高中物理用牛顿运动定律解决问题二练习新人教版必修1

第四章牛顿运动定律第四章牛顿运动定律 第七节第七节 用牛顿运动定律解决问题用牛顿运动定律解决问题 二二 基础知识导学基础知识导学基础知识导学基础知识导学 1 物体处于平衡状态是指 和 状态 2 二力平衡的条件是这两个力 共线 反向 3 共点力平衡的条件是 4 超重 失重中的 重 是 视重 即人们能看到的物体对支持物的 或对 悬挂物的 物体处于超重或失重时 物体所受的 力并未改变 5 物体处于超重时 物体对支持面的压力 或对悬挂物的拉力 物体的重力 物体处于失重时 物体对支持面的压力 或对悬挂物的拉力 物体的重力 物体 处于完全失重时 物体对支持面的压力 或对悬挂物的拉力 为 选填 大于 小于 或 零 疑点 易错点释析疑点 易错点释析疑点 易错点释析疑点 易错点释析 处理物体平衡问题的步骤 1 隔离研究对象 多为受力物体 也可以是一个受力点 有时用整体法会有明显的效果 2 分析研究对象所受的力 作出受力图 3 由平衡条 件 F合 0 结合题中的几何条件列出方程求解未知量 在共点力作用的情况中 若已知的是 角度 用正弦定理或坐标法较好 若已知的是边长 通过相似三角形找比例关系较好 若 受力在三个以上 一般都用坐标法来列方程 4 在较复杂的问题中 单选一个研究对象 列出的方程不够时 还需另选相关的别的物体作为对象 补列方程 5 由作用力与反作 用力的关系正确回答问题 对超重和失重的理解应当注意以下几点 1 物体处于超重和失重状态时 物体的重 力始终存在 大小也没有发生变化 2 超重或失重与物体的速度无关 只决定于加速度 的大小和方向 3 在完全失重的状态下 平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失 如单摆 天平失效 浸在水中的物体不再受浮力 液柱不再产生向下的压强等 典型例题分析及方法点拨典型例题分析及方法点拨典型例题分析及方法点拨典型例题分析及方法点拨 例 1 一台起重机以 a 0 50m s2的加速度匀加速起吊一箱货物 货物的质量 m 9 0 102kg 那么 货物对起重机钢丝绳的拉力是多大 精析 这个题目是根据运动情况求力 货物受两个力的作用 重力 G 和钢丝绳的拉 力 T 图 3 13 根据牛顿第二定律可以求出 T 但题目要求求出货物对钢丝绳的拉力 T 根据牛顿第三定律知道 货物对钢丝绳的拉力 T 和钢丝绳对货物的拉力 T 是一对作 用力和反作用力 所以 只要求出 T 的大小 就可以知道 T 的大小 解答 货物在 G 和 T 的合力作用下 以加速度 a 0 50m s2竖直向上运动 根据牛 顿第二定律 T G ma 可得 T G ma m g a 9 0 102 9 8 0 50 N 9 3 103N 根据牛顿第三定律 货物对钢丝绳的拉力 T 的大小也是 9 3 103N 注意它比货物 受到的重力要大 例 2 如图所示 A 为电磁铁 C 为胶木秤盘 A 和 C 包括支架 的总质量为 M B 为铁 片 质量为 m 整个装置用轻绳悬挂于 O 点 当电磁铁通电 铁片被吸引上升的过程中 轻绳上拉力 F 的大小为 A F MgB Mg F M m g 精析 当电磁铁通电 铁板被吸引上升的过程中 铁片 具有向上的加速度 导致整个装置的重心具有向上的加速度 处 于超重状态 从而 F M m g 解答解答 D 说明说明 灵活运用超重 失重知识 对一些动力学问题的答 更为简捷 准确 例 3 某人在 a 2m s2匀加速下降的升降机中最多能举起 m1 75kg 的物体 则此人在一 匀加速上升的升降机中最多能举起 m2 50kg 的物体 则此升降机上升的加速度为多大 g 10m s2 精析 设此人在地面上的最大 举力 是F 那么他在以不同的加速度运动的升降 机中最大 举力 仍为F 解答 以物体为研究对象 