【高考零距離】高考物理(人教版)一輪復(fù)習(xí)配套第10講 用牛頓運動定律解決問題

1、第10講用牛頓運動定律解決問題考情剖析(注：考綱要求及變化中代表了解和認(rèn)識，代表理解和應(yīng)用；命題難度中的A代表容易，B代表中等，C代表難)考綱要求考查內(nèi)容考查年份考查形式考查詳情考試層級命題難度及變化(加速度用牛頓運動定律解決問題09年大小不同的連接體問題的計算僅限于兩個物體的情況)運用牛頓第二定律多選分析加速度的變化情況第13題以飛行器升空為背景，考查牛頓第二定律計算的應(yīng)用；第15題考查應(yīng)用牛頓第二定律求速度變化情況10年計算11年考查牛頓第二定律公式的應(yīng)用應(yīng)用牛頓單選第二定律求加速度應(yīng)用牛頓多選第二定律求摩擦力斜面滑塊系統(tǒng)為背景，考查運計算用牛頓第二定律求加速度12年單選1.小結(jié)：用牛頓定

2、律解決問題以選擇、計算形式進行考查，側(cè)重考查牛頓第二定律、物體受力分析和運動學(xué)公式的綜合小結(jié)應(yīng)用及2預(yù)測：預(yù)測此知識點在近4年中考查過9次，屬于必考題，預(yù)計13、14年仍會以同樣形式進行考查3復(fù)習(xí)建議：復(fù)習(xí)時應(yīng)當(dāng)深入第4題考查皮球豎直上拋過程中加速度大小與時間關(guān)系圖象的判斷；第5題考查運用牛頓第二定律與受力分析求解拉力大小重點A或B理解牛頓運動定律，并加強該定律和運動學(xué)公式的綜合應(yīng)用能力，在研究力和運動學(xué)的題目中讓問題迎刃而解.知識整合知識網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)自測一、動力學(xué)的兩大基本問題1已知受力情況求運動情況根據(jù)牛頓第二定律，已知物體的_情況，可以求物體的_；再知道物體的初始條件(初位置和初速度)，根據(jù)

3、運動學(xué)公式，就可以求出物體在任一時刻的速度和位置，也就求解了物體的運動情況注意：物體的運動情況是由所受的力及物體運動的初始條件(即初速度的大小和方向)共同決定的2已知物體的運動情況，求物體的受力情況根據(jù)物體的運動情況，由運動學(xué)公式可以求出加速度，再根據(jù)_可確定物體受的合外力，從而求出未知的力，或與力相關(guān)的某些物理量如：動摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的方向等二、超重和失重1實重和視重實重：物體在地球附近受到的實際重力懸掛于彈簧秤上的物體在_時，彈簧秤的示數(shù)在數(shù)值上等于物體的重力，靜止于水平支持面上的物體，對支持面的壓力在數(shù)值上也等于物體的重力視重：當(dāng)彈簧秤和懸掛的物體在豎直方向上做_時，此時彈簧秤的示

4、數(shù)叫物體的視重，視重不再等于物體的實重2超重當(dāng)物體的加速度方向_時，它對懸掛物(如懸繩，彈簧秤)的拉力或?qū)χС置娴膲毫實際重力的現(xiàn)象叫超重，亦即視重_實重3失重當(dāng)物體的加速度方向_時，它對懸掛物的拉力或?qū)χС置娴膲毫實際重力的現(xiàn)象叫失重即視重_實重完全失重：物體向下的加速度等于重力加速度時，它對懸掛物或支持面的壓力等于_的現(xiàn)象叫完全失重它是失重現(xiàn)象中的一個特例說明：超重和失重并不是物體受的重力增加或減小了，而是由于運動狀態(tài)的改變，使視重和實重不符的現(xiàn)象物體的重力并未改變重點闡述重點知識概述1兩類運動力學(xué)基本問題的解題思路圖解如下：可見，不論求解哪一類問題，求解加速度是解題的橋梁和紐帶，而做

5、好兩個分析是解題的關(guān)鍵2運用牛頓運動定律解答兩類運動力學(xué)基本問題的一般方法和步驟是：取對象確定研究對象；畫力圖對研究對象進行受力分析(和運動狀態(tài)分析)；定方向選取正方向(或建立坐標(biāo)系)，通常以加速度方向為正方向較為適宜；列方程根據(jù)牛頓運動定律列運動方程，根據(jù)運動學(xué)公式列方程；解方程統(tǒng)一單位，求解方程，并對計算結(jié)果進行分析檢驗或討論難點釋疑1連接體問題(1)兩個(或兩個以上)物體組成的系統(tǒng)，我們稱之為連接體連接體的加速度通常是相同的，但也有不同的情況，如一個靜止，一個運動(2)處理連接體問題的方法：整體法與隔離法要么先整體后隔離，要么先隔離后整體不管用什么方法解題，所使用的規(guī)律都是牛頓運動定律整

