高中物理必修1學(xué)案與習(xí)題-第四章力與運動

1、第四章 力與運動核心內(nèi)容課標解讀伽利略實驗與牛頓第一定律1了解相關(guān)物理學(xué)史2知道伽利略理想實驗裝置3了解伽利略以實驗為基礎(chǔ)進行邏輯推理的思想方法4理解慣性的概念，能解釋慣性現(xiàn)象 影響加速度的因素5能利用基本的測量方法測量加速度6認識加速度與力、質(zhì)量的關(guān)系，并能與生活相聯(lián)系7對影加速度的因素進行合理的假設(shè)和判斷牛頓第二定律8理解加速度與物體所受合外力、質(zhì)量的關(guān)系9知道測量加速度大小的方法10了解幾種測量器材，11理解牛頓第二定律的內(nèi)容和公式12理解1N的大小定義超重和失重13了解超重和失重現(xiàn)象14理解超重現(xiàn)象和失重的原因15知道完全失重現(xiàn)象力學(xué)單位16理解單位制，知道基本單位和導(dǎo)出單位牛頓運動三

2、定律在經(jīng)典物理學(xué)中是最重要、最基本的規(guī)律，是力學(xué)乃至整個物理學(xué)的基礎(chǔ)。 歷年高考對本章知識的考查重點：慣性、力和運動關(guān)系的理解；熟練應(yīng)用牛頓定律分析和解決兩類問題(已知物體的受力確定物體的運動情況、已知物體的運動情況確定物體的受力)。 命題的能力考查涉及：在正交的方向上質(zhì)點受力合成和分解的能力；應(yīng)用牛頓定律解決學(xué)科內(nèi)和跨學(xué)科綜合問題的能力；應(yīng)用超重和失重的知識定量分析一些問題；能靈活運用隔離法和整體法解決簡單連接體問題的能力；應(yīng)用牛頓定律解題時的分析推理能力。 命題的最新發(fā)展：聯(lián)系理科知識的跨學(xué)科綜合問題。一、 牛頓第一定律（慣性定律）： 知識梳理 一切物體總保持勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)，直

3、到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。 1理解要點： 運動是物體的一種屬性，物體的運動不需要力來維持。 它定性地揭示了運動與力的關(guān)系：力是改變物體運動狀態(tài)的原因，是使物體產(chǎn)生加速度的原因。 第一定律是牛頓以伽俐略的理想斜面實驗為基礎(chǔ)，總結(jié)前人的研究成果加以豐富的想象而提出來的；定律成立的條件是物體不受外力，不能用實驗直接驗證。 牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ)，不能認為它是牛頓第二定律合外力為零時的特例，第一定律定性地給出了力與運動的關(guān)系，第二定律定量地給出力與運動的關(guān)系。 2慣性：物體保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài)的性質(zhì)叫做慣性。 慣性是物體的固有屬性，與物體的受力情況及運動狀態(tài)無關(guān)。 質(zhì)量

4、是物體慣性大小的量度。 由牛頓第二定律定義的慣性質(zhì)量m=F/a和由萬有引力定律定義的引力質(zhì)量嚴格相等。 慣性不是力，慣性是物體具有的保持勻速直線運動或靜止狀態(tài)的性質(zhì)、力是物體對物體的作用，慣性和力是兩個不同的概念。 例題評析【例1】 火車在長直水平軌道上勻速行駛，門窗緊閉的車廂內(nèi)有一個人向上跳起，發(fā)現(xiàn)仍落回到車上原處，這是因為 ( ) A人跳起后，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，所以人落下后必定偏后一些，只是由于時間很短，偏后距離太小，不明顯而已 D人跳起后直到落地，在水平

5、方向上人和車具有相同的速度 【分析與解答】 因為慣性的原因，火車在勻速運動中火車上的人與火車具有相同的水平速度，當人向上跳起后，仍然具有與火車相同的水平速度，人在騰空過程中，由于只受重力，水平方向速度不變，直到落地，選項D正確。 【說明】 乘坐氣球懸在空中，隨著地球的自轉(zhuǎn)，免費周游列國的事情是永遠不會發(fā)生的，慣性無所不在，只是有時你感覺不到它的存在。 【答案】D 能力訓(xùn)練1 1交通法規(guī)規(guī)定，坐在小汽車前排的司機和乘客都應(yīng)在胸前系上安全帶，這主要是為了減輕下列哪種情況出現(xiàn)時，可能對人造成的傷害？（ ） A車速太快 B車速太慢 C緊急剎車 D突然啟動2在一列火車的車廂里，有一個自來水龍頭，第一段時

