牛頓運(yùn)動(dòng)定律典型例題精講

牛頓運(yùn)動(dòng)定律典型例題精講牛頓運(yùn)動(dòng)定律牛頓運(yùn)動(dòng)定律典型例題精講知識(shí)結(jié)構(gòu)牛頓運(yùn)也譯牛頓運(yùn)也譯核心知識(shí)1牛頓第一定律一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。.明確物體具有慣性一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),揭示了一切物體都具有慣性，即物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫做慣性。量度物體慣性大小的物理量是質(zhì)量。例題1關(guān)于慣性，下列說法中正確的是（）A、慣性是指原來靜止的物體總有保持靜止?fàn)顟B(tài)，原來運(yùn)動(dòng)的物體總有保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的性質(zhì)；B、靜止的火車啟動(dòng)時(shí)速度變化緩慢，是因?yàn)榛疖囲o止時(shí)慣性比較大；C、乒乓球可以快速抽殺，是因?yàn)槠古仪虻膽T性小的緣故；D、在宇宙飛船內(nèi)的物體不存在慣性?！敬鸢浮緼、C【解析】根據(jù)慣性的定義，物體具有保持原來勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)，叫做慣性，可以知道，A選項(xiàng)正確。量度物體慣性大小的物理量是質(zhì)量，在B選項(xiàng)中，不論火車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如何，其質(zhì)量不變，因此，無論火車運(yùn)動(dòng)還是靜止，其慣性一樣大，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤。乒乓球的質(zhì)量較小，故其慣性較小，C選項(xiàng)正確。牛頓第一定律指出，一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，即一切物體都具有慣性，沒有例外，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。.明確力的含義除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài),說明力的作用是改變物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)物體受到的合外力為零時(shí)，物體就保持原來的狀態(tài)（靜止或勻速），若受到合外力，其狀態(tài)一定發(fā)生變化。例題2火車在平直軌道上勻速行駛，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?yàn)椋ǎ〢.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(yùn)動(dòng)B.人跳起的瞬間，車廂地板給他一個(gè)向前的力，推動(dòng)他隨同火車一起向前運(yùn)動(dòng)C.人跳起后，車在繼續(xù)向前運(yùn)動(dòng)，所以人落下后必定偏后一些，只是由于時(shí)間很短，偏后距離太小，不明顯而已D.人跳起后直到落地，在水平方向上人和車始終有相同的速度【答案】D【解析】根據(jù)牛頓第一定律，人跳起后在水平方向不受外力作用，則它在水平方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變，水平方向保持起跳前的速度（與火車的速度相同），故落下后人能回到原處，因此D選項(xiàng)正確。例題3如圖所示，一個(gè)劈形物體M，各面均光滑，放在固定的斜面上，水平面上放一個(gè)光滑的小球m，劈形物體M從靜止開始釋放，則小球在碰到斜面前的運(yùn)動(dòng)軌跡是（）A.沿斜面向下的直線B.豎直向下的直線C.無規(guī)則的曲線D.拋物線【答案】B【解析】根據(jù)牛頓第一定律，小球在水平方向不受外力作用，則它在水平方向的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不會(huì)發(fā)生改變，水平方向保持靜止，故只能豎直向下運(yùn)動(dòng)，因此B選項(xiàng)正確。牛頓第二定律物體的加速度跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比。公式：F=ma.瞬時(shí)性牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合外力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即加速度隨著力的產(chǎn)生而產(chǎn)生、消失而消失、變化而變化。例題4如圖所示，A、B的質(zhì)量關(guān)系為mA=m,mB=2m,兩個(gè)物體之間用一輕彈簧相連，再用一根細(xì)線懸掛在天花板上靜止，剪斷細(xì)線的瞬間，兩物體的加速度各是多少？【答案】口,二3且口五二0【解析】分析纖體在某一片打的輯時(shí)犯速度,關(guān)將走分析馨時(shí)正后吃受用?濟(jì)況?雙莖動(dòng)狀態(tài).再由4■暝躋二定律求出彈時(shí)加建度n盍守護(hù)期新統(tǒng)線前超個(gè)物宓前量力如下雪，據(jù)孑奏去件求出鮑京萍董上W舁火.