6、體法的選取原則若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可以把它們看成一個整體，分析整體受到的外力，應(yīng)用牛頓第二定律求出加速度(或其他求知量)隔離法的選取原則若連接體內(nèi)各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用力時，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，應(yīng)用牛頓第二定律列方程求解整體法、隔離法的交替運用若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律求作用力即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力”【典型例題1】質(zhì)量為M的小車放在光滑水平面上，小車上用細(xì)線懸掛另一質(zhì)量為m的小球，且Mm.用一

7、力F水平向右拉小球，使小球和車一起以加速度a向右運動，細(xì)線與豎直方向成角，細(xì)線的拉力為FT.若用一力F水平向左拉小車，使小球和車一起以加速度a向左運動時，細(xì)線與豎直方向也成角，細(xì)線的拉力為FT，則()甲乙Aaa，F(xiàn)TFTBaa，F(xiàn)TFTCaa，F(xiàn)TFT溫馨提示首先在兩種情況下，隔離出小球進行受力分析，然后以小車和小球為整體進行受力，再結(jié)合牛頓第二定律即可解答本題記錄空間【變式訓(xùn)練1】如圖所示，水平地面上有兩塊完全相同的木塊A、B，在水平推力F的作用下運動，用FAB代表A、B間的相互作用力，則()A若地面是完全光滑的，F(xiàn)ABFFB若地面是完全光滑的，F(xiàn)AB2C若地面是有摩擦的，F(xiàn)ABFFD若地面

8、是有摩擦的，F(xiàn)AB22多過程問題處理多過程問題時應(yīng)注意的兩個問題(1)任何多過程的復(fù)雜物理問題都是由很多簡單的小過程構(gòu)成，上一過程的末是下一過程的初，對每一個過程分析后，列方程，聯(lián)立求解(2)注意兩個過程的連接處，加速度可能突變，但速度不會突變，速度是聯(lián)系前后兩個階段的橋梁如本題中的小球先做勻減速運動到管口，后做平拋運動【典型例題2】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機場和火車站，如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率v1m/s運行，一質(zhì)量為m4kg的行李無初速度地放在A處，傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動設(shè)行李

9、與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.1，A、B間的距離L2m，g取10m/s2.(1)求行李剛開始運動時所受滑動摩擦力的大小與加速度的大小；(2)求行李做勻加速直線運動的時間；(3)如果提高傳送帶的運行速率，行李就能被較快地傳送到B處，求行李從A處傳送到B處的最短時間和傳送帶對應(yīng)的最小運行速率溫馨提示由fFN和牛頓第二定律可得第一題，當(dāng)速度達到傳送帶速度時勻加速直線運動結(jié)束，第(3)問中對應(yīng)的情景即為行李由A端加速運動到B端時，速度與傳送帶速度一致記錄空間【變式訓(xùn)練2】如圖所示，傳送帶與地面夾角37，從AB長度為16m，傳送帶以10m/s的速率逆時針轉(zhuǎn)動在傳送帶上端A無初速度地放一個質(zhì)量為0.5kg的

10、物體，它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.5.求物體從A運動到B所需時間是多少？(sin370.6，cos370.8)【典型例題3】如圖甲所示，先將物體A固定在斜面上，給A施加沿斜面向上的拉力F30N，突然釋放物體，物體開始運動，2s后再撤去拉力F，物體的v-t圖象如圖乙所示(取沿斜面向上為正方向，滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，取物體開始運動為計時起點，試求：甲乙(1)物體A的質(zhì)量(2)物體A與斜面間的動摩擦因數(shù)(3)斜面的傾角.溫馨提示(1)看清坐標(biāo)軸所表示的物理量，明確因變量(縱軸表示的量)與自變量(橫軸表示的量)的制約關(guān)系；(2)看圖線本身，識別兩個相關(guān)量的變化趨勢，從而分析具體的物理過程；(

