專題復(fù)習(xí)(三)牛頓運(yùn)動定律考點(diǎn)例析_第1頁
專題復(fù)習(xí)(三)牛頓運(yùn)動定律考點(diǎn)例析_第2頁
專題復(fù)習(xí)(三)牛頓運(yùn)動定律考點(diǎn)例析_第3頁
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1、專題三:牛頓運(yùn)動定律考點(diǎn)例析一、 夯實(shí)基礎(chǔ)知識1、牛頓第一定律:一切物體總保持勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài),直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止。對牛頓第一定律的理解要點(diǎn):(1)運(yùn)動是物體的一種屬性,物體的運(yùn)動不需要力來維持;(2)它定性地揭示了運(yùn)動與力的關(guān)系,即力是改變物體運(yùn)動狀態(tài)的原因,是使物體產(chǎn)生加速度的原因;(3)定律說明了任何物體都有一個極其重要的屬性慣性;(4)不受力的物體是不存在的,牛頓第一定律不能用實(shí)驗直接驗證,但是建立在大量實(shí)驗現(xiàn)象的基礎(chǔ)之上,通過思維的邏輯推理而發(fā)現(xiàn)的。它告訴了人們研究物理問題的另一種方法,即通過大量的實(shí)驗現(xiàn)象,利用人的邏輯思維,從大量現(xiàn)象中尋找事物的規(guī)律;(5)

2、牛頓第一定律是牛頓第二定律的基礎(chǔ),不能簡單地認(rèn)為它是牛頓第二定律不受外力時的特例,牛頓第一定律定性地給出了力與運(yùn)動的關(guān)系,牛頓第二定律定量地給出力與運(yùn)動的關(guān)系。2、牛頓第二定律:物體的加速度跟所受的外力的合力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。公式F=ma.對牛頓第二定律的理解要點(diǎn):(1)牛頓第二定律定量揭示了力與運(yùn)動的關(guān)系,即知道了力,可根據(jù)牛頓第二定律研究其效果,分析出物體的運(yùn)動規(guī)律;反過來,知道了運(yùn)動,可根據(jù)牛頓第二定律研究其受力情況,為設(shè)計運(yùn)動,控制運(yùn)動提供了理論基礎(chǔ);(2)牛頓第二定律揭示的是力的瞬時效果,即作用在物體上的力與它的效果是瞬時對應(yīng)關(guān)系,力變加速度

3、就變,力撤除加速度就為零,注意力的瞬時效果是加速度而不是速度;(3)牛頓第二定律是矢量關(guān)系,加速度的方向總是和合外力的方向相同的,可以用分量式表示,F(xiàn)x=max,Fy=may,Fz=maz;(4)牛頓第二定律F=ma定義了力的基本單位牛頓(定義使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的作用力為1N,即1N=1kg.m/s2.3、牛頓第三定律:兩個物體之間的作用力與反作用力總是大小相等,方向相反,作用在同一直線上。對牛頓第三定律的理解要點(diǎn):(1)作用力和反作用力相互依賴性,它們是相互依存,互以對方作為自已存在的前提;(2)作用力和反作用力的同時性,它們是同時產(chǎn)生、同時消失,同時變化,不是先有作

4、用力后有反作用力;(3)作用力和反作用力是同一性質(zhì)的力;(4)作用力和反作用力是不可疊加的,作用力和反作用力分別作用在兩個不同的物體上,各產(chǎn)生其效果,不可求它們的合力,兩個力的作用效果不能相互抵消,這應(yīng)注意同二力平衡加以區(qū)別。4.物體受力分析的基本程序:(1)確定研究對象;(2)采用隔離法分析其他物體對研究對象的作用力;(3)按照先重力,然后環(huán)繞物體一周找出跟研究對象接觸的物體,并逐個分析這些物體對研究對象的彈力和摩擦力,最后分析其他場力;(4)畫物體受力圖,沒有特別要求,則畫示意圖即可。5.超重和失重:(1)超重:物體有向上的加速度稱物體處于超重。處于失重的物體的物體對支持面的壓力F(或?qū)?/p>