6、間內(nèi)，水滴落在水龍頭的正下方A點，第二段時間內(nèi)，水滴落在A點的右方B點，那么火車的運動可能是：（ ）A 先靜止，后向右做加速運動。B 先做勻速運動，后做加速運動。C 先做勻速運動，后做減速運動。D 上述三種情況都有可能發(fā)生。3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, 所以人落下后必定偏后一些, 只是由于時間很短, 偏后距離太小, 不明顯而已D、人跳起后直到落地

7、, 在水平方向上人和車始終有相同的速度4下列關(guān)于慣性的說法正確的是（ ）A一個同學(xué)看見某人推不動原來靜止的小車，于是他說，這是因為小車的慣性太大的緣故B一個物體原來以速度運動，后來速度變?yōu)椋瑒t其慣性變大了C 知月球上的重力加速度是地球上的，所以將一個物體從地球移到月球，其慣性減小為D 在宇宙飛船內(nèi)的物體具有慣性5摩托車做飛越障礙物的表演時為了減少向前翻車的危險，下列說法正確的是：（ ）A 應(yīng)該前輪先著地。B 應(yīng)該后輪先著地。C 應(yīng)該前后輪同時著地。D 哪個車輪先著地與翻車危險無關(guān)。6如圖所示，一個劈形物體A，各面均光滑，放在固定斜面上，上面成水平，水平面上放一光滑小球B，劈形物體從靜止開始釋放

8、，則小球在碰到斜面前的運動軌跡是 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E 拋物線7做自由落體運動的物體，如果下落過程中某時刻重力突然消失，物體的運動情況是：（ ）A 懸浮在空中不動。B 速度逐漸減小。C 保持一定速度向下勻速直線運動。D 無法判斷。8如圖所示，運輸液體的槽車的液面上有氣泡，當車在水平直路上由靜止啟動時，氣泡將相對車向 運動；剎車時，氣泡將相對車向 運動。9火車在長直水平軌道上勻速行駛在火車的天花板上用軟質(zhì)電線掛一電燈，怎樣由電燈的位置來判斷火車是在勻速行駛中？為什么？若突然加速或減速呢？10一個在日本的旅游者，想來中國他設(shè)想將自己懸掛在空中的大氣球中，由于地球的

9、自轉(zhuǎn)，只要在空中停留幾個小時，就可以到達中國，您認為這有能否實現(xiàn)_，原因是_二、牛頓第二定律（實驗定律） 知識梳理1. 定律內(nèi)容 物體的加速度a跟物體所受的合外力成正比，跟物體的質(zhì)量m成反比。 2. 公式： 理解要點： 因果性：是產(chǎn)生加速度a的原因，它們同時產(chǎn)生，同時變化，同時存在，同時消失； 方向性：a與都是矢量,，方向嚴格相同； 瞬時性和對應(yīng)性：a為某時刻物體的加速度，是該時刻作用在該物體上的合外力。牛頓第二定律適用于宏觀, 低速運動的情況。 例題評析【例2】如圖，自由下落的小球下落一段時間后，與彈簧接觸，從它接觸彈簧開始，到彈簧壓縮到最短的過程中，小球的速度、加速度、合外力的變化情況是怎

10、樣的? 【分析與解答】 因為速度變大或變小取決于加速度和速度方向的關(guān)系，當a與v同向時,v增大；當a與v反向時，v減??；而a由合外力決定，所以此題要分析v,a的大小變化，必須先分析小球的受力情況。 小球接觸彈簧時受兩個力的作用：向下的重力和向上的彈力。在接觸的頭一階段，重力大于彈力，小球合力向下，且不斷變小(因為F合=mg-kx，而x增大)，因而加速度減小(因為a=F/m)，由于v方向與a同向，因此速度繼續(xù)變大。 當彈力增大到大小等于重力時，合外力為零，加速度為零，速度達到最大。 之后，小球由于慣性繼續(xù)向下運動，但彈力大于重力，合力向上，逐漸變大(因為F=kx-mg=ma)，因而加速度向上且變

11、大，因此速度逐漸減小至零。小球不會靜止在最低點，以后將被彈簧上推向上運動。 綜上分析得：小球向下壓彈簧過程，F(xiàn)方向先向下后向上，先變小后交大；a方向先向下后向上，大小先變小后變大；v方向向下，大小先變大后變小。 【注意】 在分析物體某一運動過程時，要養(yǎng)成一個科學(xué)分析習(xí)慣，即：這一過程可否劃分為兩個或兩個以上的不同的小過程，中間是否存在轉(zhuǎn)折點，如上題中彈力等于重力這一位置是一個轉(zhuǎn)折點，以這個轉(zhuǎn)折點分為兩個階段分析。 【例3】 如圖所示，一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1L2的兩根細線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬時物體的加

