二輪復(fù)習(xí)精品學(xué)案導(dǎo)學(xué)案3牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

1、學(xué)案3牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用【考情分析】【考點(diǎn)預(yù)測(cè)】牛頓運(yùn)動(dòng)定律是中學(xué)物理的基礎(chǔ)，更是力學(xué)的核心知識(shí)，在整個(gè)物理學(xué)中占有非常重要的地位，近幾年對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的考查頻率非常高，預(yù)計(jì)在2014年高考中，牛頓運(yùn)動(dòng)定律仍是考查的知識(shí)點(diǎn)之一，將主要考查考生分析問題、應(yīng)用知識(shí)的能力，考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律在動(dòng)力學(xué)綜合問題、電場與磁場中電荷運(yùn)動(dòng)問題、電磁感應(yīng)綜合問題中的應(yīng)用考題1對(duì)瞬態(tài)變化問題的考查例1如圖1所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為m12 kg、m23 kg的物體置于光滑的水平面上，中間用輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)連接，兩個(gè)大小分別為F130 N、F220 N的水平拉力分別作用在m1、m2上，則()圖1A彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是25 NB

2、彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是50 NC在突然撤去力F2 的瞬間，m1的加速度大小為5 m/s2D在突然撤去力F1的瞬間，m1的加速度大小為13 m/s2審題突破在連接體問題中，求加速度一般用整體法，求內(nèi)力要用隔離法，實(shí)際問題中常常是整體法與隔離法相結(jié)合在瞬態(tài)變化問題中，要注意瞬態(tài)變化前物體的受力，并求出各力的大小，然后分析瞬態(tài)變化時(shí)各力的變化，進(jìn)而確定物體的加速度規(guī)律方法牛頓第二定律的表達(dá)式為F合ma，其核心是加速度與合外力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即力的瞬時(shí)變化將導(dǎo)致加速度的瞬時(shí)變化，加速度的變化不需要時(shí)間的積累，加速度和力同時(shí)存在、同時(shí)變化、同時(shí)消失，題目中常伴隨一些諸如“瞬時(shí)”、“突然”、“猛地”等標(biāo)志性詞

3、語在分析瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系時(shí)應(yīng)注意：(1)“輕繩”模型：輕繩的質(zhì)量和重力均可視為零，只能受拉力作用，不能承受壓力，各處受力相等且沿繩子背離受力物體，輕繩一般不可伸長，拉力可以發(fā)生突變(2)“輕質(zhì)彈簧”模型：輕質(zhì)彈簧的質(zhì)量和重力都不計(jì)，既能受拉力作用，也能受壓力作用(橡皮筋除外)，其受力方向與彈簧形變方向相反，因其發(fā)生形變需要一定時(shí)間，故其所受彈力不能發(fā)生突變，但當(dāng)彈簧或橡皮筋被剪斷時(shí)，其所受的彈力立即消失. 突破練習(xí)1 如圖2所示，A、B兩小球分別連在輕繩兩端，B球另一端用彈簧固定在傾角為30°的光滑斜面上A、B兩小球的質(zhì)量分別為mA、mB，重力加速度為g，若不計(jì)彈簧質(zhì)量，在繩被剪斷瞬間，

4、A、B兩球的加速度大小分別為()圖2A都等于 B.和0C.和· D.·和2 如圖3所示，質(zhì)量m1 kg的小球放在光滑水平面上，一水平放置的輕彈簧一端與墻相連，另一端與小球相連，一不可伸長的輕質(zhì)細(xì)繩一端與小球相連，另一端固定在天花板上，細(xì)繩與豎直方向成45°角，此時(shí)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，且水平面對(duì)小球的彈力恰為零取g10 m/s2，則在燒斷輕繩的瞬間，下列說法正確的是()圖3A小球所受合外力為零B小球加速度大小為10 m/s2，方向向左C小球加速度大小為10 m/s2，方向向左D小球所受合外力的方向沿左下方與豎直方向成45°角3 如圖4所示，光滑水平面上放置質(zhì)