5、掛物的拉力)大于物體的重力,即F=mg+ma.;(2)失重:物體有向下的加速度稱物體處于失重。處于失重的物體對支持面的壓力FN(或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w的重力mg,即FN=mgma,當(dāng)a=g時,F(xiàn)N=0,即物體處于完全失重。6、牛頓定律的適用范圍:(1)只適用于研究慣性系中運(yùn)動與力的關(guān)系,不能用于非慣性系;(2)只適用于解決宏觀物體的低速運(yùn)動問題,不能用來處理高速運(yùn)動問題;(3)只適用于宏觀物體,一般不適用微觀粒子。二、解析典型問題問題1:必須弄清牛頓第二定律的矢量性。300aFNmgFf圖1xyxaxayx例1、如圖1所示,電梯與水平面夾角為300,當(dāng)電梯加速向上運(yùn)動時,人對梯面壓力是其重

6、力的6/5,則人與梯面間的摩擦力是其重力的多少倍?問題2:必須弄清牛頓第二定律的瞬時性。L1L2圖2(a)例2、如圖2(a)所示,一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1、L2的兩根細(xì)線上,L1的一端懸掛在天花板上,與豎直方向夾角為,L2水平拉直,物體處于平衡狀態(tài)?,F(xiàn)將L2線剪斷,求剪斷瞬時物體的加速度。問題3:必須弄清牛頓第二定律的獨(dú)立性。Mm圖3例3、如圖3所示,一個劈形物體M放在固定的斜面上,上表面水平,在水平面上放有光滑小球m,劈形物體從靜止開始釋放,則小球在碰到斜面前的運(yùn)動軌跡是:A沿斜面向下的直線B拋物線C豎直向下的直線D.無規(guī)則的曲線。圖4問題4:必須弄清牛頓第二定律的同體性。例4、一

7、人在井下站在吊臺上,用如圖4所示的定滑輪裝置拉繩把吊臺和自己提升上來。圖中跨過滑輪的兩段繩都認(rèn)為是豎直的且不計摩擦。吊臺的質(zhì)量m=15kg,人的質(zhì)量為M=55kg,起動時吊臺向上的加速度是a=0.2m/s2,求這時人對吊臺的壓力。(g=9.8m/s2)問題5:必須弄清面接觸物體分離的條件及應(yīng)用。圖7例5、一根勁度系數(shù)為k,質(zhì)量不計的輕彈簧,上端固定,下端系一質(zhì)量為m的物體,有一水平板將物體托住,并使彈簧處于自然長度。如圖7所示?,F(xiàn)讓木板由靜止開始以加速度a(ag勻加速向下移動。求經(jīng)過多長時間木板開始與物體分離。F圖8例6、如圖8所示,一個彈簧臺秤的秤盤質(zhì)量和彈簧質(zhì)量都不計,盤內(nèi)放一個物體P處于

8、靜止,P的質(zhì)量m=12kg,彈簧的勁度系數(shù)k=300N/m?,F(xiàn)在給P施加一個豎直向上的力F,使P從靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動,已知在t=0.2s內(nèi)F是變力,在0.2s以后F是恒力,g=10m/s2,則F的最小值是 ,F(xiàn)的最大值是 。F圖9例7、一彈簧秤的秤盤質(zhì)量m1=15kg,盤內(nèi)放一質(zhì)量為m2=105kg的物體P,彈簧質(zhì)量不計,其勁度系數(shù)為k=800N/m,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖9所示。現(xiàn)給P施加一個豎直向上的力F,使P從靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動,已知在最初02s內(nèi)F是變化的,在02s后是恒定的,求F的最大值和最小值各是多少?(g=10m/s2)題6:必須會分析臨界問題。例8、如圖10

9、,在光滑水平面上放著緊靠在一起的兩物體,的質(zhì)量是的2倍,受到向右的恒力B=2N,受到的水平力A=(9-2t)N,(t的單位是s)。從t0開始計時,則:A物體在3s末時刻的加速度是初始時刻的511倍;圖10 Bts后,物體做勻加速直線運(yùn)動; Ct4.5s時,物體的速度為零; Dt4.5s后,的加速度方向相反。aAP450圖11例9、如圖11所示,細(xì)線的一端固定于傾角為450的光滑楔形滑塊A的頂端P處,細(xì)線的另一端拴一質(zhì)量為m的小球。當(dāng)滑塊至少以加速度a= 向左運(yùn)動時,小球?qū)瑝K的壓力等于零,當(dāng)滑塊以a=2g的加速度向左運(yùn)動時,線中拉力T= 。問題7:必須會用整體法和隔離法解題。圖14FmM例10

