力与运动专题.docx

第四章 力与运动核心内容课标解读伽利略实验与牛顿第一定律1了解相关物理学史2知道伽利略理想实验装置3了解伽利略以实验为基础进行逻辑推理的思想方法4理解惯性的概念，能解释惯性现象 影响加速度的因素5能利用基本的测量方法测量加速度6认识加速度与力、质量的关系，并能与生活相联系7对影加速度的因素进行合理的假设和判断牛顿第二定律8理解加速度与物体所受合外力、质量的关系9知道测量加速度大小的方法10了解几种测量器材，11理解牛顿第二定律的内容和公式12理解1N的大小定义超重和失重13了解超重和失重现象14理解超重现象和失重的原因15知道完全失重现象力学单位16理解单位制，知道基本单位和导出单位牛顿运动三定律在经典物理学中是最重要、最基本的规律，是力学乃至整个物理学的基础。 历年高考对本章知识的考查重点：惯性、力和运动关系的理解；熟练应用牛顿定律分析和解决两类问题(已知物体的受力确定物体的运动情况、已知物体的运动情况确定物体的受力)。 命题的能力考查涉及：在正交的方向上质点受力合成和分解的能力；应用牛顿定律解决学科内和跨学科综合问题的能力；应用超重和失重的知识定量分析一些问题；能灵活运用隔离法和整体法解决简单连接体问题的能力；应用牛顿定律解题时的分析推理能力。 命题的最新发展：联系理科知识的跨学科综合问题。一、 牛顿第一定律（惯性定律）： 知识梳理 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它改变这种状态为止。 1理解要点： 运动是物体的一种属性，物体的运动不需要力来维持。 它定性地揭示了运动与力的关系：力是改变物体运动状态的原因，是使物体产生加速度的原因。 第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础，总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来的；定律成立的条件是物体不受外力，不能用实验直接验证。 牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础，不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例，第一定律定性地给出了力与运动的关系，第二定律定量地给出力与运动的关系。 2惯性：物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。 惯性是物体的固有属性，与物体的受力情况及运动状态无关。 质量是物体惯性大小的量度。 由牛顿第二定律定义的惯性质量m=F/a和由万有引力定律定义的引力质量严格相等。 惯性不是力，惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作用，惯性和力是两个不同的概念。 例题评析【例1】 火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起，发现仍落回到车上原处，这是因为 ( ) A人跳起后，厢内空气给他以向前的力，带着他随同火车一起向前运动 B人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他随同火车一起向前运动 C人跳起后，车在继续向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已 D人跳起后直到落地，在水平方向上人和车具有相同的速度 【分析与解答】 因为惯性的原因，火车在匀速运动中火车上的人与火车具有相同的水平速度，当人向上跳起后，仍然具有与火车相同的水平速度，人在腾空过程中，由于只受重力，水平方向速度不变，直到落地，选项D正确。 【说明】 乘坐气球悬在空中，随着地球的自转，免费周游列国的事情是永远不会发生的，惯性无所不在，只是有时你感觉不到它的存在。 【答案】D 能力训练1 1交通法规规定，坐在小汽车前排的司机和乘客都应在胸前系上安全带，这主要是为了减轻下列哪种情况出现时，可能对人造成的伤害？（ ） A车速太快 B车速太慢 C紧急刹车 D突然启动2在一列火车的车厢里，有一个自来水龙头，第一段时间内，水滴落在水龙头的正下方A点，第二段时间内，水滴落在A点的右方B点，那么火车的运动可能是：（ ）A 先静止，后向右做加速运动。