高考物理牛顿运动定律常见题型 .doc

板、块问题常见基本问题处理方法分析物体所受的摩擦力（动力、阻力）根据物块与木板的相对运动方向来判断，摩擦力的突变的时刻：与相同时板、块能一起加速运动的最大加速度板、块间达到最大静摩擦力时相对位移的计算弄清对地位移和相对位移的概念是前提。可先由运动学公式求出某段时间内物体与传送带的对地位移，然后用“快”的减去“慢”的就是差距。也可应用图像法或相对运动法进行求解物块不从木板上掉下去的条件物块与木板保持相对静止时物块还在木板上，弄清达到临界状态的时间和位移关系摩擦生的热（内能）外力对板块系统做的功板块相对运动例1、如图所示，一速率为v0=10m/s的物块冲上一置于光滑水平面上且足够长的木板上。物块质量为m=4kg，木板质量M=6kg，物块与木板间的动摩擦因数，试问：物块将停在木板上何处？【启导】物块冲上木板后相对木板向右运动，会在木板摩擦力作用下匀减速运动，木板会在摩擦力作用下匀加速运动，两者共速后，一起匀速运动。求物块停在木板上何处，实际是在求物块与木板的相对位移大小。【解析】方法一（基本公式法）由牛顿第二定律可知： 对物块 ；对木板解得 ，设两者共速时所用时间为t，则 解得 这段时间物块与车的位移大小分别为v00tv/ms-1t/s两车的位移之差 故物块能停距木板左端5m处方法二（图像法）作出物块与木板的运动图像如图所示。由牛顿第二定律可求得物块与木板的加速度 两者t时刻速度相等，则 解得 分析可知，图中阴影面积为板、块的相对位移，由几何关系知故物块能停距木板左端5m处解法三（相对运动法）以地面为参考系，由牛顿第二定律可知 对物块 对木板 解得 ，以木板为参考系，物块的初速度为，加速度为，则两者相对位移为故物块能停在距木板左端5m处例2、如图所示，一平板车以某一速度v0匀速行驶，某时刻一货箱（可视为质点）无初速度地放置于平板车上，货箱离车后端的距离为l=3m，货箱放入车上的同时，平板车开始刹车，刹车过程可视为做a=4m/s2的匀减速直线运动。已知货箱与平板车之间的摩擦因数为=0.2，g=10m/s2。为使货箱不从平板上掉下来，平板车匀速行驶的速度v0应满足什么条件？【解析】由于，故可作出货箱、平板车的图像如图所示。图中阴影面积即为货箱与平板车在共速前的相对位移大小，则v0v/ms-1t/s0t解得 阴影面积要使货箱不从平板上掉下来，需满足 解得【答案】木板受牵引的板块问题例3、如图所示，长、质量的木板静止放在水平面上，质量的小物块（可视为质点）放在木板的右端，木板和小木块间的动摩擦因数，木板与地面间的动摩擦因数。现对木板施加一水平向右的拉力，取，求：（1）使小物块不掉下木板的最大拉力（小物块受到的最大静摩擦力等于滑动摩擦力）。（2）如果拉力恒定不变，小物块所能获得的最大动能是多少。【解析】（1）设物块与木板能保持相对静止的临界加速度为，则对物块 对整体所以 （2）当拉力时，物块相对于木板滑动，则对木板 设物块在木板上滑行时间为，则 解得 物块的最大速度所以【答案】（1）12N （2）0.5J例4、静止在光滑水平面上的平板车B的质量为m0.5kg、长L1m。某时刻A以v04m/s向右的初速度滑上木板B的上表面，物体A的质量M1kg，在A滑上B的同时，给B施加一个水平向右的拉力。忽略物体A的大小，已知A与B之间的动摩擦因数=0.2，取重力加速度g=10m/s2。试求： （1）若F=5N，物体A在小车上运动时相对小车滑行的最大距离；（2）如果要使A不至于从B上滑落，拉力F大小应满足的条件。【引导】本题与上题运动情境不同之处在于本题中物块有初速度，而上题中却没有。物块在平板车上做匀减速运动，当两者速度相等时具有最大相对位移（如果两者速度能相等的话）。要想A不从平板车B上滑落，F不能太小，致使物块从平板车右端冲出；F也不能太大，致使两者速度相等后依然不能相对静止而从平板车左端滑出。【解析】（1）物体A滑上平板车B以后，做匀减速运动，有平板车B做加速运动，有 解得 两者速度相同时，有 解得 这段时间内A、B运行的位移大小分别为 物体A在平板车上运动时相对平板车滑行的最大距离 由于，所以以上分析和结论成立。（2）物体A不滑落的临界条件是A到达B的右端时，A、B 具有共同的速度，则位移关系为 ； 时间关系为 联立以上两式解得 由牛顿第二定律得若，则A滑到B的右端时，速度仍大于B的速度，A将从B右端滑落，所以要想不滑落，F必须大于等于1N。当F大于某一值时，在A到达B的右端之前，B就与A具有共同的速度，之后，只有A 与B保持相对静止，才不会从B的左端滑落，所以 由以上两式解得 若F大于3N，A与B具有相同的速度之后，A会相对B向左滑动，要想不滑落，F必须小于等于3N。综上所述，F应满足的条件是 【答案】（1）0.5m （2）例5、如图所示，在光滑的桌面上叠放着一质量为mA=2.0kg的薄木板A和质量为mB=3 kg的金属块BA的长度L=2.0mB上有轻线绕过定滑轮与质量为mC=1.0 kg的物块C相连B与A之间的滑动摩擦因数 =0.10，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力忽略滑轮质量及与轴间的摩擦起始时令各物体都处于静止状态，绳被拉直，B位于A的左端（如图），然后放手，求经过多长时间t后 B从 A的右端脱离（设 A的右端距滑轮足够远）（取g=10m/s2）例答案：解析： 以桌面为参考系，令aA表示A的加速度，aB表示B、C的加速度，sA和sB分别表示 t时间 A和B移动的距离，则由牛顿定律和匀加速运动的规律可得mCg-mBg=（mC+mB）aB mBg=mAaA sB=aBt2 sA=aAt2sB-sA=L 由以上各式，代入数值，可得t=4.0s 例6、（14分）冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目，比赛场地示意如图。