可如，F(xiàn)-=2m宮,F]=用+掙啕=3花宮.曾新驍線后再分折兩個(gè)物球超受力百套軋如于巴繩卓的彈力F.立即消失，而強(qiáng)爰的叁力不變，次由合邦力玨牛裝第二定律求白察葉痛速度，用皆漸后熱.的加遑變大小為3g，萬向句不：而僚的和注度為零工例題5如圖所示，如圖所示，輕彈簧下端固定在水平面上。一個(gè)小球從彈簧正上方某一高度處由靜止開始自由下落，接觸彈簧后把彈簧壓縮到一定程度后停止下落。在小球下落的這一全過程中，下列說法中正確的是（）A.小球剛接觸彈簧瞬間速度最大B.從小球接觸彈簧起加速度變?yōu)樨Q直向上C.從小球接觸彈簧到到達(dá)最低點(diǎn)，小球的速度先增大后減小D.從小球接觸彈簧到到達(dá)最低點(diǎn)，小球的加速度先減小后增大

【答案】CD【解析】小球的加速度大小決定于小球受到的合外力。從接觸彈簧到到達(dá)最低點(diǎn)，彈力從零開始逐漸增大，所以合力先減小后增大，因此加速度先減小后增大。當(dāng)合力與速度同向時(shí)小球速度增大，合力與速度反向時(shí)小球速度減小。所以當(dāng)小球所受彈力和重力大小相等時(shí)速度最大。.矢量性F=ma是一個(gè)矢量方程，任一瞬時(shí)，a的方向均與合外力的方向保持一致。例題6如圖所示，沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向37°角，球和車廂相對(duì)靜止，球的質(zhì)量為1kg.(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)(1)求車廂運(yùn)動(dòng)的加速度并說明車廂的運(yùn)動(dòng)情況.(2)求懸線對(duì)球的拉力.[解析】口)球/車南加特靜止，它們的運(yùn)動(dòng)情況相同，由于肅球的受為情況麴道的較多，散應(yīng)以球?yàn)檠芯繉?duì)象.球受兩個(gè)力作以：變力Eg東魄的拉力由球逋車一起沿水牛方何儂力變速吏線運(yùn)動(dòng)，敵其加建反澹水平方面，合外力若與其方向相同，也是水平方向.像自平行四道舟如圖所示.球所受的合外力為F<5.=mgtan37=,和牛填第二定律F+=k自可求得琰的加速賽為a=—=g-tau37&=75拈6m加垣度方向水平向右.本不可能水平向右做今加建支貌運(yùn)動(dòng)：也可能水平因會(huì)世今魏津克級(jí)運(yùn)動(dòng).，產(chǎn)W ]X1QC2)的圖可停，鰥對(duì)■球■時(shí)投力大小為耳二 =12.5jVcos370 0.8.同體性F=ma中F、m、a必須對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體或同一個(gè)系統(tǒng)。牛頓第三定律兩物體之間的作用力與反作用力總是大小相等，方向相反，作用在同一條直線上。區(qū)分一對(duì)作用力反作用力和一對(duì)平衡力共同點(diǎn)：大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。不同點(diǎn)：.作用力反作用力作用在兩個(gè)不同物體上，而平衡力作用在同一個(gè)物體上；.作用力反作用力一定是同種性質(zhì)的力，而平衡力可能是不同性質(zhì)的力；.作用力反作用力一定是同時(shí)產(chǎn)生同時(shí)消失的，而平衡力中的一個(gè)消失后，另一個(gè)可能仍然存在。例題7在一次學(xué)校組織的拔河比賽中，甲隊(duì)獲勝，乙隊(duì)失敗。下列說法中正確的是（）A、由于甲隊(duì)勝、乙隊(duì)負(fù)，所以甲拉乙的力大于乙拉甲的力；B、只有兩隊(duì)在相持不動(dòng)時(shí)，兩隊(duì)拉力大小才相等；C、不管什么情況下，兩隊(duì)拉力大小總是相等；D、因?yàn)榧钻?duì)受到地面的最大靜摩擦力大于乙隊(duì)受到地面的最大靜摩擦力?！敬鸢浮緾、D【解析】根據(jù)牛頓第三定律，相互作用力總是大小相等，A、B錯(cuò)，C對(duì)。由于甲隊(duì)獲勝，以乙隊(duì)為研究對(duì)象，甲隊(duì)的拉力大于乙隊(duì)受到的最大靜摩擦力，以甲隊(duì)為研究對(duì)象，乙隊(duì)的拉力等于甲隊(duì)受到的靜摩擦力（但小于甲隊(duì)受到的最大靜摩擦力），因此甲隊(duì)受到的最大靜摩擦力大于乙隊(duì)受到的最大靜摩擦力，故D對(duì)。分析一對(duì)力是相互作用力還是平衡力，主要看這一對(duì)力是否作用在同一個(gè)物體上，若是同一物體，則為平衡力，若是兩個(gè)物體，則是相互作用力。超重和失重4.超重物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象稱為超重。物體對(duì)支持物的壓力大小等于物體受到的支持力，則以物體為研究對(duì)象，物體受到的支持力大于物體受到的重力，合外力向上，物體具有向上的加速度，如圖甲所示。N-G=ma5.失重物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w所受重力的現(xiàn)象稱為失重。同理，物體受到的支持力小于物體受到的重力，合外力向下，物體具有向下的加速度，如圖乙所示。G-N=ma因此，物體處于超重還是失重狀態(tài)，只由物體的加速度決定，與其他因素?zé)o關(guān)。