B 先做匀速运动，后做加速运动。C 先做匀速运动，后做减速运动。D 上述三种情况都有可能发生。3火车在平直轨道上匀速行驶, 门窗紧闭的车厢内有一人向上跳起, 发现仍落回车上原处, 这是因为（ ） A、人跳起后, 车厢内空气给他以向前的力, 带着他随同火车一起向前运动B、人跳起的瞬间, 车厢地板给他一个向前的力, 推动他随同火车一起向前运动C、人跳起后, 车在继续向前运动, 所以人落下后必定偏后一些, 只是由于时间很短, 偏后距离太小, 不明显而已D、人跳起后直到落地, 在水平方向上人和车始终有相同的速度4下列关于惯性的说法正确的是（ ）A一个同学看见某人推不动原来静止的小车，于是他说，这是因为小车的惯性太大的缘故B一个物体原来以速度运动，后来速度变为，则其惯性变大了C 知月球上的重力加速度是地球上的，所以将一个物体从地球移到月球，其惯性减小为D 在宇宙飞船内的物体具有惯性5摩托车做飞越障碍物的表演时为了减少向前翻车的危险，下列说法正确的是：（ ）A 应该前轮先着地。B 应该后轮先着地。C 应该前后轮同时着地。D 哪个车轮先着地与翻车危险无关。6如图所示，一个劈形物体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，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是 A沿斜面向下的直线 B竖直向下的直线 C无规则的曲线E 抛物线7做自由落体运动的物体，如果下落过程中某时刻重力突然消失，物体的运动情况是：（ ）A 悬浮在空中不动。B 速度逐渐减小。C 保持一定速度向下匀速直线运动。D 无法判断。8如图所示，运输液体的槽车的液面上有气泡，当车在水平直路上由静止启动时，气泡将相对车向 运动；刹车时，气泡将相对车向 运动。9火车在长直水平轨道上匀速行驶在火车的天花板上用软质电线挂一电灯，怎样由电灯的位置来判断火车是在匀速行驶中？为什么？若突然加速或减速呢？10一个在日本的旅游者，想来中国他设想将自己悬挂在空中的大气球中，由于地球的自转，只要在空中停留几个小时，就可以到达中国，您认为这有能否实现_，原因是_二、牛顿第二定律（实验定律） 知识梳理1. 定律内容 物体的加速度a跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量m成反比。 2. 公式： 理解要点： 因果性：是产生加速度a的原因，它们同时产生，同时变化，同时存在，同时消失； 方向性：a与都是矢量,，方向严格相同； 瞬时性和对应性：a为某时刻物体的加速度，是该时刻作用在该物体上的合外力。牛顿第二定律适用于宏观, 低速运动的情况。 例题评析【例2】如图，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度、合外力的变化情况是怎样的? 【分析与解答】 因为速度变大或变小取决于加速度和速度方向的关系，当a与v同向时,v增大；当a与v反向时，v减小；而a由合外力决定，所以此题要分析v,a的大小变化，必须先分析小球的受力情况。 小球接触弹簧时受两个力的作用：向下的重力和向上的弹力。在接触的头一阶段，重力大于弹力，小球合力向下，且不断变小(因为F合=mg-kx，而x增大)，因而加速度减小(因为a=F/m)，由于v方向与a同向，因此速度继续变大。 当弹力增大到大小等于重力时，合外力为零，加速度为零，速度达到最大。 之后，小球由于惯性继续向下运动，但弹力大于重力，合力向上，逐渐变大(因为F=kx-mg=ma)，因而加速度向上且变大，因此速度逐渐减小至零。小球不会静止在最低点，以后将被弹簧上推向上运动。 综上分析得：小球向下压弹簧过程，F方向先向下后向上，先变小后交大；a方向先向下后向上，大小先变小后变大；v方向向下，大小先变大后变小。 【注意】 在分析物体某一运动过程时，要养成一个科学分析习惯，即：这一过程可否划分为两个或两个以上的不同的小过程，中间是否存在转折点，如上题中弹力等于重力这一位置是一个转折点，以这个转折点分为两个阶段分析。 