10、、用質(zhì)量為m、長度為L的繩沿著光滑水平面拉動質(zhì)量為M的物體,在繩的一端所施加的水平拉力為F, 如圖14所示,求:(1)物體與繩的加速度;(2)繩中各處張力的大小(假定繩的質(zhì)量分布均勻,下垂度可忽略不計。)ABLm圖16例11、如圖16所示,AB為一光滑水平橫桿,桿上套一輕環(huán),環(huán)上系一長為L質(zhì)量不計的細(xì)繩,繩的另一端拴一質(zhì)量為m的小球,現(xiàn)將繩拉直,且與AB平行,由靜止釋放小球,則當(dāng)細(xì)繩與AB成角時,小球速度的水平分量和豎直分量的大小各是多少?輕環(huán)移動的距離d是多少?問題8:必須會分析與斜面體有關(guān)的問題。xyV0Mm圖17例12、如圖17所示,水平粗糙的地面上放置一質(zhì)量為M、傾角為的斜面體,斜面體

11、表面也是粗糙的有一質(zhì)量為m的小滑塊以初速度V0由斜面底端滑上斜面上經(jīng)過時間t到達(dá)某處速度為零,在小滑塊上滑過程中斜面體保持不動。求此過程中水平地面對斜面體的摩擦力與支持力各為多大?問題9:必須會分析傳送帶有關(guān)的問題。例13、如圖18所示,某工廠用水平傳送帶傳送零件,設(shè)兩輪子圓心的距離為S,傳送帶與零件間的動摩擦因數(shù)為,傳送帶的速度恒為V,在P點(diǎn)輕放一質(zhì)量為m的零件,并使被傳送到右邊的Q處。設(shè)零件運(yùn)動的后一段與傳送帶之間無滑動,則傳送所需時間為 圖18SPQV ,摩擦力對零件做功為 . A N a1 N f2 B a2 f1 mg mg 圖19圖20(a)(b)例14、如圖19所示,傳送帶與地面

12、的傾角=37,從A到B的長度為16,傳送帶以V0=10m/s的速度逆時針轉(zhuǎn)動。在傳送帶上端無初速的放一個質(zhì)量為0.5的物體,它與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)=0.5,求物體從A運(yùn)動到B所需的時間是多少?(sin37=0.6,cos37=0.8) 問題10:必須會分析求解聯(lián)系的問題。例15、風(fēng)洞實(shí)驗室中可產(chǎn)生水平方向的,大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力?,F(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗室。小球孔徑略大于細(xì)桿直徑。如圖21所示。 (1)當(dāng)桿在水平方向上固定時,調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小,使小球在桿上作勻速運(yùn)動,這時小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的05倍。求小球與桿間的動摩擦因數(shù)。 (2)保持小球所受風(fēng)力不變,使桿與水平方向間夾角為

13、370并固定,則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離S所需時間為多少?(sin370 = 06,cos370 = 08)圖21FGFfFNGFFN1Ff1FFFFF圖22三、警示易錯試題典型錯誤之一:不理解“輕彈簧”的物理含義。例16、(2004年湖北高考理綜試題)如圖22所示,四個完全相同的彈簧都處于水平位置,它們的右端受到大小皆為F的拉力作用,而左端的情況各不相同:中彈簧的左端固定在墻上,中彈簧的左端受大小也為F的拉力作用,中彈簧的左端拴一小物塊,物塊在光滑的桌面上滑動,中彈簧的左端拴一小物塊,物塊在有摩擦的桌面上滑動。若認(rèn)為彈簧的質(zhì)量都為零,以L1、L2、L3 、L4依次表示四個彈簧的伸長量,