当升降机以加速度a 2m s2匀加速下降时 对物体有 m1g F m1a1 F m1 g a F 75 10 2 600 N 设人在地面上最多可举起质量为 m0 的物体 则F m0g 10 600 0 g F m 60 kg 当升降机以 a2 匀加速上升时 对物体有 F m2g m2a2 10 50 600 2 2 g m F a 2 m s2 升降机匀加速上升的加速度为 2 m s2 说明 1 在题中的三种状态下 人的举力大小 填 相等 不等 2 注意牛顿第二定律中的同一性 即是 F m 和 a 都是对于同一过程中同一个物体而言 的 例 4 跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板 另一端被吊板上的人拉住 如图所示 已 知人的质量为 70kg 吊板的质量为 10kg 绳及定滑轮的质量 滑轮的摩擦均可不计 取重 力加速度 g 10m s2 当人以 440N 的力拉绳时 人与吊板的加速度 a 和人对吊板的压力 F 分别为 A a 1 0m s2 F 260N B a 1 0m s2 F 330N C a 3 0m s2 F l10N D a 3 0m s2 F 50N 精析 求加速度或力考生很容易知道要用牛顿定律 本题稍难之处是要求考生对 实际的装置有正确的受力分析能力 把人和吊板合在一起 分析该系统所受的外力 然后 用牛顿定律很易求得它们的加速度 再单独研究人或吊板受力 列出牛顿定律 就可进一 步确定人对吊板的压力 解答 以 ml表示人的质量 m2表示吊板的质量 FT表示人与绳之间的拉力 因为绳 及滑轮的质量以及摩擦皆可不计 所以绳与吊板之间的拉力也是 FT 以吊板为对象 它受 三个力作用 即绳的拉力 FT 方向向上 人对它的压力 F 以及它所受的重力 方向都向 下 根据牛顿第二定律有 FT F m2g m2a 对人来说 他也受三个力作用 即绳对他的拉力 FT和吊板对它的支持力 F 方向 都向上 它所受的重力 m1g 方向向下 根据牛顿第二定律有 FT F m1g m1a 由式 可解得 代入数值得 a 1 0m s2 F 330N 点评 此题一看就知是单选题 选对的考生中有一部分人也可能是猜对的 而 选错此题的考生主要是对物体受力分析的能力不够 当然也可能他有正确的分析能力 运 算过程中由于粗心而出错 但这种可能性不大 因为如果仅是运算出错 不太可能正好与 某一错误选项得同样的结果 因此他会发现运算的结果和四个选项都不同 从而可检查出 他的运算错误而予以纠正 能正确地分析物体受哪些力 这是一项基本要求 一般说来 把物体受力分析错了 除了一时的粗心外 都是由于对一些基本概念和基本规律的理解上有重要的错误 因此 在平时学习中 应予以充分的重视 一旦发生这种错误 就不要轻易放过 而要自己主动 地把错的原因彻底查清楚 综合素质训练与测试综合素质训练与测试综合素质训练与测试综合素质训练与测试 时间 50 分钟 80 分 一 选择题 共 8 小题 每小题 4 分 共 32 分 在每小题所给的答案中有一项或几项是正 确的 选对但不全得 2 分 1 一个物体处于平衡状态 下列说法正确的是 A 该物体一定静止 B 该物体所受的合力一定为零 C 该物体可能有很大的速度 D 该物体可能受很多力 2 如图 4 36 所示 位于斜面上的物体 M 在沿斜面向上的力 F 作用下处于静止状态 则斜面作用于物块的静摩擦力 A 方向可能沿斜面向上 B 方向可能沿斜面向下 C 大小不可能为零 D 大小可能为 F 3 某人站在升降机底板的台秤上 从台秤的示数看到自己的体重减轻 20 则升降机 的运动情况是 A 以 0 2 匀加速上升或以 0 8 匀减速下降 B 以 0 2 匀减速上升或以 0 8 匀加速下降 C 以 0 8 匀加速上升或以 0 2 匀减速下降 D 以 0 