【例3】 如图所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1L2的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，L2水平拉直，物体处于平衡状态，现将L2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。【分析与解答】 剪断线的瞬间，T2突然消失，物体即将作圆周运动，所以其加速度方向必和L1垂直，L1中的弹力发生突变，弹力和重力的合力与L1垂直；可求出瞬间加速度为a=gsin。 (2)若将图中的细线L1，改变为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图所示，其他条件不变，求解的步骤和结果与例3相同吗？ 【说明】 (1)牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，加速度和力同时产生，同时变化，同时消失，分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的受力情况及其变化。 (2)明确两种基本模型的特点。 A轻绳不需要形变恢复时间、在瞬时问题中，其弹力可以突变，成为零或者别的值。 B轻弹簧(或橡皮绳)需要较长的形变恢复时间，在瞬时问题中，其弹力不能突变，大小方向均不变。【例4】 将金属块用压缩的轻弹簧卡在一个矩形的箱中，如图所示，在箱的上顶板和下顶板安有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动，当箱以a=2.0m/s2的加速度作竖直向上的匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为6.ON，下顶板的传感器显示的压力为10.ON，g取10m/s2 (1)若上顶板的传感器的示数是下顶板的传感器示数的一半，试判断箱的运动情况。 (2)要使上顶板传感器的示数为O，箱沿竖直方向的运动可能是怎样的?【分析与解答】 以金属块为研究对象，设金属块的质量为m，根据牛顿第二定律，有F2+mg-F1=ma 解得m=O.5kg (1)由于上顶板仍有压力，说明弹簧的长度没有变化，因此弹簧弹力仍为lO.ON，可见上顶板的压力是5N，设此时的加速度为a1，根据牛顿第二定律，有 F1-F1/2-mg=mal， 即得a1=O，即此时箱静止或作匀速直线运动。 (2)要想上顶板没有压力，弹簧的长度只能等于或小于目前的长度，即下顶板的压力只能等于或大干10.ON，这时金属块的加速度为a2，应满足 ma210.O-mg 得a210m/s2，即只要箱的加速度为向上，等于或大于10m/s2(可以向上作加速运动，也可以向下作减速运动)，上顶板的压力传感器示数为零。 【说明】 利用传感器可以做很多的物理实验，当然传感器的种类多种多样，以后我们还会遇到。【例5】 如图所示，质量为m的入站在自动扶梯上，扶梯正以加速度a向上做减速运动，a与水平方向的夹角为求人受的支持力和摩擦力。【分析与解答】 题中人对扶梯无相对运动，则人、梯系统的加速度(对地)为a，方向与水平方向的夹角为斜向下，梯的台面是水平的，所以梯对人的支持力N竖直向上，人受的重力mg竖直向下。由于仅靠N和mg不可能产生斜向下的加速度，于是可判定梯对人有水平方向的静摩擦力，。解法1 以人为研究对象，受力分析如图所示。因摩擦力f为待求且必沿水平方向，设水平向右。为不分解加速度a，建立图示坐标，并规定正方向。X方向 mgsin-Nsin-fcos=maY方向 mgcos+fsin-Ncos=0解得：N=m(g-asin) f=-macos为负值，说明摩擦力的实际方向与假设相反，为水平向左。解法二：将加速度a沿水平方向与竖直方向分解，如图ax=acos ay=asin水平方向：f=max=macos竖直方向：mg-N=may=masin联立可解得结果。【例6】如图1所示，在原来静止的木箱内，放有A物体，A被一伸长的弹簧拉住且恰好静止，现突然发现A被弹簧拉动，则木箱的运动情况可能是（ ） A. 加速下降B. 减速上升 C. 匀速向右运动D. 