14、則有:AL2>L1; B. L4>L3;CL1>L3; D. L2=L4.典型錯誤之二:受力分析漏掉重力。例17、蹦床是運(yùn)動員在一張繃緊的彈性網(wǎng)上蹦跳、翻滾并做各種空中動作的運(yùn)動項目。一個質(zhì)量為60kg的運(yùn)動員,從離水平網(wǎng)面3.2m高處自由下落,著網(wǎng)后沿豎直方向蹦回到離水平網(wǎng)面5.0m高處。已知運(yùn)動員與網(wǎng)接觸的時間為1.2s。若把在這段時間內(nèi)網(wǎng)對運(yùn)動員的作用力當(dāng)作恒力處理,求此力的大小。(g=10m/s2)四、如臨高考測試m圖23m1右左1一個質(zhì)量可忽略不計的降落傘,下面吊一個很輕的彈簧測力計,測力計下面掛一個質(zhì)量為10kg的物體。降落傘在下降過程中受到的空氣阻力為30N,則

15、此過程中測力計的示數(shù)為(取g=10m/s2) A130NB30NC70ND100N2.在汽車中懸線上掛一小球。實(shí)驗表明,當(dāng)做勻變速直線運(yùn)動時,懸線將與豎直方向成某一固定角度。如圖23所示,若在汽車底板上還有一個跟其相對靜止的物體m1,則關(guān)于汽車的運(yùn)動情況和物體m1的受力情況正確的是:A汽車一定向右做加速運(yùn)動; B汽車一定向左做加速運(yùn)動;Cm1除受到重力、底板的支持力作用外,還一定受到向右的摩擦力作用;Dm1除受到重力、底板的支持力作用外,還可能受到向左的摩擦力作用。Mab圖24 3.如圖24所示,一質(zhì)量為M的楔形木塊放在水平桌面上,它的頂角為90°,兩底角為和;a、b為兩個位于斜面上

16、質(zhì)量均為m的小木塊。已知所有接觸面都是光滑的?,F(xiàn)發(fā)現(xiàn)a、b沿斜面下滑,而楔形木塊靜止不動,這時楔形木塊對水平桌面的壓力等于 ( )AMg+mg BMg+2mg CMg+mg(sin+sin) DMg+mg(cos+cos)圖254如圖25所示,一個鐵球從豎立在地面上的輕彈簧正上方某處自由下落,接觸彈簧后將彈簧壓縮。在壓縮的全過程中,彈簧均為彈性形變,那么當(dāng)彈簧的壓縮量最大時:A球所受合力最大,但不一定大于重力值B球的加速度最大,且一定大于重力加速度值C球的加速度最大,有可能小于重力加速度值D球所受彈力最大,且一定大于重力值。5、有一只籮筐盛有幾個西瓜,放在粗糙水平地面上,籮筐與水平地面間的動摩

17、擦因數(shù)為若給籮筐一個水平初速度V0,讓整筐西瓜在水平地面上滑行,則在滑行過程中,籮筐內(nèi)某個質(zhì)量為m的西瓜(未與籮筐接觸)受到周圍的西瓜對它的作用力的大小為:A0 B CDa圖26GFfFNN6、一物體放置在傾角為的斜面上,斜面固定于加速上升的電梯中,加速度為,如圖26所示在物體始終相對于斜面靜止的條件下,下列說法中正確的是A當(dāng)一定時,越大,斜面對物體的正壓力越小B當(dāng)一定時,越大,斜面對物體的摩擦力越大C當(dāng)一定時,越大,斜面對物體的正壓力越小D當(dāng)一定時,越大,斜面對物體的摩擦力越小t/sV/m.s-10246824圖28t/sF/N02468123圖277、放在水平地面上的一物塊,受到方向不變的

18、水平推力F的作用,F(xiàn)的大小與時間t的關(guān)系和物塊速度V與時間t的關(guān)系如圖27、28所示。取重力加速度g=10m/s2.由此兩圖線可以求得物塊的質(zhì)量m和物塊與地面之間的動摩擦因數(shù)分別為:Am=0.5kg,=0.4;B. m=1.5kg,=2/15;C. m=0.5kg,=0.2;D. m=1.0kg,=0.2.8、一航天探測器完成對月球的探測任務(wù)后,在離開月球的過程中,由靜止開始沿著與月球表面成一傾斜角的直線飛行,先加速運(yùn)動,再勻速運(yùn)動探測器通過噴氣而獲得推動力以下關(guān)于噴氣方向的描述中正確的是A探測器加速運(yùn)動時,沿直線向后噴氣 B.探測器加速運(yùn)動時,豎直向下噴氣圖29C.探測器勻速運(yùn)動時,豎直向下噴氣 D.探測器勻

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