牛顿运动定律的综合运用(A) -上课版

牛顿运动定律的综合运用 知识清单 知识点一 超重 失重和完全失重的比较 现象 实质 超重物体对支持物的压力或对悬挂物 的拉力大于自身重力的现象 系统具有竖直向上的加速度或加速 度有竖直向上的分量 加速上升 减速下降 失重物体对支持物的压力或对悬挂物 的拉力小于自身重力的现象 系统具有竖直向下的加速度或加速 度有竖直向下的分量 加速下降 减速上升 完全失重物体对支持物的压力或对悬挂物 的拉力等于 0 的现象 系统具有竖直向下的加速度 且 a g 超重和失重的判断 根据加速度沿竖直方向的分量进行判断 若竖直向上 则超重 若竖直向下 则失重 知识点二 两类动力学问题 1 受力情况运动情况加速度 运动学公式牛顿第二定律 a 2 受力情况加速度运动情况 牛顿第二定律运动学公式 a 1 无论哪种情况 联系力和运动的 桥梁 是加速度 a 2 物体的运动情况由受力情况及物体运动的初速度共同决定 知识点三 牛顿运动定律的运用 1 整体法 整体法 当系统中各物体的当系统中各物体的加速度加速度相同时 我们可以把系统内的所有物体看成一个整体 这个整体的质量等于相同时 我们可以把系统内的所有物体看成一个整体 这个整体的质量等于 各物体的各物体的质量之和质量之和 当整体受到的外力已知时 可用 当整体受到的外力已知时 可用牛顿第二定律牛顿第二定律求出整体的加速度 求出整体的加速度 2 隔离法 隔离法 从研究方便出发 当求解系统内物体间从研究方便出发 当求解系统内物体间相互作用力相互作用力时 常把物体从系统中时 常把物体从系统中隔离隔离出来进行分析 依据牛出来进行分析 依据牛 顿第二定律列方程 顿第二定律列方程 3 外力和内力 外力和内力 如果以物体系统为研究对象 受到系统之外的物体的作用力 这些力是该系统受到的如果以物体系统为研究对象 受到系统之外的物体的作用力 这些力是该系统受到的外力外力 而系统内 而系统内 各物体间的相互作用力为各物体间的相互作用力为内力内力 应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力 如果把某物体隔离出来作为 应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力 如果把某物体隔离出来作为 研究对象 则研究对象 则内力内力将转换为隔离体的将转换为隔离体的外力外力 4 涉及隔离法与整体法的具体问题涉及隔离法与整体法的具体问题 1 涉及滑轮的问题 若要求绳的拉力 一般都必须采用隔离法 这类问题中一般都忽略绳 滑轮的重涉及滑轮的问题 若要求绳的拉力 一般都必须采用隔离法 这类问题中一般都忽略绳 滑轮的重 力和摩擦力 且滑轮大小不计 若绳跨过定滑轮 连接的两物体虽然加速度方向不同 但大小相同 力和摩擦力 且滑轮大小不计 若绳跨过定滑轮 连接的两物体虽然加速度方向不同 但大小相同 也可以先整体求也可以先整体求 a 的大小 再隔离求的大小 再隔离求 FT 2 固定在斜面上的连接体问题 这类问题一般多是连接体固定在斜面上的连接体问题 这类问题一般多是连接体 系统系统 各物体保持相对静止 即具有相同的各物体保持相对静止 即具有相同的 加速度 解题时 一般采用先整体 后隔离的方法 建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的加速度 解题时 一般采用先整体 后隔离的方法 建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的 原则 或者正交分解力 或者正交分解加速度 原则 或者正交分解力 或者正交分解加速度 3 斜面体斜面体 或称为劈形物体 楔形物体或称为劈形物体 楔形物体 与在斜面体上物体组成的连接体与在斜面体上物体组成的连接体 系统系统 的问题 这类问题一般为的问题 这类问题一般为 物体与斜面体的加速度不同 其中最多的是物体具有加速度 而斜面体静止的情况 解题时 可采用物体与斜面体的加速度不同 其中最多的是物体具有加速度 而斜面体静止的情况 解题时 可采用 隔离法 但是相当麻烦 因涉及的力过多 如果问题不涉及物体与斜面体的相互作用 则采用整体法隔离法 但是相当麻烦 因涉及的力过多 如果问题不涉及物体与斜面体的相互作用 则采用整体法 用牛顿第二定律求解用牛顿第二定律求解 例题精讲 题组一 超重和失重题组一 超重和失重 1 游乐园中 游客乘坐能加速或减速运动的升降机 可以体会超重或失重的感觉 下列描述正确的是 A 当升降机加速上升时 游客是处在失重状态 B 当升降机减速下降时 游客是处在超重状态 C 当升降机减速上升时 游客是处在失重状态 D 当升降机加速下降时 游客是处在超重状态 2 2007 山东理综 下列实例属于超重现象的是 A 汽车驶过拱形桥顶端 B 荡秋千的小孩通过最低点 C 跳水运动员被跳板弹起 离开跳板向上运动 D 火箭点火后加速升空 3 