高二物理尖子生培训·动力学·牛顿运动定律

1、高二物理尖子生培训·动力学·牛顿运动定律例析mO例1如图所示，一轻杆一端固定质量m的小球，以另一端O为圆心，使小球做半径为R的圆周运动，以下说法正确的是：()A小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零；B小球过最高点时的速度至少为；C小球过最高点时，杆对球的作用力可以与球所受的重力方向相反，此时重力一定大于杆对球的作用力；D小球过最高点时，杆对球的作用力一定与小球所受重力相反。解析：球在最高点的向心力由重力G和轻杆的支持力N的合力来提供。由于小球的重力一定，所以小球做圆周运动以不同速度经过最高点时，所需的向心力不同，只能靠N的大小和方向的变化来达到“供”“需”平衡。小球过最高

2、点的向心力可以为零，因此其过最高点的速度可以是0，B不正确；当时，重力恰好提供向心力，“供”“需”平衡，所以A正确；当时，重力“供”过于“需”，靠N来抵消一部分重力，达到供需平衡。即杆对球施加向上的支持力N，；所以C正确；当时，重力“供”不应“需”，所以靠N来补足需求，即杆对球施加向下的拉力N，；所以D不正确。思考：若把轻杆换成细绳，情况怎样？临界条件是，即。由于细绳只能产生拉力，所以答案A、B正确。例2 如图，细绳一端系着质量M为0.6KgOrmM的物体，静止在水平面，另一端通过光滑小孔吊着质量m为0.3Kg的物体，M的中点与圆孔距离为0.2m，并知M和水平面的最大静摩擦力为2N，现使此平面

3、绕中心轴线转动，问角速度在什么范围m会处于静止状态？g取10m/s2。 解析：设物体和水平面保持相对静止状态，。而对于M，细绳拉力与水平面静摩擦力的合力提供向心力。当具有最小值时，M有向圆心运动的趋势，故水平面对M的静摩擦力方向和指向圆心方向相反，且等于最大静摩擦力2N。有：，可得；当具有最大值时，M有离开圆心的趋势，故水平面对M的静摩擦力方向指向圆心，且大小等于2N。有：，可得；故的范围是。例3如图所示的三个物体质量分别为m1、m2和m3，带有定滑轮的物体m3放在光滑水平面上，定滑轮和所有接触面的摩擦以及绳子的质量均不计，为使三个物体无相对运动，水平推力F等于。解析：由于三个物体都以相同加速

4、度在水平方向上做匀加速运动，先用隔离法分析质量为m2的物体其在竖直方向无加速度，Fm2m1m3再分析质量为m1的物体 。再用整体法：。 解题时是先用隔离法还是先用整体法？应视具体情况而定。在例理341中，先用整体法求出加速度a，才能判定A、B之间的作用力（内力）；而在例3中，只有先用隔离法求出物体的加速度，才能从整体上求出水平推力大小（外力）。隔离法和整体法的巧妙配合能避免繁琐的数学计算，缩短解题时间。bavMmr0例4在质量为M的电动机的飞轮上固定着一个质量为m的重物，重物到飞轮转轴之间的距离为r0 。为使电动机恰能“悬”离地面，飞轮至少应以多大的角速度匀速转动？MgT解析：题中出现“恰”“

5、至少”字眼；又因为电动机原对地面有压力，随着重物逐渐转到最高点，压力逐渐减小，要“悬”离地面压力就得为零。故电动机恰能“悬”离地面的临界条件为：重物转到最高点时，地面受到压力为零亦即地面对电动机的支持力为零。隔离电动机做受力分析（如右图所示）它对地无加速度（aM=0），且地面对其无支持力，则它只受重力G和T一对平衡力作用。T是重物转到最高点时对电动机的作用力。隔离重物做受力分析（如右图所示），其中 T是T的反作用力， 。mgT/对重物有，用于产生重物的向心加速度。由牛顿第二定律得。可解得思考：滚筒洗衣机在甩干衣物时，有时会出现强烈的震动。如果这时关机，将衣物取出摊平些再将其放入洗衣机甩干，则震

6、动将减弱。试解释该现象。训练1如图，用水平力F拉着三个物体在光滑的水平面上一起运动。现在中间物体上另置一小物体，且拉力F不变，那么中间物体两端绳的拉力大小Ta和Tb的变化情况是（ ）ATa增大，Tb减小TaTbFBCABTa增大，Tb增大CTa减小，Tb增大DTa减小，Tb减小2完全相同的直角三角形滑块A、B，按图所示叠放，设A、B接触的斜面光滑，A与桌面的动摩擦因数为，现在B上作用一水平推力F，恰好使A、B一起在桌面上匀速运动，且A、B保持相对静止，则A与桌面的动摩擦因数与斜面倾角的关系为（）ABFBACD与无关3有“高空王子”之称的美籍加拿大人科克伦，于1996年9月24日晚，在毫无保护的

7、情况下，手握10m长的金属杆，在一根横跨在上海埔东两幢大楼之间、高110m，长196m的钢丝上稳步向前走，18min后走完全程。他在如此危险的高空中走钢丝能够获得成功，是因为充分利用了下述哪些力学原理？（）A降低重心B增大摩擦力C力矩平衡原理D牛顿第二定律ba4如图所示，两根质量可忽略的轻质弹簧静止系住一小球，弹簧均处于伸长静止状态。若只撤去弹簧a，撤去的瞬间小球的加速度大小为2.5m/s2，若只撤去弹簧b，则撤去的瞬间小球的加速度可能为（g取10m/s2）（ ）A7.5m/s2，方向竖直向上B7.5m/s2，方向竖直向下C12.5m/s2，方向竖直向上D12.5m/s2，方向竖直向下mM5质

8、量为M的光滑圆槽放在光滑水平面上，圆槽内放一质量为m的小球。如图9所示，如果用水平恒力F作用在圆槽上，则小球于圆槽相对静止时，小球对圆槽的压力大小为。6总质量为M的热气球由于故障在高空以匀速v竖直下降。为了阻止继续下降，在时刻，从热气球中释放了一个质量为m的沙袋。不计空气阻力，当时热气球停止下降，这时沙袋的速度为。（此时沙袋尚未着地）ma7如图在劲度系数为k的弹簧下端挂有质量为m的物体，开始时用托盘托住物体，使弹簧保持原长。然后托盘以加速度a匀加速下降（a<g），试求托盘向下运动多长时间能与物体分离？此时对托盘的托力要多大？8公司的一架客机，在正常航线上做水平飞行时，由于突然受到强大的垂直气流的作用，使飞机在10s内高度下降1700m造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动。试计算：1）飞机在竖直方向上产生的加速度多大？方向怎样？2）乘客所系安全带必须提