12、速度?！痉治雠c解答】 剪斷線的瞬間，T2突然消失，物體即將作圓周運動，所以其加速度方向必和L1垂直，L1中的彈力發(fā)生突變，彈力和重力的合力與L1垂直；可求出瞬間加速度為a=gsin。 (2)若將圖中的細線L1，改變?yōu)殚L度相同、質(zhì)量不計的輕彈簧，如圖所示，其他條件不變，求解的步驟和結(jié)果與例3相同嗎？ 【說明】 (1)牛頓第二定律是力的瞬時作用規(guī)律，加速度和力同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失，分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關(guān)鍵是分析瞬時前后的受力情況及其變化。 (2)明確兩種基本模型的特點。 A輕繩不需要形變恢復(fù)時間、在瞬時問題中，其彈力可以突變，成為零或者別的值。 B輕彈簧(或橡皮繩)需要較長的形

13、變恢復(fù)時間，在瞬時問題中，其彈力不能突變，大小方向均不變?！纠?】 將金屬塊用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，如圖所示，在箱的上頂板和下頂板安有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運動，當箱以a=2.0m/s2的加速度作豎直向上的勻減速運動時，上頂板的傳感器顯示的壓力為6.ON，下頂板的傳感器顯示的壓力為10.ON，g取10m/s2 (1)若上頂板的傳感器的示數(shù)是下頂板的傳感器示數(shù)的一半，試判斷箱的運動情況。 (2)要使上頂板傳感器的示數(shù)為O，箱沿豎直方向的運動可能是怎樣的?【分析與解答】 以金屬塊為研究對象，設(shè)金屬塊的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律，有F2+mg-F1=ma 解得m=O.5kg (1)由

14、于上頂板仍有壓力，說明彈簧的長度沒有變化，因此彈簧彈力仍為lO.ON，可見上頂板的壓力是5N，設(shè)此時的加速度為a1，根據(jù)牛頓第二定律，有 F1-F1/2-mg=mal， 即得a1=O，即此時箱靜止或作勻速直線運動。 (2)要想上頂板沒有壓力，彈簧的長度只能等于或小于目前的長度，即下頂板的壓力只能等于或大干10.ON，這時金屬塊的加速度為a2，應(yīng)滿足 ma210.O-mg 得a210m/s2，即只要箱的加速度為向上，等于或大于10m/s2(可以向上作加速運動，也可以向下作減速運動)，上頂板的壓力傳感器示數(shù)為零。 【說明】 利用傳感器可以做很多的物理實驗，當然傳感器的種類多種多樣，以后我們還會遇到

15、?！纠?】 如圖所示，質(zhì)量為m的入站在自動扶梯上，扶梯正以加速度a向上做減速運動，a與水平方向的夾角為求人受的支持力和摩擦力。【分析與解答】 題中人對扶梯無相對運動，則人、梯系統(tǒng)的加速度(對地)為a，方向與水平方向的夾角為斜向下，梯的臺面是水平的，所以梯對人的支持力N豎直向上，人受的重力mg豎直向下。由于僅靠N和mg不可能產(chǎn)生斜向下的加速度，于是可判定梯對人有水平方向的靜摩擦力，。解法1 以人為研究對象，受力分析如圖所示。因摩擦力f為待求且必沿水平方向，設(shè)水平向右。為不分解加速度a，建立圖示坐標，并規(guī)定正方向。X方向 mgsin-Nsin-fcos=maY方向 mgcos+fsin-Ncos=

16、0解得：N=m(g-asin) f=-macos為負值，說明摩擦力的實際方向與假設(shè)相反，為水平向左。解法二：將加速度a沿水平方向與豎直方向分解，如圖ax=acos ay=asin水平方向：f=max=macos豎直方向：mg-N=may=masin聯(lián)立可解得結(jié)果?！纠?】如圖1所示，在原來靜止的木箱內(nèi)，放有A物體，A被一伸長的彈簧拉住且恰好靜止，現(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)A被彈簧拉動，則木箱的運動情況可能是（ ） A. 加速下降B. 減速上升 C. 勻速向右運動D. 加速向左運動 1. ABD【分析與解答】：木箱未運動前，A物體處于受力平衡狀態(tài)，受力情況：重力mg、箱底的支持力N、彈簧拉力F和最大的靜摩擦力（

17、向左），由平衡條件知： 物體A被彈簧向右拉動（已知），可能有兩種原因，一種是彈簧拉力（新情況下的最大靜摩擦力），可見，即最大靜摩擦力減小了，由知正壓力N減小了，即發(fā)生了失重現(xiàn)象，故物體運動的加速度必然豎直向下，由于物體原來靜止，所以木箱運動的情況可能是加速下降，也可能是減速上升，A對B也對。 另一種原因是木箱向左加速運動，最大靜摩擦力不足使A物體產(chǎn)生同木箱等大的加速度，即的情形，D正確。勻速向右運動的情形中A的受力情況與原來靜止時A的受力情況相同，且不會出現(xiàn)直接由靜止改做勻速運動的情形，C錯?？偨Y(jié).應(yīng)用牛頓第二定律解題的步驟 (1)選取研究對象：根據(jù)題意，研究對象可以是單一物體，也可以是幾個物