加速向左运动 1. ABD【分析与解答】：木箱未运动前，A物体处于受力平衡状态，受力情况：重力mg、箱底的支持力N、弹簧拉力F和最大的静摩擦力（向左），由平衡条件知： 物体A被弹簧向右拉动（已知），可能有两种原因，一种是弹簧拉力（新情况下的最大静摩擦力），可见，即最大静摩擦力减小了，由知正压力N减小了，即发生了失重现象，故物体运动的加速度必然竖直向下，由于物体原来静止，所以木箱运动的情况可能是加速下降，也可能是减速上升，A对B也对。 另一种原因是木箱向左加速运动，最大静摩擦力不足使A物体产生同木箱等大的加速度，即的情形，D正确。匀速向右运动的情形中A的受力情况与原来静止时A的受力情况相同，且不会出现直接由静止改做匀速运动的情形，C错。总结.应用牛顿第二定律解题的步骤 (1)选取研究对象：根据题意，研究对象可以是单一物体，也可以是几个物体组成的物体系统。 (2)分析物体的受力情况 (3)建立坐标 若物体所受外力在一条直线上，可建立直线坐标。 若物体所受外力不在一直线上，应建立直角坐标，通常以加速度的方向为一坐标轴，然后向两轴方向正交分解外力。 (4)列出第二定律方程 (5)解方程，得出结果 能力训练21一个质量为2kg的物体，在5个共点力作用下保持平衡，现同时撤消大小分别是15N和10N的两个力，其余的力保持不变，此时物体加速度大小可能是： A2m/s2 B3m/s2 C12m/s2 D15m/s22如图所示，小车上有一弯折硬杆，杆下端固定一质量为m的小球。当小车向左加速运动时，下列关于杆对球的作用力方向的说法中正确的是 A可能竖直向上 B可能水平向左 C可能沿杆向上 D一定沿杆向上3如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速在动摩擦因数为的水平地面上做匀减速运动，不计其它外力及空气阻力，则其中一个质量为m的土豆A受其它土豆对它的总作用力大小应是 4 一个物块与竖直墙壁接触，受到水平推力F的作用。力F随时间变化的规律为（常量k0）。设物块从时刻起由静止开始沿墙壁竖直向下滑动，物块与墙壁间的动摩擦因数为，得到物块与竖直墙壁间的摩擦力f随时间t变化的图象，如图所示，从图线可以得出 A. 在时间内，物块在竖直方向做匀速直线运动 B. 在时间内，物块在竖直方向做加速度逐渐减小的加速运动 C. 物块的重力等于a D. 物块受到的最大静摩擦力总等于b 5 如图4所示，几个倾角不同的光滑斜面具有共同的底边AB，当物体由静止沿不同的倾角从顶端滑到底端，下面哪些说法是正确的？ A. 倾角为30时所需时间最短 B. 倾角为45所需时间最短 C. 倾角为60所需时间最短 D. 所需时间均相等 6 质量的物体在拉力F作用下沿倾角为30的斜面斜向上匀加速运动，加速度的大小为，力F的方向沿斜面向上，大小为10N。运动过程中，若突然撤去拉力F，在撤去拉力F的瞬间物体的加速度的大小是_；方向是_。7如图所示，传送带AB段是水平的，长20 m，传送带上各点相对地面的速度大小是2 m/s，某物块与传送带间的动摩擦因数为0.1。现将该物块轻轻地放在传送带上的A点后，经过多长时间到达B点？（g取）专题三.第二定律应用： 知识梳理 1.物体系. (1)物体系中各物体的加速度相同，这类问题称为连接体问题。这类问题由于物体系中的各物体加速度相同，可将它们看作一个整体，分析整体的受力情况和运动情况，可以根据牛顿第二定律，求出整体的外力中的未知力或加速度。若要求物体系中两个物体间的相互作用力，则应采用隔离法。将其中某一物体从物体系中隔离出来，进行受力分析，应用第二定律，相互作用的某一未知力求出，这类问题，应是整体法和隔离法交替运用，来解决问题的。 (2)物体系中某一物体作匀变速运动，另一物体处于平衡状态，两物体在相互作用，这类问题应采用牛顿第二定律和平衡条件联立来解决。应用隔离法，通过对某一物体受力分析应用第二定律(或平衡条件)，求出两物体间的相互作用，再过渡到另一物体，应用平衡条件(或第二定律)求出最后的未知量。 2临界问题 某种物理现象转化为另一种物理现象的转折状态叫做临界状态。临界状态又可理解为“恰好出现”与“恰好不出现”的交界状态。 处理临界状态的基本方法和步骤是：分析两种物理现象及其与临界值相关的条件；用假设法求出临界值；比较所给条件与临界值的关系，确定物理现象，然后求解 例题评析【例7】 如图所示，光滑的水平桌面上放着一个长为L的均匀直棒，用水平向左的拉力F作用在棒的左端。