8 匀减速上升或以 0 2 匀加速下降 4 欲使静止于粗糙斜面上的物体 M 开始下滑 下列办法中可行的是 A 增大物体 M 的质量 B 在物体 M 上叠加一重物 C 在物体 M 后面放一块相同的物体 D 增大斜面的角度 图 4 36 M F 5 如图 4 37 所示 吊篮 P 悬挂在天花板上 与吊篮质量相同的物体 Q 被固定在吊 篮中的轻质弹簧托住 当悬挂吊篮的细绳被突然剪断的瞬间 吊篮 P 和物体 Q 的加速度是 A ap g aQ g B ap 2g aQ g C ap g aQ 2g D ap 2g aQ 0 6 假设汽车紧急刹车制动后所受的阻力的大小与汽车所受重力的大小差不多 当汽车 以 20m s 的速度行驶时 突然制动 它还能滑行的距离约为 A 40 B 20 C 10 D 5 7 质量为 M 60kg 的人通过光滑的定滑轮拉质量为 20kg 的物体 如图 4 38 所 示 当物体以加速度 5 m s2上升时 人对地面的压力为 A 200N B 3000N C 500N D 600N 8 一质量为 的物体 在水平恒力 F 作用下沿粗糙水平面由静止开 始运动 经时间 后速度为 0 为使物体的速度增为 2 可采用的方 法有 A 将物体的质量减为原来的 1 2 其他条件不变 B 将水平力增为 2F 其他条件不变 C 将时间增为 2 其他条件不变 D 将物体质量 水平恒力和时间都增为原来的两倍 二 填空题 共 4 小题 每小题 5 分 共 20 分 把最简结论填到横线上 9 一物体在倾角为 的斜面上 轻轻推动一下 恰好能沿斜面匀速下滑 则物体与斜 面间的动摩擦因数 若给物体一个初速度 0 使它沿斜面上滑 则向 上滑过的最大距离为 10 一个质量为 的小球 用细线挂在电梯的顶板下 当电梯以 g 3 的加速度竖直 加 速下降时 细线的拉力为 11 在一个升降机中 用 AO BO 两根细绳悬挂一个质量为 的物体 当升降机以加速度 竖直向上做匀加速运动时如图 4 39 所示 AO 线中的拉力 T1 BO 线中的拉力 T2 12 某人在以 2 5 m s2的加速度匀加速下降的升降机里最多 能举起 80kg 的物体 他在地面上最多能举起 kg 的物体 若 此人在一匀加速上升的升降机里最多能举起 40kg 的物体 则次升降机上升的加速度为 m s2 g 取 10m s2 三 论述计算题 共 3 题 共 27 分 解答要有必要的文字说明 方程式和重要的运算步骤 直接给结果的不得分 13 竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤 如图 4 40 所示 弹簧秤的称 图 4 37 P Q 图 4 38 O AB 60 60 图 4 39 钩上悬挂着一个质量为 4kg 的物体 试分析下列情况下电梯的运动情况 g 取10m s2 1 当弹簧秤的实施 FT1 40N 且保持不变 2 当弹簧秤的实施 FT2 32N 且保持不变 3 当弹簧秤的实施 FT3 44N 且保持不变 14 为了安全 在公路上行驶的汽车之间应保持必要的距离 已知某高速公路的最高 限速 v 120km h 假设前方车辆突然停下 后车司机从发现这一情况 经操纵刹车 到汽 车开始减速所经历的时间 即反应时间 t 0 50s 刹车时汽车受到阻力的大小 f 为汽车重 力的 0 40 倍 该高速公路上汽车间的距离 s 至少应为多少 g 取 10m s2 15 如图 4 41 所示 一个载货小车总质量为 50kg 静止在水平地面上 现用大小为 300N 跟水平方向成 30 角斜向上的拉力拉动货车 做匀加速运动 0 4 后撤去拉力 在 经 5 车的速度多大 货车运动的位移最大是多少 已知 0 1 参考答案参考答案参考答案参考答案 基础知识导学基础知识导学基础知识导学基础知识导学 1 匀速直线运动状态 静止