18、體組成的物體系統(tǒng)。 (2)分析物體的受力情況 (3)建立坐標 若物體所受外力在一條直線上，可建立直線坐標。 若物體所受外力不在一直線上，應(yīng)建立直角坐標，通常以加速度的方向為一坐標軸，然后向兩軸方向正交分解外力。 (4)列出第二定律方程 (5)解方程，得出結(jié)果 能力訓(xùn)練21一個質(zhì)量為2kg的物體，在5個共點力作用下保持平衡，現(xiàn)同時撤消大小分別是15N和10N的兩個力，其余的力保持不變，此時物體加速度大小可能是： A2m/s2 B3m/s2 C12m/s2 D15m/s22如圖所示，小車上有一彎折硬桿，桿下端固定一質(zhì)量為m的小球。當小車向左加速運動時，下列關(guān)于桿對球的作用力方向的說法中正確的是 A

19、可能豎直向上 B可能水平向左 C可能沿桿向上 D一定沿桿向上3如圖所示，有一箱裝得很滿的土豆，以一定的初速在動摩擦因數(shù)為的水平地面上做勻減速運動，不計其它外力及空氣阻力，則其中一個質(zhì)量為m的土豆A受其它土豆對它的總作用力大小應(yīng)是 4 一個物塊與豎直墻壁接觸，受到水平推力F的作用。力F隨時間變化的規(guī)律為（常量k0）。設(shè)物塊從時刻起由靜止開始沿墻壁豎直向下滑動，物塊與墻壁間的動摩擦因數(shù)為，得到物塊與豎直墻壁間的摩擦力f隨時間t變化的圖象，如圖所示，從圖線可以得出 A. 在時間內(nèi)，物塊在豎直方向做勻速直線運動 B. 在時間內(nèi)，物塊在豎直方向做加速度逐漸減小的加速運動 C. 物塊的重力等于a D. 物

20、塊受到的最大靜摩擦力總等于b 5 如圖4所示，幾個傾角不同的光滑斜面具有共同的底邊AB，當物體由靜止沿不同的傾角從頂端滑到底端，下面哪些說法是正確的？ A. 傾角為30時所需時間最短 B. 傾角為45所需時間最短 C. 傾角為60所需時間最短 D. 所需時間均相等 6 質(zhì)量的物體在拉力F作用下沿傾角為30的斜面斜向上勻加速運動，加速度的大小為，力F的方向沿斜面向上，大小為10N。運動過程中，若突然撤去拉力F，在撤去拉力F的瞬間物體的加速度的大小是_；方向是_。7如圖所示，傳送帶AB段是水平的，長20 m，傳送帶上各點相對地面的速度大小是2 m/s，某物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.1?，F(xiàn)將該物

21、塊輕輕地放在傳送帶上的A點后，經(jīng)過多長時間到達B點？（g?。ｎ}三.第二定律應(yīng)用： 知識梳理 1.物體系. (1)物體系中各物體的加速度相同，這類問題稱為連接體問題。這類問題由于物體系中的各物體加速度相同，可將它們看作一個整體，分析整體的受力情況和運動情況，可以根據(jù)牛頓第二定律，求出整體的外力中的未知力或加速度。若要求物體系中兩個物體間的相互作用力，則應(yīng)采用隔離法。將其中某一物體從物體系中隔離出來，進行受力分析，應(yīng)用第二定律，相互作用的某一未知力求出，這類問題，應(yīng)是整體法和隔離法交替運用，來解決問題的。 (2)物體系中某一物體作勻變速運動，另一物體處于平衡狀態(tài)，兩物體在相互作用，這類問題應(yīng)采用

22、牛頓第二定律和平衡條件聯(lián)立來解決。應(yīng)用隔離法，通過對某一物體受力分析應(yīng)用第二定律(或平衡條件)，求出兩物體間的相互作用，再過渡到另一物體，應(yīng)用平衡條件(或第二定律)求出最后的未知量。 2臨界問題 某種物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為另一種物理現(xiàn)象的轉(zhuǎn)折狀態(tài)叫做臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)又可理解為“恰好出現(xiàn)”與“恰好不出現(xiàn)”的交界狀態(tài)。 處理臨界狀態(tài)的基本方法和步驟是：分析兩種物理現(xiàn)象及其與臨界值相關(guān)的條件；用假設(shè)法求出臨界值；比較所給條件與臨界值的關(guān)系，確定物理現(xiàn)象，然后求解 例題評析【例7】 如圖所示，光滑的水平桌面上放著一個長為L的均勻直棒，用水平向左的拉力F作用在棒的左端。則棒的各部分相互作用的力沿棒長向左的變化