5、量分別為m、2m和3m的三個(gè)木塊，其中質(zhì)量為2m和3m的木塊間用一輕彈簧相連，輕彈簧能承受的最大拉力為FT.現(xiàn)用水平拉力F拉質(zhì)量為3m的木塊，使三個(gè)木塊一起加速運(yùn)動(dòng)，則以下說法正確的是()圖4A質(zhì)量為2m的木塊受到四個(gè)力的作用B當(dāng)F逐漸增大到FT時(shí)，輕彈簧剛好被拉斷C當(dāng)F逐漸增大到1.5FT時(shí)，輕彈簧還不會(huì)被拉斷D當(dāng)F撤去瞬間，m所受摩擦力的大小和方向不變考題2對(duì)超重、失重問題的考查例2我國神舟十號(hào)載著三位航天員順利升空，完成任務(wù)后返回艙返回地面圖5為返回艙返回地面的示意圖，假定其過程可簡化為：打開降落傘一段時(shí)間后，整個(gè)裝置勻速下降，為確保安全著陸，需點(diǎn)燃返回艙的緩沖火箭，在火箭噴氣過程中返回

6、艙做減速直線運(yùn)動(dòng)，則()圖5A火箭開始噴氣瞬間傘繩對(duì)返回艙的拉力變小B返回艙在噴氣過程中減速的主要原因是空氣阻力C返回艙在噴氣過程中所受合外力可能做正功D返回艙在噴氣過程中處于失重狀態(tài)規(guī)律方法1 超重和失重的實(shí)質(zhì)物體發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時(shí)，它的重力并沒有發(fā)生變化，而是對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生了變化，發(fā)生超重或失重時(shí)對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?又稱為視重，即我們感覺物體的重力好像發(fā)生了變化2 超重和失重狀態(tài)的判斷如果物體有豎直向上的加速度(或分加速度)時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；如果物體有豎直向下的加速度(或分加速度)時(shí)，物體處于失重狀態(tài)，也就是說超重或失重現(xiàn)象僅與加速度方向有關(guān)，與

7、物體運(yùn)動(dòng)方向、速度大小無關(guān)3 在完全失重狀態(tài)下，一切由于重力產(chǎn)生的現(xiàn)象都會(huì)消失，例如在太空飛行的宇宙飛船中天平不能稱物體的質(zhì)量、水銀氣壓計(jì)不能測(cè)出氣壓、浸沒在液體中的物體不再受浮力作用等4 對(duì)于系統(tǒng)處于超重、失重的判定不能只看某一物體，要綜合分析某一物體的加速運(yùn)動(dòng)會(huì)不會(huì)引起其他物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化，如臺(tái)秤上放一盛水容器，水中一細(xì)線一端拴一木球，另一端拴于盛水容器的底部，剪斷細(xì)線，木球加速上升的同時(shí)有相同體積的水以相同加速度在加速下降，綜合起來臺(tái)秤示數(shù)會(huì)減小突破練習(xí)4 (2013·浙江·19)如圖6所示，總質(zhì)量為460 kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時(shí)的加速度為0.5 m/

8、s2，當(dāng)熱氣球上升到180 m時(shí)，以5 m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g10 m/s2.關(guān)于熱氣球，下列說法正確的是()圖6A所受浮力大小為4 830 NB加速上升過程中所受空氣阻力保持不變C從地面開始上升10 s后的速度大小為5 m/sD以5 m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230 N5 如圖7所示，在一升降機(jī)內(nèi)，一物塊被一輕質(zhì)彈簧緊壓在天花板上，彈簧的下端固定在升降機(jī)的地板上，彈簧保持豎直，在升降機(jī)運(yùn)動(dòng)過程中，物塊未曾離開升降機(jī)的天花板當(dāng)升降機(jī)按如圖所示的vt圖象上行時(shí)，升降機(jī)天花板所受壓力F1和地板所受壓力F2隨時(shí)間變

9、化的定性圖象可能正確的是()圖76 如圖8所示，動(dòng)物園的水平地面上放著一個(gè)質(zhì)量為M的籠子，籠內(nèi)有一只質(zhì)量為m的猴子，當(dāng)猴以某一加速度a沿豎直柱子加速上爬時(shí)，籠子對(duì)地面的壓力為F1；當(dāng)猴以同樣大小的加速度沿豎直柱子加速下滑時(shí)，籠子對(duì)地面的壓力為F2，關(guān)于F1和F2的大小，下列判斷正確的是()圖8AF1F2BF1>(Mm)g，F(xiàn)2<(Mm)gCF1F22(Mm)gDF1F22(Mm)g考題3對(duì)動(dòng)力學(xué)兩類基本問題的考查例3某同學(xué)為了測(cè)定木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)，他用測(cè)速儀研究木塊在斜面上的運(yùn)動(dòng)情況，裝置如圖9甲所示他使木塊以初速度v04 m/s的速度沿傾角30°的斜面上滑，緊接