11、3)看交點，分清兩相關(guān)量的變化范圍及給出的相關(guān)條件，明確圖線與坐標(biāo)軸的交點、圖線斜率、圖線與坐標(biāo)軸圍成的“面積”的物理意義在看懂以上三方面后，進一步弄清“圖象與公式”、“圖象與圖象”、“圖象與物體”之間的聯(lián)系與變通，以便對有關(guān)的物理問題作出準(zhǔn)確的判斷記錄空間【變式訓(xùn)練3】(13年江蘇模擬)受水平拉力F作用的物體，在光滑水平面上做直線運動，其vt圖線如圖所示，則()A在t1時刻，拉力F為零B在0t1秒內(nèi)，拉力F大小不斷減小C在t1t2秒內(nèi)，拉力F大小不斷減小D在t1t2秒內(nèi)，拉力F大小可能先減小后增大易錯診所1臨界性問題(1)臨界問題是指物體的運動性質(zhì)發(fā)生突變，要發(fā)生而尚未發(fā)生改變時的狀態(tài)此時運

12、動物體的特殊條件往往是解題的突破口(2)動力學(xué)中的典型臨界問題：接觸與脫離的臨界條件：兩物體相接觸或脫離，臨界條件是：彈力FN0；相對滑動的臨界條件：兩物體相接觸且處于相對靜止時，常存在著靜摩擦力，則相對滑動的臨界條件是：靜摩擦力達到最大值；繩子斷裂與松弛的臨界條件：繩子所能承受的張力是有限的，繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力，繩子松弛的臨界條件是：FT0；加速度最大與速度最大的臨界條件：當(dāng)物體在受到變化的外力作用下運動時，其加速度和速度都會不斷變化，當(dāng)所受合外力最大時，具有最大加速度；合外力最小時，具有最小加速度當(dāng)出現(xiàn)速度有最大值或最小值的臨界條件時，物體處于臨界狀態(tài)

13、，所對應(yīng)的速度便會出現(xiàn)最大值或最小值(3)解題技巧：一般先以某個狀態(tài)為研究的突破點，進行受力分析和運動分析，以臨界條件為切入點，根據(jù)牛頓運動定律和運動學(xué)公式列方程求解討論【典型例題4】如圖所示，質(zhì)量為m1kg的物塊放在傾角為37的斜面體上，斜面質(zhì)量為M2kg，斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)為0.2，地面光滑，現(xiàn)對斜面體施一水平推力F，要使物塊m相對斜面靜止，試確定推力F的取值范圍(g10m/s2)溫馨提示此題有兩個臨界條件，當(dāng)推力F較小時，物塊有相對斜面向下運動的可能性，此時物塊受到的摩擦力沿斜面向上；當(dāng)推力F較大時，物塊有相對斜面向上運動的可能性，此時物塊受到的摩擦力沿斜面向下找準(zhǔn)備臨界狀態(tài)是求解

14、此題的關(guān)鍵記錄空間【變式訓(xùn)練4】如圖所示，一細(xì)線的一端固定于傾角為30的光滑楔形塊A的頂端處，細(xì)線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球(1)當(dāng)楔形塊至少以多大的加速度向左加速運動時，小球?qū)πㄐ螇K壓力為零？(2)當(dāng)楔形塊以a2g的加速度向左加速運動時，小球?qū)€的拉力為多大？2超重與失重問題(1)重力與視重的比較運動情況現(xiàn)象平衡狀態(tài)勻速運動a向上超重視重(F)FmgFm(ga)F與重力mg比較FmgFmga向下失重Fm(ga)Fmgag向下完全失重F0F0mg(2)對超重和失重的現(xiàn)象應(yīng)當(dāng)注意以下幾點：超重：物體的加速度方向是豎直向上的物體并不一定是豎直向上做加速運動，也可以是豎直向下做減速運動失重：物體的加

15、速度方向是豎直向下的，物體既可以是向下做加速運動，也可以是向上做減速運動盡管物體不在豎直方向上運動，但只要其加速度在豎直方向上有分量，即ay0就可以當(dāng)ay的方向豎直向上時，物體處于超重狀態(tài)；當(dāng)ay的方向豎直向下時，物體處于失重狀態(tài)當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時，重力只產(chǎn)生使物體具有ag的加速度效果，不再產(chǎn)生其他效果處于超重和失重狀態(tài)下的液體的浮力公式分別為F浮V排(ga)和F浮V排(ga)；處于完全失重狀態(tài)下的液體F浮0，即液體對浸在液體中的物體不再產(chǎn)生浮力物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力始終存在，大小也沒有變化發(fā)生超重或失重現(xiàn)象與物體的速度無關(guān)，只取決于加速度的大小和方向物體超重或失重的多少是