23、規(guī)律是_。 【分析與解答】本題研究棒內(nèi)各部分間的相互作用力的變化規(guī)律，要將整個棒隔離成兩段。 從離右端距離為x處將長棒隔離。若令棒的質(zhì)量為m，則其右端部分質(zhì)量為xm/L，整體：F=ma隔離右端部分：T=xma/L T=xF/L【說明】 使用隔離法時，可對構(gòu)成連接體的不同物體隔離，也可以將同一物體隔離成若干個部分。取隔離體的實質(zhì)在于把系統(tǒng)的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為其中某一隔離體的外力，以便應(yīng)用牛頓定律解題?！纠?】如圖，質(zhì)量M的小車停放在光滑水平面上，在小車右端施加一水平恒力F=8N。當小車向右運動速度達到3m/s時，在小車的右端輕放一質(zhì)量m=2kg的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)，假定小車足夠長，問： （

24、1）經(jīng)過多長時間物塊停止與小車間的相對運動？ （2）小物塊從放在車上開始經(jīng)過所通過的位移是多少？（g?。痉治雠c解答】：（1）依據(jù)題意，物塊在小車上停止運動時，物塊與小車保持相對靜止，應(yīng)具有共同的速度。設(shè)物塊在小車上相對運動時間為t，物塊、小車受力分析如圖： 物塊放上小車后做初速度為零加速度為的勻加速直線運動，小車做加速度為勻加速運動。 由牛頓運動定律： 物塊放上小車后加速度： 小車加速度： 由得： （2）物塊在前2s內(nèi)做加速度為的勻加速運動，后1s同小車一起做加速度為的勻加速運動。 以系統(tǒng)為研究對象： 根據(jù)牛頓運動定律，由得： 物塊位移 【例9】 如圖所示，一個彈簧臺秤的秤盤和彈簧質(zhì)量均不計

25、，盤內(nèi)放一個質(zhì)量的靜止物體P，彈簧的勁度系數(shù)?，F(xiàn)施加給P一個豎直向上的拉力F，使P從靜止開始向上做勻加速運動。已知在頭0.2s內(nèi)F是變力，在0.2s以后，F(xiàn)是恒力，取，求拉力F的最大值和最小值?！痉治雠c解答】：根據(jù)題意，F(xiàn)是變力的時間，這段時間內(nèi)的位移就是彈簧最初的壓縮量S，由此可以確定上升的加速度a， 由得： 根據(jù)牛頓第二定律，有： 得： 當時，F(xiàn)最小 當時，F(xiàn)最大 拉力的最小值為90N，最大值為210N【例10】 將質(zhì)量為m的小球用輕質(zhì)細繩拴在質(zhì)量為M的傾角為的楔形木塊B上，如圖所示。已知B的傾斜面是光滑的，底面與水平地面之間的摩擦因數(shù)為。 (1)若對B施加向右的水平拉力，使B向右運動，而

26、A不離開B的斜面，這個拉力不得超過多少? (2)若對B施以向左的水平推力，使B向左運動，而A不致在B上移動，這個推力不得超過多少?【分析與解答】：（1）若拉力F太大，B的加速度大，使A脫離，設(shè)恰好不脫離時拉力為F，如圖示，對小球：mgcot=ma對整體:F1-(m+M)g=(M+m)aF(M+m)g(+)(2)當推力F太大,B的加速度大,A相對B沿斜面向上運動,繩子松馳,恰好不松馳的推力為F2,如圖示,對小球作受力分析得:mgtan=ma對整體:F2-(M+m)g=(M+m)aF2=(m+M)(tan+),故: 能力訓(xùn)練3 1. 如圖所示，質(zhì)量為M的木板，上表面水平，放在水平桌面上，木板上面有

27、一質(zhì)量為m的物塊，物塊與木板及木板與桌面間的動摩擦因數(shù)均為，若要以水平外力F將木板抽出，則力F的大小至少為 A. B. C. D. 2. 如圖6所示，傾斜的索道與水平方向的夾角為37，當載物車廂加速向上運動時，物對車廂底板的壓力為物重的1.25倍，這時物與車廂仍然相對靜止，則車廂對物的摩擦力的大小是物重的_倍。 3. 如圖8所示，A、B兩個物體靠在一起放在光滑水平面上，它們的質(zhì)量分別為。今用水平力推A，用水平力拉B，和隨時間變化的關(guān)系是。求從t=0到A、B脫離，它們的位移是多少？ 4.如圖所示，傾角為300的傳送皮帶以恒定的速度2m/s運動，皮帶AB長5m，將1Kg的物體放在A點，經(jīng)2.9s到