10、著下滑至出發(fā)點(diǎn)，并同時(shí)開始記錄數(shù)據(jù)，結(jié)果電腦只繪出了木塊從開始上滑至最高點(diǎn)的vt圖線如圖乙所示g取10 m/s2.求：(1)上滑過程中的加速度的大小a1；(2)木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(3)木塊回到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度大小v.圖9點(diǎn)撥提升1 用動(dòng)力學(xué)方法解題時(shí)應(yīng)抓住“兩個(gè)分析”：“受力分析”和“運(yùn)動(dòng)過程分析”；“一個(gè)橋梁”：加速度的求解2 多運(yùn)動(dòng)過程問題要逐一分析每一過程的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況兩個(gè)運(yùn)動(dòng)過程轉(zhuǎn)折點(diǎn)的受力、狀態(tài)的特點(diǎn)，往往是解題的關(guān)鍵突破練習(xí)7 高空跳傘運(yùn)動(dòng)是跳傘者乘飛機(jī)、氣球等航空器或其他器械升至高空后跳下，或者從陡峭的山頂、高地上跳下，如圖10所示在張開降落傘之前可看做是自由落體運(yùn)動(dòng)

11、，開傘后受到的空氣阻力與速度成正比，運(yùn)動(dòng)員減速下降，最后勻速下降，在指定區(qū)域安全著陸從下落時(shí)開始計(jì)時(shí)，在整個(gè)過程中，用v表示運(yùn)動(dòng)員下落的速度，h表示運(yùn)動(dòng)員從初位置開始下落的高度，F(xiàn)表示運(yùn)動(dòng)員受到的合力，Ep表示運(yùn)動(dòng)員的重力勢(shì)能(選地面為零勢(shì)能面)，下列圖象正確的是()圖108 如圖11所示，以速度v0逆時(shí)針勻速運(yùn)動(dòng)的足夠長的傳送帶與水平面的夾角為，現(xiàn)將一個(gè)質(zhì)量為m的小木塊輕輕地放在傳送帶的上端，小木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為(<tan )，則能夠正確地描述小木塊的速度隨時(shí)間變化關(guān)系的圖線是()圖11物理模型一滑塊長木板模型滑塊長木板模型是力學(xué)中常見的物理模型許多實(shí)際問題如木箱在汽車上的滑

12、動(dòng)、滑塊在傳送帶上的滑動(dòng)等都可以簡化成滑塊長木板模型分析該類模型的關(guān)鍵是正確分析滑塊和長木板的受力，分析各自的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，畫出運(yùn)動(dòng)示意圖，找出兩者的位移關(guān)系和時(shí)間、速度關(guān)系例4如圖12甲，質(zhì)量為M1 kg的木板靜止在水平地面上，質(zhì)量為m1 kg、大小可以忽略的鐵塊靜止在木板的右端，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，已知木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)10.1，鐵塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)20.4，取g10 m/s2.現(xiàn)給鐵塊施加一個(gè)水平向左的力F.圖12(1)若力F恒為8 N，經(jīng)1 s鐵塊運(yùn)動(dòng)到木板的左端，求木板的長度L；(2)若力F從零開始逐漸增加，且木板足夠長，試通過分析與計(jì)算，在圖乙中作出鐵塊受到摩擦力

13、Ff隨力F大小變化的圖象題后反思1 對(duì)于滑塊長木板模型，在兩者發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，要畫出兩者運(yùn)動(dòng)的示意圖，找出兩者的位移關(guān)系；2 兩者之間是相對(duì)靜止還是發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，在許多題目中需要判斷，判斷方法：先假設(shè)不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，求共同加速度，然后求兩者不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)所需的相互作用力，并與最大靜摩擦力進(jìn)行比較3 要注意地面對(duì)木板的摩擦力的計(jì)算Ff21(Mm)g，而不是Ff21Mg.例5(15分)如圖13所示，AB段為一半徑R0.2 m的光滑圓弧軌道，EF是一傾角為30°的足夠長的光滑固定斜面，斜面上有一質(zhì)量為0.1 kg的薄木板CD，開始時(shí)薄木板被鎖定一質(zhì)量也為0.1 kg的物塊(圖中未畫出)從