2004 全国 下列哪个说法是正确的 A 游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态 B 蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态 C 举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态 D 体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态 4 2010 高考海南物理 如图 5 木箱内有一竖直放置的弹簧 弹簧上方有一物块 木箱静止时弹簧处 于压缩状态且物块压在箱顶上 若在某一段时间内 物块对箱顶刚好无压力 则在此段时间内 木箱 的运动状态可能为 A 加速下降 B 加速上升 C 减速上升 D 减速下降 5 2010 浙江理综 如图 4 所示 A B 两物体叠放在一起 以相同的初速度上抛 不计空气阻力 下列说法正确的是 A 在上升和下降过程中 A 对 B 的压力一定为零 B 上升过程中 A 对 B 的压力大于 A 对物体受到的重力 C 下降过程中 A 对 B 的压力大于 A 物体受到的重力 D 在上升和下降过程中 A 对 B 的压力等于 A 物体受到的重力 题组二 牛顿定律解决连体问题题组二 牛顿定律解决连体问题 1 如下图甲所示 在粗糙的水平面上 质量分别为如下图甲所示 在粗糙的水平面上 质量分别为 m 和和 M m M 1 2 的物块的物块 A B 用轻弹簧相连 用轻弹簧相连 两物块与水平面间的动摩擦因数相同 当用水平力两物块与水平面间的动摩擦因数相同 当用水平力 F 作用于作用于 B 上且两物块共同向右加速运动时 弹簧上且两物块共同向右加速运动时 弹簧 的伸长量为的伸长量为 x1 当用同样大小的力 当用同样大小的力 F 竖直加速提升两物块时竖直加速提升两物块时 如图乙所示如图乙所示 弹簧的伸长量为 弹簧的伸长量为 x2 则 则 x1 x2等于等于 A B v 图 4 牛顿运动定律的综合运用 A 1 1 B 1 2 C 2 1 D 2 3 2 如图 10 所示 竖直放置在水平面上的轻质弹簧上叠放着两物块 A B A B 的质量均为 2 kg 它 们处于静止状态 若突然将一个大小为 10 N 方向竖直向下的力施加在物块 A 上 则此瞬间 A 对 B 的压力大小为 g 10 m s2 A 10 N B 20 N C 25 N D 30 N 3 如图 9 所示 质量为 M 的框架放在水平地面上 一轻弹簧上端固定在框架上 下端固定一个质量 为 m 的小球 小球上下振动时 框架始终没有跳起 当框架对地面压力为零瞬间 小球的加速度大小 为 A g B g C 0 D g M m m M m m 4 如图 3 3 2 所示 两个质量分别为 m1 1 kg m2 4 kg 的物体置于光滑的水平面上 中间用轻质 弹簧秤连接 两个大小分别为 F1 30 N F2 20 N 的水平拉力分别作用在 m1 m2上 则达到稳定状 态后 下列说法正确的是 A 弹簧秤的示数是 25 N B 弹簧秤的示数是 50 N C 在突然撤去 F2 的瞬间 m2 的加速度大小为 7 m s2 D 在突然撤去 F1 的瞬间 m1 的加速度大小为 13 m s2 5 如图所示 在光滑水平面上有一质量为 m1的足够长的木板 其上叠放一质量为 m2的木块 假定木 块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等 现给木块施加一随时间 t 增大的水平力 F kt k 是常 数 木板和木块加速度的大小分别为 a1和 a2 下列反映 a1和 a2变化的图线中正确的是 6 两个叠在一起的滑块 置于固定的 倾角为 的斜面上 如图所示 滑块 A B 质量分别为 M m A 与斜面间的动 摩擦因数为 1 B 与 A 之间的动摩擦因数为 2 已知两滑块都从静止开始以相同的加速度从斜面滑下 求滑块 B 受到 的摩擦力 A 等于零 B 方向沿斜面向上 C 大小等于 1mgcos D 大小等于 2mgcos 7 如图所示 质量分别为 的两个物块间用一轻弹簧连接 放在倾角为的粗糙斜面上 物块与斜 1 m 2 m 面间的动摩擦因数均为 平行于斜面 大小为 F 的拉力作用在上 使 一起向上做匀加速运 1 m 1 m 2 m 动 斜面始终静止在水平地面上 则 A 弹簧的弹力为 B 弹簧的弹力为sin 2 12 m mm F 2 12 2 m mm Fm g C 地面对斜面的摩擦力水平向左 D 地面对斜面的摩擦力水平向右 8 一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动 小球通过细绳与车顶相连 小球某时刻正处于图示 状态 设斜面对小球的支持力为 N 细绳对小球的拉力为 T 关于此时刻小球的受力情况 下列说 法正确的是 