28、達B點，求物體和皮帶間的動摩擦因數(shù)為多少?若增加皮帶的速度，則物體從A到B的最短時間是多少? 5如圖所示為一平直傳送帶，A、B兩處問的距離為L，傳送帶的運動速率為V,今將一工件無初速的放在A處，已知工件與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為,及當?shù)氐闹亓铀俣萭，且認為傳送帶的形狀及速率不受影響，求傳送帶將該工件由A處傳送到B處可能的時間間隔t及相應(yīng)的條件(即題中給出量之間應(yīng)滿足的關(guān)系)。6如圖，水平傳送帶兩端間距 L=2m，工作時皮帶的傳送速度恒為V=2m/s，上皮帶離水平地面高為H，現(xiàn)將質(zhì)量 m=5kg的物體(可視為質(zhì)點)輕輕放在A端(對地面速度為零)，結(jié)果當時間t=2.2s時落至地面C點，設(shè)物體與皮

29、帶間的運動摩擦因數(shù)為=O.5(g取10m/s2，輪軸半徑很小)。求 (1)上皮帶距地面高度H。 (2)設(shè)其它條件不變，僅改變傳送帶的傳送速度，求物體在地面上的落點距B端的最大水平距離。專題四動力學(xué)的兩類基本問題 知識梳理應(yīng)用牛頓運動定律求解的問題主要有兩類：一類是已知受力情況求運動情況；另一類是已知運動情況求受力情況.在這兩類問題中，加速度是聯(lián)系力和運動的橋梁，受力分析是解決問題的關(guān)鍵. 例題評析【例11】 質(zhì)量為m=2 kg的木塊原來靜止在粗糙水平地面上，現(xiàn)在第1、3、5奇數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向向右、大小為F1=6 N的水平推力，在第2、4、6偶數(shù)秒內(nèi)給物體施加方向仍向右、大小為F2=2 N的

30、水平推力.已知物體與地面間的動摩擦因數(shù)=0.1，取g=10 m/s2，問：（1）木塊在奇數(shù)秒和偶數(shù)秒內(nèi)各做什么運動?（2）經(jīng)過多長時間，木塊位移的大小等于40.25 m?【分析與解答】：以木塊為研究對象，它在豎直方向受力平衡，水平方向僅受推力F1（或F2）和摩擦力Ff的作用.由牛頓第二定律可判斷出木塊在奇數(shù)秒內(nèi)和偶數(shù)秒內(nèi)的運動，結(jié)合運動學(xué)公式，即可求出運動時間.（1）木塊在奇數(shù)秒內(nèi)的加速度為a1= m/s2=2 m/s2木塊在偶數(shù)秒內(nèi)的加速度為a2= m/s2=0所以，木塊在奇數(shù)秒內(nèi)做a=a1=2 m/s2的勻加速直線運動，在偶數(shù)秒內(nèi)做勻速直線運動.（2）在第1 s內(nèi)木塊向右的位移為s1=at

31、2=212 m=1 m至第1 s末木塊的速度v1=at=21 m/s=2 m/s在第2 s內(nèi)，木塊以第1 s末的速度向右做勻速運動，在第2 s內(nèi)木塊的位移為s2=v1t=21 m=2 m至第2 s末木塊的速度v2=v1=2 m/s在第3 s內(nèi)，木塊向右做初速度等于2 m/s的勻加速運動，在第3 s內(nèi)的位移為s3=v2t+at2=21 m+212 m=3 m至第3 s末木塊的速度v3=v2+at=2 m/s+21 m/s=4 m/s在第4 s內(nèi)，木塊以第3 s末的速度向右做勻速運動，在第4 s內(nèi)木塊的位移為s4=v2t=41 m=4 m至第4 s末木塊的速度v4=v2=4 m/s由此可見，從第1

32、 s起，連續(xù)各秒內(nèi)木塊的位移是從1開始的一個自然數(shù)列.因此，在n s內(nèi)的總位移為sn=1+2+3+n=當sn=40.25 m時，n的值為8n9.取n=8，則8 s內(nèi)木塊的位移共為s8= m=36 m至第8 s末，木塊的速度為v8=8 m/s.設(shè)第8 s后，木塊還需向右運動的時間為tx，對應(yīng)的位移為sx=40.25 m36 m=4.25 m，由sx=v8tx+atx2，即4.25=8tx+2tx2解得tx=0.5 s所以，木塊位移大小等于40.25 m時，需運動的時間T=8 s+0.5 s=8.5 s.點評：（1）本題屬于已知受力情況求運動情況的問題，解題思路為先根據(jù)受力情況由牛頓第二定律求加速