14、A點(diǎn)由靜止開始下滑，通過B點(diǎn)后水平拋出，經(jīng)過一段時(shí)間后恰好以平行于薄木板的方向滑上薄木板，在物塊滑上薄木板的同時(shí)薄木板解除鎖定，下滑過程中某時(shí)刻物塊和薄木板能達(dá)到共同速度已知物塊與薄木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.(g10 m/s2，結(jié)果可保留根號(hào))求：圖13(1)物塊到達(dá)B點(diǎn)時(shí)對(duì)圓弧軌道的壓力；(2)物塊滑上薄木板時(shí)的速度大??；(3)達(dá)到共同速度前物塊下滑的加速度大小及從物塊滑上薄木板至達(dá)到共同速度所用的時(shí)間解析(1)物塊從A到B的過程，由動(dòng)能定理得：mgRmv解得：vB2 m/s在B點(diǎn)由牛頓第二定律得：FNmgm解得：FN3 N由牛頓第三定律得物塊對(duì)軌道的壓力大小為3 N，方向豎直向下(2)設(shè)物塊滑

15、上薄木板的速度為v，則：cos 30°解得：v m/s(3)物塊和薄木板下滑過程中，由牛頓第二定律得：對(duì)物塊：mgsin 30°mgcos 30°ma1對(duì)薄木板：mgsin 30°mgcos 30°ma2設(shè)物塊和薄木板達(dá)到的共同速度為v，則：vva1ta2t解得：t s答案(1)3 N，方向豎直向下(2) m/s(3) s評(píng)分細(xì)則1.第(1)問5分，式各1分式所依據(jù)的物理規(guī)律是動(dòng)能定理，也可寫成機(jī)械能守恒定律，將式直接寫成FNmgm不給分，因?yàn)樵搶懛]有物理依據(jù)沒有明確寫出牛頓第三定律，但寫出“物塊對(duì)軌道的壓力”的同樣給分，若兩者都沒有寫出，扣

16、1分2第(2)問3分，其中式2分，式1分3第(3)問7分，其中三式各2分，式1分若寫成mgcos 30°mgsin 30°ma1，同時(shí)式寫成va1ta2t，同樣給分，兩者不統(tǒng)一的，不給分若式寫成mgsin 30°mgcos 30°ma2，不給分知識(shí)專題練訓(xùn)練3一、單項(xiàng)選擇題1 如圖1所示，運(yùn)動(dòng)員手持網(wǎng)球拍托球沿水平面勻加速直線向前跑，設(shè)球拍和球質(zhì)量分別為M、m，球拍平面和水平面之間的夾角為，球拍與球保持相對(duì)靜止，它們之間的摩擦及空氣阻力不計(jì)，重力加速度為g，則()圖1A運(yùn)動(dòng)員的加速度為gsin B球拍對(duì)球的作用力為C運(yùn)動(dòng)員對(duì)球拍的作用力大小為Mgcos

17、D運(yùn)動(dòng)員對(duì)球拍的作用力斜向前上方，且與水平方向夾角為 2 如圖2甲所示，物體原來靜止在水平地面上，用一水平力F拉物體，在F從0開始逐漸增大的過程中，物體先靜止后做變加速運(yùn)動(dòng)，其加速度a隨外力F變化的圖象如圖乙所示，設(shè)最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，重力加速度g取10 m/s2.根據(jù)題目提供的信息，下列判斷正確的是()圖2A物體的質(zhì)量m2 kgB物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.6C物體與水平面的最大靜摩擦力Ffmax12 ND在F為10 N時(shí)，物體的加速度a2.5 m/s23 如圖3甲所示，兩物體A、B疊放在光滑水平面上，對(duì)物體A施加一水平力F，F(xiàn)t關(guān)系圖象如圖乙所示，兩物體在力F作用下由靜止開始運(yùn)