16、由物體的質(zhì)量和豎直加速度共同決定的，其大小等于ma.在完全失重的狀態(tài)下，平時一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強等【典型例題5】如圖所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，電磁鐵A和秤盤C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個裝置用輕繩懸掛于O點當(dāng)電磁鐵通電，在鐵片被吸引上升的過程中，輕繩中拉力F的大小為()AFmgBMgF(Mm)g溫馨提示本題可利用超重與失重原理迅速解題記錄空間【變式訓(xùn)練5】電梯的頂部掛一個彈簧測力計，測力計下端掛了一個重物，電梯勻速直線運動時，彈簧測力計的示數(shù)為10N，在某時刻電梯中的人觀察到彈簧測力計的示數(shù)變

17、為8N，關(guān)于電梯的運動(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動，加速度大小為4m/s2B電梯可能向下加速運動，加速度大小為4m/s2C電梯可能向上減速運動，加速度大小為2m/s2D電梯可能向下減速運動，加速度大小為2m/s2隨堂演練1火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內(nèi)有一人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回車上原處，這是因為()A人跳起后，車廂內(nèi)空氣給他以向前的力，帶著他隨同火車一起向前運動B人跳起的瞬間，車廂的地板給他一個向前的力，推動他隨同火車一起向前運動C人跳起后，車在繼續(xù)向前運動，所以人落下后必是偏后一些，只是由于時間很短，偏后距離太小，不明顯而已D人

18、跳起后直到落地，在水平方向上人和車始終有相同的速度2物體靜止于一斜面上(如圖所示)，則下列說法正確的是()第2題圖A物體對斜面的壓力和斜面對物體的支持力是一對平衡力B物體對斜面的摩擦力和斜面對物體的摩擦力是一對作用力和反作用力C物體所受重力和斜面對物體的作用力是一對作用力和反作用力D物體所受的重力可以分解為沿斜面向下的力和對斜面的壓力3在位于印度安得拉邦斯里赫里戈達島的薩蒂什達萬航天中心，一枚PSLVC14型極地衛(wèi)星運載火箭攜帶七顆衛(wèi)星發(fā)射升空，成功實現(xiàn)“一箭七星”發(fā)射，相關(guān)圖片如圖所示則下列說法正確的是()第3題圖A火箭發(fā)射時，噴出的高速氣流對火箭的作用力大于火箭對氣流的作用力B發(fā)射初期，火

19、箭處于超重狀態(tài)，但它受到的重力卻越來越小C高溫高壓燃?xì)鈴幕鸺膊繃姵鰰r對火箭的作用力與火箭對燃?xì)獾淖饔昧Υ笮∠嗟菵發(fā)射的七顆衛(wèi)星進入軌道正常運轉(zhuǎn)后，均處于完全失重狀態(tài)4兩個疊在一起的滑塊，置于固定的、傾角為的斜面上，如圖所示，滑塊A、B質(zhì)量分別為M、m，A與斜面間的動摩擦因數(shù)為1，B與A之間的動摩擦因數(shù)為2，已知兩滑塊都從靜止開始以相同的加速度從斜面滑下，滑塊B受到的摩擦力()第4題圖A等于零B方向沿斜面向上C大小等于1mgcosD大小等于2mgcos(3)試證明小球平拋運動的水平位移總小于L.【5變式訓(xùn)練4】中若題干條件不變，當(dāng)細(xì)線拉力剛好為零時，則楔形塊的加速度多大？運動方向如何？此時小球

20、對楔形塊的壓力多大？6如圖所示，長為L，內(nèi)壁光滑的直管與水平地面成30角固定放置，將一質(zhì)量為m的小球固定在管底，用一輕質(zhì)光滑細(xì)線將小球與質(zhì)量為Mkm的小物塊相連，小物塊懸掛于管口，現(xiàn)將小球釋放，一段時間后，小物塊落地靜止不動，小球繼續(xù)向上運動，通過管口的轉(zhuǎn)向裝置后做平拋運動，小球的轉(zhuǎn)向過程中速率不變(重力加速度為g)(1)求小物塊下落過程中的加速度大??；(2)求小球從管口拋出時的速度大?。?2第6題圖7放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F的作用，力F的大小與時間.t的關(guān)系和物塊速度v與時間t的關(guān)系如圖所示重力加速度g10m/s2求：(1)物塊在運動過程中受到的滑動摩擦力的大??；(2

21、)物塊在36s內(nèi)的加速度大??；(3)物塊與地面間的動摩擦因數(shù)第7題圖第10講用牛頓運動定律解決問題知識整合基礎(chǔ)自測一、1.受力加速度2.牛頓第二定律二、1.靜止或勻速運動變速運動2.向上大于大于3.向下小于小于零重點闡述【典型例題1】質(zhì)量為M的小車放在光滑水平面上，小車上用細(xì)線懸掛另一質(zhì)量為m的小球，且Mm.用一力F水平向右拉小球，使小球和車一起以加速度a向右運動，細(xì)線與豎直方向成角，細(xì)線的拉力為FT.若用一力F水平向左拉小車，使小球和車一起以加速度a向左運動時，細(xì)線與豎直方向也成角，細(xì)線的拉力為FT，則()甲乙Aaa，F(xiàn)TFTBaa，F(xiàn)TFTCaa，F(xiàn)TFT【答案】B【解析】兩種情況下對球受