则棒的各部分相互作用的力沿棒长向左的变化规律是_。 【分析与解答】本题研究棒内各部分间的相互作用力的变化规律，要将整个棒隔离成两段。 从离右端距离为x处将长棒隔离。若令棒的质量为m，则其右端部分质量为xm/L，整体：F=ma隔离右端部分：T=xma/L T=xF/L【说明】 使用隔离法时，可对构成连接体的不同物体隔离，也可以将同一物体隔离成若干个部分。取隔离体的实质在于把系统的内力转化为其中某一隔离体的外力，以便应用牛顿定律解题。【例8】如图，质量M的小车停放在光滑水平面上，在小车右端施加一水平恒力F=8N。当小车向右运动速度达到3m/s时，在小车的右端轻放一质量m=2kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数，假定小车足够长，问： （1）经过多长时间物块停止与小车间的相对运动？ （2）小物块从放在车上开始经过所通过的位移是多少？（g取）【分析与解答】：（1）依据题意，物块在小车上停止运动时，物块与小车保持相对静止，应具有共同的速度。设物块在小车上相对运动时间为t，物块、小车受力分析如图： 物块放上小车后做初速度为零加速度为的匀加速直线运动，小车做加速度为匀加速运动。 由牛顿运动定律： 物块放上小车后加速度： 小车加速度： 由得： （2）物块在前2s内做加速度为的匀加速运动，后1s同小车一起做加速度为的匀加速运动。 以系统为研究对象： 根据牛顿运动定律，由得： 物块位移 【例9】 如图所示，一个弹簧台秤的秤盘和弹簧质量均不计，盘内放一个质量的静止物体P，弹簧的劲度系数。现施加给P一个竖直向上的拉力F，使P从静止开始向上做匀加速运动。已知在头0.2s内F是变力，在0.2s以后，F是恒力，取，求拉力F的最大值和最小值。【分析与解答】：根据题意，F是变力的时间，这段时间内的位移就是弹簧最初的压缩量S，由此可以确定上升的加速度a， 由得： 根据牛顿第二定律，有： 得： 当时，F最小 当时，F最大 拉力的最小值为90N，最大值为210N【例10】 将质量为m的小球用轻质细绳拴在质量为M的倾角为的楔形木块B上，如图所示。已知B的倾斜面是光滑的，底面与水平地面之间的摩擦因数为。 (1)若对B施加向右的水平拉力，使B向右运动，而A不离开B的斜面，这个拉力不得超过多少? (2)若对B施以向左的水平推力，使B向左运动，而A不致在B上移动，这个推力不得超过多少?【分析与解答】：（1）若拉力F太大，B的加速度大，使A脱离，设恰好不脱离时拉力为F，如图示，对小球：mgcot=ma对整体:F1-(m+M)g=(M+m)aF(M+m)g(+)(2)当推力F太大,B的加速度大,A相对B沿斜面向上运动,绳子松驰,恰好不松驰的推力为F2,如图示,对小球作受力分析得:mgtan=ma对整体:F2-(M+m)g=(M+m)aF2=(m+M)(tan+),故: 能力训练3 1. 如图所示，质量为M的木板，上表面水平，放在水平桌面上，木板上面有一质量为m的物块，物块与木板及木板与桌面间的动摩擦因数均为，若要以水平外力F将木板抽出，则力F的大小至少为 A. B. C. D. 2. 如图6所示，倾斜的索道与水平方向的夹角为37，当载物车厢加速向上运动时，物对车厢底板的压力为物重的1.25倍，这时物与车厢仍然相对静止，则车厢对物的摩擦力的大小是物重的_倍。 3. 如图8所示，A、B两个物体靠在一起放在光滑水平面上，它们的质量分别为。今用水平力推A，用水平力拉B，和随时间变化的关系是。求从t=0到A、B脱离，它们的位移是多少？ 4.如图所示，倾角为300的传送皮带以恒定的速度2m/s运动，皮带AB长5m，将1Kg的物体放在A点，经2.9s到达B点，求物体和皮带间的动摩擦因数为多少?若增加皮带的速度，则物体从A到B的最短时间是多少? 5如图所示为一平直传送带，A、B两处问的距离为L，传送带的运动速率为V,今将一工件无初速的放在A处，已知工件与传送带之间的动摩擦因数为,及当地的重力加速度g，且认为传送带的形状及速率不受影响，求传送带将该工件由A处传送到B处可能的时间间隔t及相应的条件(即题中给出量之间应满足的关系)。