比赛时，运动员从起滑架处推着冰壶出发，在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出，使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O。为使冰壶滑行得更远，运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小。设冰壶与冰面间的动摩擦因数为1=0.008，用毛刷擦冰面后动摩擦因数减小至2=0.004。在某次比赛中，运动员使冰壶C在投掷线中点处以2m/s的速度沿虚线滑出。为使冰壶C能够沿虚线恰好到达圆心O点，运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少。(g取10m/s2)ABCO圆垒投掷线起滑架30m24、【解析】设冰壶在未被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为，所受摩擦力的大小为：在 被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为，所受摩擦力的大小为。则有+=S 式中S为投掷线到圆心O的距离。 设冰壶的初速度为，由功能关系，得 联立以上各式，解得 代入数据得 题型二（传送带问题）下面介绍两种常见的传送带模型。1水平传送带模型项目图示滑块可能的运动情况情景1(1)可能一直加速(2)可能先加速后匀速情景2来源:Zxxk.Com(1)v0v时，可能一直减速，也可能先减速再匀速(2)v0v返回时速度为v，当v0a1，解得F20 N.(2)当F22.8 N时，由(1)知小滑块和木板发生相对滑动，对木板有FmgMa3，则a34.7 m/s2. 答案(1)F20 N(2)2 s7、如图所示，质量为mA、mB的两个物体A和B，用跨过定滑轮的细绳相连用力把B压在水平桌面上，使A离地面的高度为H，且桌面上方细绳与桌面平行现撤去压B的外力，使A、B从静止开始运动，A着地后不反弹，在运动过程中B始终碰不到滑轮B与水平桌面间的动摩擦因数为，不计滑轮与轴间、绳子的摩擦，不计空气阻力及细绳、滑轮的质量求：(1)A下落过程的加速度；(2)B在桌面上运动的位移8.（2012届西电高三第一次月考）如图所示，质量为M的长木板，静止放在粗糙水平面上，有一个质量为m，可视为质点的物块，以某一水平初速度从左端冲上木板，从物块冲上木板到物块和木板达到共同速度的过程中，物块和木板的图像分别如图中的折线acd和bcd所示，a、b、c、d点得坐标为a(0，10)、b(0，0)、c(4，4)、d(12，0)。根据图像（g=10m/s2），求：（1）物块冲上木板做匀速直线运动的加速度大小a1，木板开始做匀加速直线运动的加速度大小a2，达到相同速度之后，一起做匀减速直线运动的加速度大小a；（2）物块质量m与长木板质量M之比；（3）物块相对长木板滑行的距离。5【答案】（1） （2） （3）解：（1）由图像可知 ，（2）由牛顿第二定律得 对物块： 对木板： 对整体： 联立以上各式，解得 （3）图中的面积即为物块相对长木板滑行的距离，所以9、（2008年镇江市2月调研）（13分）如图所示，在光滑水平桌面上放有长木板C，在C上左端和距左端x处各放有小物块A和B，A、B的体积大小可忽略不计，A、B与长木板C间的动摩擦因数为，A、B、C的质量均为m，开始时，B、C静止，A以某一初速度v0向右做匀减速运动，设物体B与板C之间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力求：（1）物体A运动过程中，物块B受到的摩擦力（2）要使物块A、B相碰，物块A的初速度v0应满足的条件 解：（1）设A在C板上滑动时，B相对于C板不动，则对B、C有mg=2ma （1分） （1分）又B依靠摩擦力能获得的最大加速度为 am=（1分）ama B未相对C滑动而随木板C向右做加速运动 （1分）B受到的摩擦力fb = ma =mg （1分）方向向右 （1分）（2）要使物块A刚好与物块B发生碰撞，物块A运动到物块B处时，A、B的速度相等，即v1= v0gt =gt （2分）得v1= v0/3 （1分）设木板C在此过程中的位移为x1，则物块A的位移为x1+x，由动能定理mg(x1+x) = mv12mv02 （1分）mgx1 =(2m)v12 （1分）联立上述各式解得v0 = （1分）要使物块A、B发生相碰的条件是v0 （1分）10、一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平面的中央。桌布的一边与桌的AB边重合，如图。已知盘与桌布间的动摩擦因数为1，盘与桌面间的动摩擦因数为2。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度的方向是水平的且垂