22、力分析如圖所示，由甲圖可知FFTsinmaFTcosmg所以FTmgcos由乙圖知FTcosmgFTsinma所以FTmgaDcos，gtan，故FTFT，錯由兩式得Fmamgtan，將式代入得到a，因為同時對小車、小球整體分析可知aMm所以aa，故B正確FmMmgtanMM，A錯，B對；當(dāng)有摩擦?xí)r，變式訓(xùn)練1BD【解析】無摩擦?xí)r，F(xiàn)ABFF2M2M，C錯，D對，故先整體求加速度Ff2Ma再隔離對B受力分析，F(xiàn)ABFffF2M22選BD.【典型例題2】水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機場和火車站，如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖緊繃的傳送帶AB始終保持恒定的速率v1m/s運行，一質(zhì)量為m4kg的行李無

23、初速度地放在A處，傳送帶對行李的滑至與傳送帶速度相等需要的時間t1s1s，t1時間內(nèi)位移xa1t125m.動摩擦力使行李開始做勻加速直線運動，隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動設(shè)行李與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.1，A、B間的距離L2m，g取10m/s2.(1)求行李剛開始運動時所受滑動摩擦力的大小與加速度的大?。?2)求行李做勻加速直線運動的時間；(3)如果提高傳送帶的運行速率，行李就能被較快地傳送到B處，求行李從A處傳送到B處的最短時間和傳送帶對應(yīng)的最小運行速率【答案】(1)4N1m/s2(2)1s(3)2s2m/s2Ff【解析】(1)滑動摩擦力Ffmg0.1410N4N，加速度a

24、mg0.110m/s2v121m/s2.(2)行李達到與傳送帶相同速率后不再加速，則vat1，t1a1s1s.(3)行李始終勻加速運行時間最短，加速度仍為a1m/s2，當(dāng)行李到達右端時，有vmin2aL，vmin2aL212m/s2m/s，所以傳送帶對應(yīng)的最小運行速率為2m/s.行李最短運行時間由vminv2aatmin得tminmin1s2s.變式訓(xùn)練22s【解析】物體的運動分為兩個過程：第一個過程是在物體速度等于傳送帶速度之前，物體做勻加速直線運動；第二個過程是物體速度等于傳送帶速度以后的運動其中速度剛好相同時的點是一個轉(zhuǎn)折點，此后的運動情況要看mgsin與所受的最大靜摩擦力的關(guān)系若tan

25、，則繼續(xù)向下加速；若tan，則將隨傳送帶一起勻速運動分析清楚了受力情況與運動情況，再利用相應(yīng)規(guī)律求解即可本題中最大靜摩擦力等于滑動摩擦力大小物體放在傳送帶上后，開始階段，由于傳送帶的速度大于物體的速度，傳送帶給物體一個沿傳送帶向下的滑動摩擦力F，物體受力情況如圖甲所示物體由靜止加速，由牛頓第二定律有mgsinmgcosma1，得a110(0.60.50.8)m/s210m/s2.物體加速v101a1102甲乙由于a0，所以此時小球已離開楔形塊，設(shè)此時細(xì)線與水平方向的夾角為，則其受力情況如圖所示，由牛頓運動定律，得mgcotma，即cota/g2，所以FTmg/sin5mg或FT（mg）2（ma）25mg根據(jù)牛頓第三定律，小球?qū)€的拉力FTFT5mg【典型例題5】如圖所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，電磁鐵A和秤盤C(包括支架)的總質(zhì)量為M，B為鐵片，質(zhì)量為m，整個裝置用輕繩懸掛于O點當(dāng)電磁鐵通電，在鐵片被吸引上升的過程中，輕繩中拉力F的大小為()變式訓(xùn)練5C【解析】由分析可知，物塊的加速度a2m/s2，方向向下，AFmgBMgF(Mm)g【答案】D【解析】方法一鐵片被吸引上升的過程是加速度逐漸增大的加速運B動過程，設(shè)A對B的吸引力為F1，由于鐵片向上加速運動，故有F1mg.根據(jù)牛頓第三定律可得：對A的吸引力F1F1mg.由于電磁鐵和秤盤處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以有F