6如图，水平传送带两端间距 L=2m，工作时皮带的传送速度恒为V=2m/s，上皮带离水平地面高为H，现将质量 m=5kg的物体(可视为质点)轻轻放在A端(对地面速度为零)，结果当时间t=2.2s时落至地面C点，设物体与皮带间的运动摩擦因数为=O.5(g取10m/s2，轮轴半径很小)。求 (1)上皮带距地面高度H。 (2)设其它条件不变，仅改变传送带的传送速度，求物体在地面上的落点距B端的最大水平距离。专题四动力学的两类基本问题 知识梳理应用牛顿运动定律求解的问题主要有两类：一类是已知受力情况求运动情况；另一类是已知运动情况求受力情况.在这两类问题中，加速度是联系力和运动的桥梁，受力分析是解决问题的关键. 例题评析【例11】 质量为m=2 kg的木块原来静止在粗糙水平地面上，现在第1、3、5奇数秒内给物体施加方向向右、大小为F1=6 N的水平推力，在第2、4、6偶数秒内给物体施加方向仍向右、大小为F2=2 N的水平推力.已知物体与地面间的动摩擦因数=0.1，取g=10 m/s2，问：（1）木块在奇数秒和偶数秒内各做什么运动?（2）经过多长时间，木块位移的大小等于40.25 m?【分析与解答】：以木块为研究对象，它在竖直方向受力平衡，水平方向仅受推力F1（或F2）和摩擦力Ff的作用.由牛顿第二定律可判断出木块在奇数秒内和偶数秒内的运动，结合运动学公式，即可求出运动时间.（1）木块在奇数秒内的加速度为a1= m/s2=2 m/s2木块在偶数秒内的加速度为a2= m/s2=0所以，木块在奇数秒内做a=a1=2 m/s2的匀加速直线运动，在偶数秒内做匀速直线运动.（2）在第1 s内木块向右的位移为s1=at2=212 m=1 m至第1 s末木块的速度v1=at=21 m/s=2 m/s在第2 s内，木块以第1 s末的速度向右做匀速运动，在第2 s内木块的位移为s2=v1t=21 m=2 m至第2 s末木块的速度v2=v1=2 m/s在第3 s内，木块向右做初速度等于2 m/s的匀加速运动，在第3 s内的位移为s3=v2t+at2=21 m+212 m=3 m至第3 s末木块的速度v3=v2+at=2 m/s+21 m/s=4 m/s在第4 s内，木块以第3 s末的速度向右做匀速运动，在第4 s内木块的位移为s4=v2t=41 m=4 m至第4 s末木块的速度v4=v2=4 m/s由此可见，从第1 s起，连续各秒内木块的位移是从1开始的一个自然数列.因此，在n s内的总位移为sn=1+2+3+n=当sn=40.25 m时，n的值为8n9.取n=8，则8 s内木块的位移共为s8= m=36 m至第8 s末，木块的速度为v8=8 m/s.设第8 s后，木块还需向右运动的时间为tx，对应的位移为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，木块位移大小等于40.25 m时，需运动的时间T=8 s+0.5 s=8.5 s.点评：（1）本题属于已知受力情况求运动情况的问题，解题思路为先根据受力情况由牛顿第二定律求加速度，再根据运动规律求运动情况.（2）根据物体的受力特点，分析物体在各段时间内的运动情况，并找出位移的一般规律，是求解本题的关键.【例12】 如图所示，在倾角=37的足够长的固定的斜面上，有一质量m=1 kg的物体，物体与斜面间动摩擦因数=0.2，物体受到沿平行于斜面向上的轻细线的拉力F=9.6 N的作用，从静止开始运动，经2 s绳子突然断了，求绳断后多长时间物体速度大小达到22 m/s.（sin37=0.6，g取10 m/s2）【分析与解答】：本题为典型的已知物体受力求物体运动情况的动力学问题，物体运动过程较为复杂，应分阶段进行过程分析，并找出各过程的相关量，从而将各过程有机地串接在一起.第一阶段：在最初2 s内，物体在F=9.6 N拉力作用下，从静止开始沿斜面做匀加速运动，据受力分析图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末绳断时瞬时速度v1=a1t1=4 m/s.第二阶段：从撤去F到物体继续沿斜面向上运动到达速度为零的过程，设加速度为a2，则a2=7.6 m/s2设从断绳到物体到达最高点所需时间为t2据运动学公式v2=v1+a2t2所以t2=0.53 s第三阶段：物体从最高点沿斜面下滑，在第三阶段物体加速度为a3，所需时间为t3.