33、度，再根據(jù)運動規(guī)律求運動情況.（2）根據(jù)物體的受力特點，分析物體在各段時間內(nèi)的運動情況，并找出位移的一般規(guī)律，是求解本題的關(guān)鍵.【例12】 如圖所示，在傾角=37的足夠長的固定的斜面上，有一質(zhì)量m=1 kg的物體，物體與斜面間動摩擦因數(shù)=0.2，物體受到沿平行于斜面向上的輕細線的拉力F=9.6 N的作用，從靜止開始運動，經(jīng)2 s繩子突然斷了，求繩斷后多長時間物體速度大小達到22 m/s.（sin37=0.6，g取10 m/s2）【分析與解答】：本題為典型的已知物體受力求物體運動情況的動力學(xué)問題，物體運動過程較為復(fù)雜，應(yīng)分階段進行過程分析，并找出各過程的相關(guān)量，從而將各過程有機地串接在一起.第一

34、階段：在最初2 s內(nèi)，物體在F=9.6 N拉力作用下，從靜止開始沿斜面做勻加速運動，據(jù)受力分析圖324可知：沿斜面方向：FmgsinFf =ma1沿垂直斜面方向：FN=mgcos且Ff=FN由得：a1=2 m/s22 s末繩斷時瞬時速度v1=a1t1=4 m/s.第二階段：從撤去F到物體繼續(xù)沿斜面向上運動到達速度為零的過程，設(shè)加速度為a2，則a2=7.6 m/s2設(shè)從斷繩到物體到達最高點所需時間為t2據(jù)運動學(xué)公式v2=v1+a2t2所以t2=0.53 s第三階段：物體從最高點沿斜面下滑，在第三階段物體加速度為a3，所需時間為t3.由牛頓第二定律可知：a3=gsingcos=4.4 m/s2，速

35、度達到v3=22 m/s，所需時間t3=5 s綜上所述：從繩斷到速度為22 m/s所經(jīng)歷的總時間t=t2+t3=0.53 s+5 s=5.53 s.【例13】 如圖 所示，光滑水平面上靜止放著長L=1.6 m、質(zhì)量為M=3 kg的木板.一個質(zhì)量為m=1 kg的小物體放在木板的最右端，m與M之間的動摩擦因數(shù)=0.1，今對木板施加一水平向右的拉力F.（1）施力F后，要想把木板從物體m的下方抽出來，求力F的大小應(yīng)滿足的條件；（2）如果所施力F=10 N，為了把木板從m的下方抽出來，此力的作用時間不得少于多少?（g取10 m/s2）【分析與解答】：（1）力F拉木板運動過程：對木塊：mg=ma a=g

36、a=1 m/s2對木板：Fmg=Ma1 a1=只要a1a就能抽出木板，即F （M+m）g所以F4 N.（2）當F =10 N，設(shè)拉力作用的最少時間為t1，加速度為a1，撤去拉力后木板運動時間為t2，加速度為a2，那么：a1=3 m/s2 a2= m/s2木板從木塊下穿出時：木塊的速度：v=a（t1+t2）木塊的位移：s=a（t1+t2）2木板的速度：v木板=a1t1a2t2木板的位移：s木板=a1t12+a1t1t2a2t22木板剛好從木塊下穿出應(yīng)滿足：v木板=v s木板s=L可解得：t1=0.8 s【例14】 如圖所示，傳輸帶與水平面間的傾角為=37，皮帶以10 m/s的速率運行，在傳輸帶上

37、端A處無初速地放上質(zhì)量為0.5 kg的物體，它與傳輸帶間的動摩擦因數(shù)為0.5.若傳輸帶A到B的長度為16 m，則物體從A運動到B的時間為多少？【分析與解答】：首先判定與tan的大小關(guān)系，=0.5，tan=0.75，所以物體一定沿傳輸帶對地下滑，不可能對地上滑或?qū)Φ叵鄬o止.其次皮帶運行速度方向未知，而皮帶運行速度方向影響物體所受摩擦力方向，所以應(yīng)分別討論.當皮帶的上表面以10 m/s的速度向下運行時，剛放上的物體相對皮帶有向上的相對速度，物體所受滑動摩擦力方向沿斜坡向下（如圖所示），該階段物體對地加速度a1=10 m/s2方向沿斜坡向下物體趕上皮帶對地速度需時間t1=1 s在t1 s內(nèi)物體沿斜

38、坡對地位移s1=a1t12=5 m當物體速度超過皮帶運行速度時物體所受滑動摩擦力沿斜面向上，物體對地加速度a2=2 m/s2物體以2 m/s2加速度運行剩下的11 m位移需時間t2則s2=v t2+a2t22即11=10t2+2t22t2=1 s （t2=11 s舍去）所需總時間t=t1+t2=2 s當皮帶上表面以10 m/s的速度向上運行時，物體相對于皮帶一直具有沿斜面向下的相對速度，物體所受滑動摩擦力方向沿斜坡向上且不變.設(shè)加速度為a3則a3=2 m/s2物體從傳輸帶頂滑到底所需時間為則s=a32 = s=4 s.點評：本題中物體在本身運動的傳送帶上的運動，因傳輸帶運動方向的雙向性而帶來解

