FAB2.如圖所示，A.B兩個(gè)物體間用最大張力為100N的輕繩相連，mA=4kg,mB=8kg,在拉力F的作用下向上加速運(yùn)動(dòng)，為使輕繩不被拉斷，F(xiàn)的

7、最大值是多少？（g取10m/s2）3.如圖所示，質(zhì)量為m的物塊放在傾角為的光滑斜面上，斜面體的質(zhì)量為M，斜面體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，現(xiàn)對(duì)斜面施一個(gè)水平推力F，要使物體相對(duì)斜面靜止，力F應(yīng)為多大.MmF四、傳送帶問題傳送帶問題的考查主要是受力和運(yùn)動(dòng)分析，受力分析中關(guān)鍵是注意摩擦力突變（大小、方向）發(fā)生在V物與V帶相同的時(shí)刻；運(yùn)動(dòng)分析中關(guān)鍵是相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速 度大小與方向的變化物體和傳送帶對(duì)地速度的大小與方向比較.1、水平放置運(yùn)行的傳送帶 處理水平放置的傳送帶問題，首先是要對(duì)放在傳送帶上的物體進(jìn)行受力分析，分清物體所受摩擦力是阻力還是動(dòng)力；其二是對(duì)物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析，即對(duì)靜態(tài)動(dòng)態(tài)終態(tài)進(jìn)行分析和判斷

8、，對(duì)其全過程作出合理分析、推論，進(jìn)而采用有關(guān)物理規(guī)律求解.針對(duì)訓(xùn)練1.將一粉筆頭輕放在以2m/s的恒定速度運(yùn)動(dòng)的傳送帶上，傳送帶上留下一條長度為4m的劃線(粉筆頭只要相對(duì)于傳送帶運(yùn)動(dòng)就能劃線)，求粉筆頭與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù).（g=10m/s2）2、傾斜放置運(yùn)行的傳送帶這種傳送帶是指兩皮帶輪等大，軸心共面但不在同一水平線上（不等高），傳送帶將物體在斜面上傳送的裝置處理這類問題，同樣是先對(duì)物體進(jìn)行受力分析，再判斷摩擦力的大小與方向，這類問題特別要注意：若傳送帶勻速運(yùn)行，則不管物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，物體與傳送帶間的摩擦力不會(huì)消失針對(duì)訓(xùn)練2.如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角=30°，皮帶

9、在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下，始終保持v0=2m/s的速率運(yùn)行.現(xiàn)把一質(zhì)量m=10kg的工件（可看做質(zhì)點(diǎn)）輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時(shí)間t=1.9s，工件被傳送到h=1.5m的高處，取g=10m/s2.求：工件與皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù). (BAP3.如圖所示，傾角=37°的傳送帶上，上、下兩端相距X=7m.當(dāng)傳送帶以的恒定速率逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將一個(gè)與傳送帶間動(dòng)摩擦因數(shù)=0.25的物塊P輕放于A端，P從A端運(yùn)動(dòng)到B端所需的時(shí)間是多少？若傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，P從A端運(yùn)動(dòng)到B端的時(shí)間又是多少？專題三：牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用參考答案一、牛頓第二定律瞬時(shí)性的應(yīng)用針對(duì)訓(xùn)練1. 【解析】2g 0.2. 【解析】選C.設(shè)彈簧的

10、彈力為F，加速度為.對(duì)系統(tǒng)：，對(duì)，聯(lián)立兩式解得：，故A.B兩項(xiàng)都錯(cuò)誤；在突然撤去的瞬間，由于彈簧秤兩端都有物體，而物體的位移不能發(fā)生突變，所以彈簧的長度在撤去的瞬間沒變化，彈簧上的彈力不變，故C項(xiàng)正確；若突然撤去，物體的合外力方向向左，而沒撤去時(shí)，合外力方向向右，所以的加速度發(fā)生變化，故D項(xiàng)錯(cuò)誤.二、超失重問題針對(duì)訓(xùn)練1.【解析】選C.電梯勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)重物由平衡條件,得m=1Kg，當(dāng)彈簧秤的示數(shù)變?yōu)?N時(shí)，由牛頓第二定律得，得a=2m/s2,加速度方向向下，其運(yùn)動(dòng)情況可能向上減速或向下加速，故只有C正確.2.【解析】選A.D.由圖可知，在t0-t1時(shí)間內(nèi)，彈簧秤的示數(shù)小于實(shí)際重量，則處于失重

11、狀態(tài)，此時(shí)具有向下的加速度，在t1-t2階段彈簧秤示數(shù)等于實(shí)際重量，則既不超重也不失重，在t2-t3階段，彈簧秤示數(shù)大于實(shí)際重量，則處于超重狀態(tài)，具有向上的加速度，若電梯向下運(yùn)動(dòng)，則t0-t1時(shí)間內(nèi)向下加速，t1-t2階段勻速運(yùn)動(dòng)，t2-t3階段減速下降，A,D正確.三、隔離法和整體法的應(yīng)用針對(duì)訓(xùn)練1.解：以A、B為整體由牛頓第二定律得：以B為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得由得若F作用在B上以A、B為整體，由牛頓第二定律得以A為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得由得：2.解：若輕繩剛達(dá)到最大值即對(duì)B由牛頓第二定律得：解得：以A、B為整體，由牛頓第二定律得由得：3.解：以M、m為整體，由牛頓第二定律得以為研究對(duì)象，由牛頓第二定律得由得：四、傳送帶問題針對(duì)訓(xùn)練1.解：粉筆頭剛放在傳送帶上，受力如圖由牛頓第