2012高考物理总复习 易错题与高考综合问题解读 考点 3 牛顿运动定律 探究开放题解答

用心 爱心 专心 1 牛顿运动定律探究开放题解答牛顿运动定律探究开放题解答 综合问题综合问题 1 1 力与加速度的关系力与加速度的关系 1 如图 3 19 所示 物块 P 静止在水平放置的固定木板上 若分别对 P 施加相互垂直 的两个水平拉力 F1和 F2时 F1 F2 P 将分别沿 F1和 F2的方向匀加速滑动 其受到的滑动摩 擦力大小分别为 1 和 2 其加速度大小分别为 a1和 a2 若从静止开始同时对 P 施加上述 二力 其受到的滑动摩擦力大小为 F3 其加速度大小为 a3 关于以上各物理量之间的关系 判断正确的是 A f3 f1 f2 a3 al a2 B f3 f1 f2 a3 al a2 C f3 f1 f2 a3 al a2 D f3 f1 f2 a3 al a2 对题中所述的几种情况 分别进行受力分析 然后应用牛顿定律列方程求解 解答解答 C 在题中的三种情况下 物体均受到滑动摩擦力作用 物体对木板的压力不变 故 摩擦力不变 即 f3 f1 f2 由牛顿第二定律有 F1 f1 ma1 F2 f2 ma2 所以 a3 al a2 故 C 正确 2 如图 3 20 所示 两个用轻线相连的位于光滑水平面上的物块 质量分别为 ml m2 拉力 F1和 F2方 向相反 与轻线沿同一水平直线 且 F1 F2 试求在两个物块运动过程中轻线的拉力 仔细审题 分析清楚物理过程及条件 恰当选取研究对象 处理方法有隔离法和整体法 对研究对象进行受力分析 画出受力示意图 分析运动过程 得出运动特征 根据牛顿第二 定律和运动学公式列方程求解 解答解答 设两物块一起运动的加速度为 a 则有 F1 F2 m1 m2 a 根据牛顿第二定律 对质 量为 m1 的物块有 F1 T m1a 解以上两式可得 规律总结规律总结 牛顿第二定律说明 只有物体受到力的作用 物体才具有加速度 反之 物体有了加速 度 说明所受合力不为零 牛顿第二定律的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系 某时刻 的加速度叫瞬时加速度 加速度由合外力决定 当含外力恒定时 加速度也恒定 合外力变 用心 爱心 专心 2 化时 加速度也随之变化 且瞬时力决定瞬时加速度 综合问题综合问题 2 2 力与运动的关系力与运动的关系 1 如图 3 21 所示 质量分别为 m1和 m2的两物块放在水平地面上 与水平地面间的动 摩擦因数都是 0 用轻弹簧将两物块连接在一起 当用水平力 F 作用在 m1上时 两 物块均以加速度 a 做匀加速运动 此时 弹簧伸长量为 x 若用水平力 F 作用在 m1上时 两物块均以加速度 a 2a 做匀加速运动 此时 弹簧伸长量为 x 则下列关系正确的是 A F 2F B x 2x C F 2F D x 2 x 两种情况下两物块均共同运动 可分别对整体列牛顿第二定律方程 比较得出 F 和 F 的大小关系 同理再分别对 mz 分析比较 z 与 x 的关系 解答解答 D 对整体以加速度 a 做匀加速运动时 F ml m2 g ml m2 2a 以加速度 2n 做匀 加速运动时 F ml m2 g ml m2 2a 两式比较可知 F 2F 同理对 m2 以加速度 a 做匀加 速运动时 kx m2g m2a 以加速度 2a 做匀加速运动时 kx m2g m22a 比较两式可得 x 2x D 正确 2 滨州市第二次质检 如图 3 22 所示 空间有一垂直纸面的磁感应强度为 B 0 5 T 的匀强磁场 一质量为 M 0 2kg 且足够长的绝缘木板静止在光滑水平面上 在木板左端无初 速放置一质量为 m 0 1 k 电荷量 q 0 2 C 的滑块 滑块与绝缘木板之间动摩擦因数 为 0 5 滑块受到的最大静摩擦力可认为等于滑动摩擦力 现对木板施加方向水平向左 大 小为 F 0 6 N 的恒力 g 取 10 H s2 则 A 木板和滑块一直做加速度为 2 m s2的匀加速运动 B 滑块开始做匀加速直线运动 然后做加速度减小的加速运动 最后做匀速直线运动 C 最终木板做加速度为 2 m s2的匀加速运动 滑块做速度为 lOm s 的匀速运动 D 最终木板做加速度为 3 m s2的匀加速运动 滑块做速度为 10 m s 的匀速运动 分析运动过程中洛伦兹力与摩擦力的变化规律 结合牛顿第二定律分析加速度变化 解答解答 BD 开始木板与滑块共同匀加速运动 a F M m 滑块加速过程中洛伦兹力不断 增大 滑块与木板间的弹力不断减小 当摩擦力不足以提供共同加速的加速度时 滑块将与 木板发生相对滑动 滑块加速度开始减小 最终匀速运动 此时 qvB mg 既 v 10 m s 此 后木板做匀加速运动 a F M 3 m s2 规律总结规律总结 此类问题重在物理情景的分析和物体受力的分析 明确不同过程力的特点 利用牛顿第 二定律列方程分析求解 对于多物体组成的系统 应优先考虑整体分析 合理利用整体法与 用心 爱心 专心 3 隔离法 可以使问题变得简单 综合问题综合问题 3 3 牛顿运动定律的综合应用牛顿运动定律的综合应用 1 在倾角为 的长斜面上有一带风帆的滑块从静止开始沿斜面下滑 滑块的质量为 m 它与斜面间的动摩擦因数为 帆受到的空气阻力与滑块下滑的速度的大小成正比 即 F kv 1 写出滑块下滑的加速度的表达式 2 写出滑块下滑的最大速度的表达式 3 若 m 2 k 30o g 10 m s2 滑块从静止开始沿斜面下滑的速度图线如图 3 23 所 示 图中直线是 t O 时刻速度图线的切线 由此求出 和 k 的值 对物体进行受力分析 应用牛顿第二定律并结合运动学知识和图象的意义进行求解 解答解答 1 滑块在斜面上受到重力 支持力 摩擦力和空气阻力的作用做变加速直线运 动 根据牛顿第二定律 有 2 分析上式 当滑块速度 v 增大时 其加速度不断减小 当 a O 时 滑块速度最大 其最大值为 3 从 vt 图中可以看出 vm 2m s 当 t O 时 v O a 3 m s2由 1 2 可列方程 解之得 2 如图 3 24 所示 一平板车以某一速度 vo 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 3 m 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 4 m s2的匀减速直线运动 已知货箱与平板车之间动摩擦因数 为 0 2 g 10 m s2 为使货箱不从平板车上掉下来 平板车匀速行驶的速度 vo应满足什 么条件 分别以物块和平板车为研究对象 抓住它们的位移关系 速度关系 即可解决 解答解答 货箱先相对于平板车向左滑 当与平板车的速度相等后相对于平板车向右滑 若 货箱与平板车的速度相等时 货箱仍未从平板车上掉下来 则以后货箱不会从平板车上掉下 来 设经过时间 t 货箱和平板车达到共同速度 v 以货箱为研究对象 由牛顿第二定律得货 箱向右做匀加速运动的加速度 a g 用心 爱心 专心 4 货箱向右运动的位移 又 v a t 以平板车为研究对象 向右运动的位移 又 v vo at 为使货箱不从平板车上掉