39、答結(jié)果的多重性.物體所受滑動摩擦力的方向與物體相對于傳輸帶的相對速度方向相反，而對物體進行動力學(xué)運算時，物體位移、速度、加速度則均需取地面為參考系. 能力訓(xùn)練41如圖所示，一根輕彈簧的一端系著一個物體，手拉彈簧的另一端，使彈簧和物體一起在光滑水平面上向右做勻加速運動，當手突然停止運動后的短時間內(nèi)，物體可能 A.物體繼續(xù)向右加速運動 B.物體開始向右勻速運動C.物體先加速后減速向右運動 D.物體先減速后加速向右運動2放在光滑水平面上的物體受三個平行于水平面的共點力作用而處于靜止狀態(tài)，已知F2垂直于F3.若三個力中去掉F1，物體產(chǎn)生的加速度為2.5 m/s2；若去掉F2，物體產(chǎn)生的加速度為1.5

40、m/s2；若去掉F3，則物體的加速度大小為A.1.5 m/s2B.2.0 m/s2C.2.5 m/s2D.4.0 m/s23小磁鐵A重10 N，吸在一塊水平放置的固定鐵板B的下面，如圖所示.要豎直向下將A拉下來，至少要用15 N的力，若A、B間的動摩擦因數(shù)為0.3，現(xiàn)用5 N的水平力推A時，A的加速度大小是_m/s2.（g取10 m/s2）4.汽車在平直公路上從靜止開始做勻加速直線運動.當汽車的速度達到v1時關(guān)閉發(fā)動機，汽車維持滑行一段時間后停止，其運動的速度圖線如圖所示.若汽車加速行駛時牽引力為F1，汽車整個運動過程所受阻力恒為F2（大小不變），則F1F2為 A.41B.31C.11D.14

41、5.機車牽引力一定，在平直軌道上以a1=1 m/s2的加速度行駛，因若干節(jié)車廂脫鉤，加速度變?yōu)閍2=2 m/s2，設(shè)所受阻力為車重的0.1倍，則脫落車廂的質(zhì)量與原機車總質(zhì)量之比等于_.6.據(jù)報道，1989年在美國加利福尼亞州發(fā)生的6.9級地震，中斷了該地尼米茲高速公路的一段，致使公路上高速行駛的約200輛汽車發(fā)生了重大的交通事故，車里的人大部分當即死亡，只有部分系安全帶的人幸免.假設(shè)汽車高速行駛的速度達到108 km/h，乘客的質(zhì)量為60 kg，當汽車遇到緊急情況時，在2 s內(nèi)停下來，試通過計算說明系安全帶的必要性.7.靜止在水平地面上的物體的質(zhì)量為2 kg，在水平恒力F推動下開始運動，4 s

42、末它的速度達到4 m/s，此時將F撤去，又經(jīng)6 s物體停下來，如果物體與地面的動摩擦因數(shù)不變，求F的大小.專題五.牛頓第三定律、超重和失重 知識梳理1.牛頓第三定律(1).作用力和反作用力一定是同種性質(zhì)的力，而平衡力不一定； (2)作用力和反作用力作用在兩個物體上，而一對平衡力作用在一個物體上(3)作用力和反作用力同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失；而對于一對平衡力，其中一個力變化不一定引起另外一個力變化兩個物體之間的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，作用在一條直線上，公式可寫為。 作用力與反作用力的二力平衡的區(qū)別內(nèi)容作用力和反作用力二力平衡受力物體作用在兩個相互作用的物體上作用在同一物體上依

43、賴關(guān)系同時產(chǎn)生，同時消失相互依存，不可單獨存在無依賴關(guān)系，撤除一個、另一個可依然存在，只是不再平衡疊加性兩力作用效果不可抵消，不可疊加，不可求合力兩力運動效果可相互抵消，可疊加，可求合力，合力為零；形變效果不能抵消力的性質(zhì)一定是同性質(zhì)的力可以是同性質(zhì)的力也可以不是同性質(zhì)的力2.超重和失重超重現(xiàn)象是指：NG或 TG； 加速度a向上； 失重現(xiàn)象是指：GN或 GT； 加速度a向下； 完全失重是指：T=0或N=0； 加速度a向下；大小a= g3.力學(xué)基本單位制：（在國際制單位中）基本單位和導(dǎo)出單位構(gòu)成單位制. a：長度的單位米； b：時間的單位秒； c：質(zhì)量的單位千克4.牛頓運動定律只適應(yīng)于宏觀低速，且只適應(yīng)于慣性參照系。 例題評析【例15】彈簧下端掛一個質(zhì)量m=1kg的物體，彈簧拉著物體在下列各種情況下，彈簧的示數(shù)：(g=10m/s2) （1）、彈簧秤以5m/s的速度勻速上升或下降時，示數(shù)為