由牛顿第二定律可知：a3=gsingcos=4.4 m/s2，速度达到v3=22 m/s，所需时间t3=5 s综上所述：从绳断到速度为22 m/s所经历的总时间t=t2+t3=0.53 s+5 s=5.53 s.【例13】 如图 所示，光滑水平面上静止放着长L=1.6 m、质量为M=3 kg的木板.一个质量为m=1 kg的小物体放在木板的最右端，m与M之间的动摩擦因数=0.1，今对木板施加一水平向右的拉力F.（1）施力F后，要想把木板从物体m的下方抽出来，求力F的大小应满足的条件；（2）如果所施力F=10 N，为了把木板从m的下方抽出来，此力的作用时间不得少于多少?（g取10 m/s2）【分析与解答】：（1）力F拉木板运动过程：对木块：mg=ma a=g a=1 m/s2对木板：Fmg=Ma1 a1=只要a1a就能抽出木板，即F （M+m）g所以F4 N.（2）当F =10 N，设拉力作用的最少时间为t1，加速度为a1，撤去拉力后木板运动时间为t2，加速度为a2，那么：a1=3 m/s2 a2= m/s2木板从木块下穿出时：木块的速度：v=a（t1+t2）木块的位移：s=a（t1+t2）2木板的速度：v木板=a1t1a2t2木板的位移：s木板=a1t12+a1t1t2a2t22木板刚好从木块下穿出应满足：v木板=v s木板s=L可解得：t1=0.8 s【例14】 如图所示，传输带与水平面间的倾角为=37，皮带以10 m/s的速率运行，在传输带上端A处无初速地放上质量为0.5 kg的物体，它与传输带间的动摩擦因数为0.5.若传输带A到B的长度为16 m，则物体从A运动到B的时间为多少？【分析与解答】：首先判定与tan的大小关系，=0.5，tan=0.75，所以物体一定沿传输带对地下滑，不可能对地上滑或对地相对静止.其次皮带运行速度方向未知，而皮带运行速度方向影响物体所受摩擦力方向，所以应分别讨论.当皮带的上表面以10 m/s的速度向下运行时，刚放上的物体相对皮带有向上的相对速度，物体所受滑动摩擦力方向沿斜坡向下（如图所示），该阶段物体对地加速度a1=10 m/s2方向沿斜坡向下物体赶上皮带对地速度需时间t1=1 s在t1 s内物体沿斜坡对地位移s1=a1t12=5 m当物体速度超过皮带运行速度时物体所受滑动摩擦力沿斜面向上，物体对地加速度a2=2 m/s2物体以2 m/s2加速度运行剩下的11 m位移需时间t2则s2=v t2+a2t22即11=10t2+2t22t2=1 s （t2=11 s舍去）所需总时间t=t1+t2=2 s当皮带上表面以10 m/s的速度向上运行时，物体相对于皮带一直具有沿斜面向下的相对速度，物体所受滑动摩擦力方向沿斜坡向上且不变.设加速度为a3则a3=2 m/s2物体从传输带顶滑到底所需时间为则s=a32 = s=4 s.点评：本题中物体在本身运动的传送带上的运动，因传输带运动方向的双向性而带来解答结果的多重性.物体所受滑动摩擦力的方向与物体相对于传输带的相对速度方向相反，而对物体进行动力学运算时，物体位移、速度、加速度则均需取地面为参考系. 能力训练41如图所示，一根轻弹簧的一端系着一个物体，手拉弹簧的另一端，使弹簧和物体一起在光滑水平面上向右做匀加速运动，当手突然停止运动后的短时间内，物体可能 A.物体继续向右加速运动 B.物体开始向右匀速运动C.物体先加速后减速向右运动 D.物体先减速后加速向右运动2放在光滑水平面上的物体受三个平行于水平面的共点力作用而处于静止状态，已知F2垂直于F3.若三个力中去掉F1，物体产生的加速度为2.5 m/s2；若去掉F2，物体产生的加速度为1.5 m/s2；若去掉F3，则物体的加速度大小为A.1.5 m/s2B.2.0 m/s2C.2.5 m/s2D.4.0 m/s23小磁铁A重10 N，吸在一块水平放置的固定铁板B的下面，如图所示.要竖直向下将A拉下来，至少要用15 N的力，若A、B间的动摩擦因数为0.3，现用5 N的水平力推A时，A的加速度大小是_m/s2.（g取10 m/s2）4.汽车在平直公路上从静止开始做匀加速直线运动.当汽车的速度达到v1时关闭发动机，汽车维持滑行一段时间后停止，其运动的速度图线如图所示.