物體具有向上的加速度時(shí)，處于超重狀態(tài)；物體具有向下的加速度時(shí)，處于失重狀態(tài)；物體向下的加速度為重力加速度時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)。例題8下列說法中正確的是（）A、體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)B、蹦床運(yùn)動(dòng)員在空中上升和下落過程都處于失重狀態(tài)C、舉重運(yùn)動(dòng)員在舉起杠鈴后不動(dòng)的那段時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài)D、游泳運(yùn)動(dòng)員仰臥在水面靜止不動(dòng)時(shí)處于失重狀態(tài)【答案】B【解析】物體具有向上加速度時(shí)，處于超重狀態(tài)，具有向下加速度時(shí)，處于失重狀態(tài)，當(dāng)向下的加速度為重力加速度時(shí)，處于完全失重狀態(tài)。由于ACD各項(xiàng)中運(yùn)動(dòng)員均處于靜止?fàn)顟B(tài)，

加速度為零，不屬于失重和超重狀態(tài)；B項(xiàng)中運(yùn)動(dòng)員不論上升還是下降，加速度均向下，因此屬于失重狀態(tài)，若此時(shí)忽略空氣阻力，則屬于完全失重狀態(tài)。例題9一個(gè)質(zhì)量為50Kg的人站在升降機(jī)的底板上，他看到彈簧秤的示數(shù)為75N，而掛在彈簧秤下的物體A的質(zhì)量為5Kg。如圖所示，g取10m/s2,求此時(shí)人對(duì)地板的壓力。【答案】75ON,方由向下二【解析】A的運(yùn)動(dòng)狀志耒如，但A抽缽與人、并障機(jī)虻于焉走靜止?fàn)顟B(tài)，因應(yīng)三者具需加房的加速度=而A批檻漪受力情況題目乙庭:給出，因￡以人為研更而泉，而A進(jìn)舒受力分析，如雷所示,速向上為正方向，由牛頷第二更■他可知F「憶F「憶X=%仃同樣由牛領(lǐng)第--走.禪守得尸耳一也，g=m,ay所云Fy=m?g+rra；□=50苫(10+5)3=750xV由牛等第三定律可知，人打地菽的壓力與地祇片人的支持力是相互作用力，大小科等，病白科員,因比，人甘地被的壓力大不為乃。兒方向句下「動(dòng)力學(xué)兩類基本問題(1)已知物體的受力情況確定物體的運(yùn)動(dòng)情況(2)已知物體的運(yùn)動(dòng)情況確定物體的受力情況基本思路:在這兩類基本問題中，受力分析是關(guān)鍵，求解加速度是橋梁和樞紐。基本步驟：a）確定研究對(duì)象b）進(jìn)行受力分析、運(yùn)動(dòng)過程分析c）根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解加速度ad）求解未知的力或運(yùn)動(dòng)參量例題10如圖所示，一質(zhì)量為m的物體放在水平地面上，現(xiàn)在對(duì)物體施加一個(gè)大小為F的水平恒力，使物體從靜止開始向右移動(dòng)s后立刻撤去F。物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。求（1）撤去F時(shí)，物體的速度大小是多少？（2）撤去F后，物體還能滑行多遠(yuǎn)？【答案】1（1）匹三I（2）（上―

r解析】此整編于第一類間邃，已知油林受力情乩嘉志堇動(dòng)情況口受力分析是美髓，表解加謔度是希柔科冠如：從超日可察，物體宥兩坐追劫過程，薦個(gè)過卷受力不■同，因此需要各過程尊及分析工11）過程一：從開持逕動(dòng)到林縣F前，受力情況如圖F所示，聚力F西會(huì)同為正全白匚TOC\o"1-5"\h\zF&=斑N Fxr f f、F—f=Mi。] 11 *"/=向 甲叫_F岬gm物體受幻的合外力憚定，目兌物律由若止開始勻也逞運(yùn)動(dòng)，從靜止哥腦至捺去外力F為止，涉炭利的運(yùn)動(dòng)參量有一個(gè)5、自.匕，國此選用yf—詔=2<7/二巧=J%]1s=\軍工——W）'C2）過程二：從攝去外力幽停止：受力情況■如蛤乙所示，率力F的方向?yàn)檎较?步及學(xué)的運(yùn)動(dòng)春量步及學(xué)的運(yùn)動(dòng)春量宥：例題11質(zhì)量m=1.5kg的物體（可視為質(zhì)點(diǎn)）在水平恒力F作用下，從水平面上A點(diǎn)由靜止開始運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一段距離撤去該力，物體繼續(xù)滑行t=2.0s停在B點(diǎn)。已知A、B兩點(diǎn)間的距離s=5.0m，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2求恒力F多大？(g=10m/s2)【答案】15N【解析】比整屬于第二類間趣：乙知物體運(yùn)動(dòng)情迷雄定受力情況u物體運(yùn)動(dòng)情境觀如平國所市，設(shè)在G度戈班至力F「在過攜一CA96平，由于F未知，故應(yīng)克分析過福二（G^6\受力a CE情況加匕圖，飄向右為正方向「 甲[Fj=mg Fk1一丁=掰的f=兩 乙mg4_附.——堰——。_2x1Om/——2m,/1m物體受到的臺(tái)外力漁宅，艮當(dāng)途度方向相反，因此物器鈦勻欣速遠(yuǎn)劊，跳搽去外力F司停止為止,涉求甕的運(yùn)鉆賽量宥;t.s＞自…由于向古韻力減速支就運(yùn)動(dòng)可以看作向生的與和建望線運(yùn)藥，故,3、%=]/二,2x（2。）％=4一0出 vc=^?