18、動(dòng)，且始終相對(duì)靜止，則()圖3A兩物體沿直線做往復(fù)運(yùn)動(dòng)B2 s3 s時(shí)間內(nèi)兩物體間的摩擦力逐漸減小C兩物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)DA對(duì)B的摩擦力方向始終與F方向相同4 細(xì)線拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球用固定在墻上的水平輕彈簧支撐，小球與彈簧不粘連，平衡時(shí)細(xì)線與豎直方向的夾角為53°，如圖4所示，已知cos 53°0.6，sin 53°0.8，以下說法中正確的是()圖4A小球靜止時(shí)彈簧的彈力大小為mgB小球靜止時(shí)細(xì)線的拉力大小為mgC細(xì)線燒斷的瞬間小球的加速度為gD快速撤去彈簧的瞬間小球的加速度為g5 如圖5a所示，一長木板靜止放在光滑水平面上，一滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))以水平初

19、速度v0從左端滑上木板，滑塊滑至木板的右端時(shí)恰好與木板相對(duì)靜止已知滑塊在滑動(dòng)過程中所受摩擦力始終不變?nèi)魧⒛景宸殖砷L度和質(zhì)量均相同的甲、乙兩段后，緊挨著靜止放在光滑水平面上，讓滑塊仍以相同的初速度v0由甲的左端滑上木板，如圖b所示則滑塊()圖5A滑到乙板的左端與乙板相對(duì)靜止B滑到乙板中間某一位置與乙板相對(duì)靜止C滑到乙板的右端與乙板相對(duì)靜止D將從乙板的右端滑離6 如圖6所示，靜止在光滑地面上的小車，由光滑的斜面AB和粗糙的平面BC組成(它們?cè)贐處平滑連接)，小車右側(cè)與豎直墻壁之間連接著一個(gè)力傳感器，當(dāng)傳感器受壓時(shí)，其示數(shù)為正值，當(dāng)傳感器被拉時(shí)，其示數(shù)為負(fù)值一個(gè)小滑塊從小車A點(diǎn)由靜止開始下滑至C點(diǎn)的

20、過程中，傳感器記錄到的力F隨時(shí)間t的關(guān)系圖中可能正確的是()圖6二、多項(xiàng)選擇題7 如圖7所示，一質(zhì)量為m的滑塊以初速度v0從固定斜面的底端沿斜面向上滑動(dòng)一段距離后，又沿斜面向下滑回到斜面底端，若滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，則此過程中以下說法正確的是()圖7A向上和向下滑動(dòng)過程的摩擦力大小都等于mgcos B滑塊在最高點(diǎn)時(shí)速度為零，所以加速度也等于零C向下滑動(dòng)過程的加速度大于向上滑動(dòng)過程的加速度D向上滑動(dòng)過程的時(shí)間小于向下滑動(dòng)過程的時(shí)間8 如圖8所示，水平傳送帶兩邊分別是與傳送帶等高的光滑水平地面A、B，初速度大小為v1的小物塊從與傳送帶相接的地面A滑上傳送帶，當(dāng)繃緊的水平傳送帶處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，

21、小物塊恰好可以運(yùn)動(dòng)到傳送帶的中點(diǎn)，如果傳送帶以恒定速率v2(v22v1)運(yùn)行，若從小物塊滑上傳送帶開始計(jì)時(shí)，則小物塊運(yùn)動(dòng)的vt圖象(以地面為參考系)可能是()圖8三、非選擇題9水平桌面上放著質(zhì)量m13 kg的木板A，木板A上放著一個(gè)質(zhì)量為m22 kg的滑塊B，如圖10所示開始時(shí)，用手固定木板A使它不動(dòng)，在滑塊B上施加一個(gè)水平向右的力，從而使滑塊B以v00.6 m/s的速度在木板A上勻速滑動(dòng)當(dāng)滑塊B與木板A右端相距L1 m時(shí)立刻放開木板A，同時(shí)撤去水平向右的力，已知木板A與滑塊B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為10.05，木板A與桌面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為20.01.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，取g10 m/s2，求：圖10(1)通過計(jì)算判斷放開木板A后，木板A是否會(huì)在桌面上滑動(dòng)；(2)求放開木板A后，B在木板A上滑行的距離；(3)求