若汽车加速行驶时牵引力为F1，汽车整个运动过程所受阻力恒为F2（大小不变），则F1F2为 A.41B.31C.11D.145.机车牵引力一定，在平直轨道上以a1=1 m/s2的加速度行驶，因若干节车厢脱钩，加速度变为a2=2 m/s2，设所受阻力为车重的0.1倍，则脱落车厢的质量与原机车总质量之比等于_.6.据报道，1989年在美国加利福尼亚州发生的6.9级地震，中断了该地尼米兹高速公路的一段，致使公路上高速行驶的约200辆汽车发生了重大的交通事故，车里的人大部分当即死亡，只有部分系安全带的人幸免.假设汽车高速行驶的速度达到108 km/h，乘客的质量为60 kg，当汽车遇到紧急情况时，在2 s内停下来，试通过计算说明系安全带的必要性.7.静止在水平地面上的物体的质量为2 kg，在水平恒力F推动下开始运动，4 s末它的速度达到4 m/s，此时将F撤去，又经6 s物体停下来，如果物体与地面的动摩擦因数不变，求F的大小.专题五.牛顿第三定律、超重和失重 知识梳理1.牛顿第三定律(1).作用力和反作用力一定是同种性质的力，而平衡力不一定； (2)作用力和反作用力作用在两个物体上，而一对平衡力作用在一个物体上(3)作用力和反作用力同时产生、同时变化、同时消失；而对于一对平衡力，其中一个力变化不一定引起另外一个力变化两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在一条直线上，公式可写为。 作用力与反作用力的二力平衡的区别内容作用力和反作用力二力平衡受力物体作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上依赖关系同时产生，同时消失相互依存，不可单独存在无依赖关系，撤除一个、另一个可依然存在，只是不再平衡叠加性两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力运动效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零；形变效果不能抵消力的性质一定是同性质的力可以是同性质的力也可以不是同性质的力2.超重和失重超重现象是指：NG或 TG； 加速度a向上； 失重现象是指：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.力学基本单位制：（在国际制单位中）基本单位和导出单位构成单位制. a：长度的单位米； b：时间的单位秒； c：质量的单位千克4.牛顿运动定律只适应于宏观低速，且只适应于惯性参照系。 例题评析【例15】弹簧下端挂一个质量m=1kg的物体，弹簧拉着物体在下列各种情况下，弹簧的示数：(g=10m/s2) （1）、弹簧秤以5m/s的速度匀速上升或下降时，示数为 。 （2）、弹簧秤以5m/s2的加速度匀加速上升时，示数为 。 （3）、弹簧秤以5m/s2的加速度匀加速下降时，示数为 。 （4）、弹簧秤以5m/s2的加速度匀减速上升时，示数为 。 （5）、弹簧秤以5m/s2的加速度匀减速下降时，示数为 。【分析与解答】(1)10N (2)15N (3)5N (4)5N (5)15N【例16】如图所示，浸在液体中的小球固定在轻弹簧的一端，弹簧另一端固定在容器底部，已知小球密度，液体密度为1(m2 B. f1 f2 C. D.9如图所示，物体静止于光滑水平面M上，力F作用于物体O点，现要使物体沿着OO方向做匀加速运动（F和OO都在M平面内），那么必须同时再加一个力F1，这个力的最小值为MOOO A . B. C. D. 10. 一质点由静止开始，先做匀加速运动，接着做匀速运动，最后做末速度为零的匀减速运动，三个过程所经历的时间之比为 3：4：1，全过程中的最大速度为v.则全过程的平均速度为 A.V/3 B.V/4 C.3V/4 D.4V/5二填空题11.一电梯启动时匀加速上升，加速度为2m/s2，制动时匀减速上升，加速度为-1m/s2，上升高度为52米。则当上升的最大速度为6m/s时，电梯升到楼顶的最短时间是 s。如果电梯先加速上升，最后减速上升，全程共用时间为16s，则上升的最大速度是 m/s。2130246810FNts202468104tsvm/s12.放在水