A 若小车向左运动 N 可能为零 B 若小车向左运动 T 可能为零 C 若小车向右运动 N 不可能为零 D 若小车向右运动 T 不可能为零 牛顿运动定律的综合运用 9 为了节省能量 某商场安装了智能化的电动扶梯 无人乘行时 扶梯运转得很慢 有人站上扶 为了节省能量 某商场安装了智能化的电动扶梯 无人乘行时 扶梯运转得很慢 有人站上扶 梯时 它会先慢慢加速 再匀速运转 一顾客乘扶梯上楼 恰好经历了这两个过程 如右图所示 梯时 它会先慢慢加速 再匀速运转 一顾客乘扶梯上楼 恰好经历了这两个过程 如右图所示 那么下列说法中正确的是那么下列说法中正确的是 A 顾客始终受到三个力的作用 顾客始终受到三个力的作用 B 顾客始终处于超重状态 顾客始终处于超重状态 C 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方 再竖直向下 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方 再竖直向下 D 顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方 再竖直向下 顾客对扶梯作用力的方向先指向右下方 再竖直向下 10 如图 7 所示 质量为 m1和 m2的两个物体用细线相连 在大小恒定的拉力 F 作用下 先沿水平面 再沿斜面 斜面与水平面成 角 最后竖直向上运动 则在这三个阶段的运动中 细线上张力的大小 情况是 A 由大变小 B 由小变大 C 始终不变 D 由大变小再变大 11 如图 4 所示 在光滑水平面上有两个质量分别为 m1和 m2的物体 A B m1 m2 A B 间水平连接 着一轻质弹簧秤 若用大小为 F 的水平力向右拉 B 稳定后 B 的加速度大小为 a1 弹簧秤示数为 F1 如果改用大小为 F 的水平力向左拉 A 稳定后 A 的加速度大小为 a2 弹簧秤示数为 F2 则以下关系式正 确的是 A a1 a2 F1 F2 B a1 a2 F1 F2 C a1a2 F1 F2 12 如图 1 在倾角为 的固定光滑斜面上 有一用绳子拴着的长木板 木板上站着一只猫 已 知木板的质量是猫的质量的 2 倍 当绳子突然断开时 猫立即沿着板向上跑 以保持其相对斜面的位 置不变 则此时木板沿斜面下滑的加速度为 A sin B gsin C gsin D 2gsin g 2 3 2 图1 知识点三 牛顿定律解决两类动力学问题知识点三 牛顿定律解决两类动力学问题 1 受水平外力 F 作用的物体 在粗糙水平面上作直线运动 其 图线如图所示 则vt A 在秒内 外力大小不断增大 B 在时刻 外力为零 1 0t F 1 tF C 在秒内 外力大小可能不断减小 D 在秒内 外力大小可能先减小后增大 12 tt F 12 tt F 2 09 年山东卷 17 某物体做直线运动的 v t 图象如图甲所示 据此判断图乙 F 表示物体所受合 力 x 表示物体的位移 四个选项中正确的是 3 如图 3 3 1 所示 质量 m 1 kg 长 L 0 8 m 的均匀矩形薄板静止在水平桌面上 其右端与桌子 边缘相平 板与桌面间的动摩擦因数为 0 4 现用 F 5 N 的水平力向右推薄板 使它翻下桌子 力 F 的作用时间至少为 取 g 10 m s2 A 0 8 s B 1 0 s C s D s 2 5 5 2 5 10 牛顿运动定律的综合运用 4 2010 年高考安徽理综卷年高考安徽理综卷 质量为质量为 2 kg 的物体在水平推力的物体在水平推力 F 的作用下沿水平面做直线运动 一段时的作用下沿水平面做直线运动 一段时 间后撤去间后撤去 F 其运动的 其运动的 v t 图象如图图象如图 3 2 8 所示 所示 g 取取 10 m s2 求 求 1 物体与水平面间的动摩擦因数 物体与水平面间的动摩擦因数 2 水平推力水平推力 F 的大小 的大小 3 0 10 s 内物体运动位移的大小内物体运动位移的大小 5 16 分 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站 如图所示为一水平传送带装置示意图 紧绷的传水平传送带被广泛地应用于机场和火车站 如图所示为一水平传送带装置示意图 紧绷的传 送带送带 AB 始终保持恒定的速率始终保持恒定的速率 v 1 m s 运行 一质量为运行 一质量为 m 4 kg 的行李无初速度地放在的行李无初速度地放在 A 处 传送带处 传送带 对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动 随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动 随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运 动 设行李与传送带之间的动摩擦因数动 设行李