牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用專題

1、專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題瞬時(shí)問題 超重失重問題動(dòng)力學(xué)問題 兩個(gè)常見模型本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3【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，高考中對(duì)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的考查頻率非常高， 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(chǎng)與磁場(chǎng)中電荷運(yùn)動(dòng)問題、電磁感應(yīng)綜合問題中的應(yīng)用本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二

2、學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3圖圖2 本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3圖圖5 圖圖5 本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3突破練習(xí)2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/s2， 當(dāng)熱氣球上升到 180 m 時(shí)， 以5

3、 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()A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 N圖圖6 本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案33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

4、；當(dāng)猴以同樣大小的加速度沿豎直柱子加圖 8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()AF1F2BF1(Mm)g，F(xiàn)2(Mm)gCF1F22(Mm)gDF1F22(Mm)g本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3圖圖10 本學(xué)案欄目開關(guān)本

5、學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3圖圖11 本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3物理模型一：滑塊長(zhǎng)木板模型滑塊長(zhǎng)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動(dòng)、滑塊在傳送帶上的滑動(dòng)等都可以簡(jiǎn)化成滑塊長(zhǎng)木板模型分析該類模型的關(guān)鍵是正確分析滑塊和長(zhǎng)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)系本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)

6、專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3本學(xué)案欄目開關(guān)本學(xué)案欄目開關(guān)專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 “ “傳送帶類問題傳送帶類問題”是以真實(shí)物理現(xiàn)象為依據(jù)的問是以真實(shí)物理現(xiàn)象為依據(jù)的問題題, ,它既能訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維它既能訓(xùn)練學(xué)生的科學(xué)思維, ,又能聯(lián)系科學(xué)、生又能聯(lián)系科學(xué)、生產(chǎn)和生活實(shí)際產(chǎn)和生活實(shí)際, ,因而這種類型題具有生命力因而這種類型題具有生命力, ,當(dāng)然也當(dāng)然也是高考命題專家所關(guān)注的問題是高考命題專家所關(guān)注的問題. .由于由于“傳送帶類問題傳送帶類問

7、題”在高考考綱范圍內(nèi)屬于涉及力、運(yùn)動(dòng)、能量等比較在高考考綱范圍內(nèi)屬于涉及力、運(yùn)動(dòng)、能量等比較綜合的一種常見的模型綜合的一種常見的模型, ,所以是歷年來高考試題考查所以是歷年來高考試題考查的熱點(diǎn)的熱點(diǎn). .學(xué)生對(duì)這類問題做答的得分率低學(xué)生對(duì)這類問題做答的得分率低. .物理模型二：物理模型二：傳送帶類問題傳送帶類問題專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 1. 1.知識(shí)概要與方法歸納知識(shí)概要與方法歸納 “ “傳送帶類問題傳送帶類問題”分水平、傾斜兩種分水平、傾斜兩種; ;按轉(zhuǎn)向分按轉(zhuǎn)向分順時(shí)針、逆時(shí)針兩種順時(shí)針、逆時(shí)針兩種. . 受力和運(yùn)動(dòng)分析受力和運(yùn)動(dòng)分析受力分析中的摩擦力突變受力分析中的摩擦力突變( (大小

8、、方向大小、方向)發(fā)生在發(fā)生在v v物物與與v v帶帶相同的時(shí)刻相同的時(shí)刻; ;運(yùn)動(dòng)分析中的速度變化運(yùn)動(dòng)分析中的速度變化相相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向和對(duì)地速度變化對(duì)運(yùn)動(dòng)方向和對(duì)地速度變化. . 分析關(guān)鍵是分析關(guān)鍵是:(1):(1)v v物物、v v帶帶的大小方向的大小方向;(2);(2)mgmgsinsin與與F Ff f的大小與方向的大小與方向. .專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 2. 2.典型例題與規(guī)律總結(jié)典型例題與規(guī)律總結(jié) (1)(1)水平放置運(yùn)行的傳送帶水平放置運(yùn)行的傳送帶 處理水平放置的傳送帶問題處理水平放置的傳送帶問題, ,首先應(yīng)對(duì)放在傳送首先應(yīng)對(duì)放在傳送帶上的物體進(jìn)行受力分析帶上的物體進(jìn)行受力分析,

9、 ,分清物體所受摩擦力是阻分清物體所受摩擦力是阻力還是動(dòng)力力還是動(dòng)力; ;然后對(duì)物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析然后對(duì)物體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析, ,即對(duì)靜即對(duì)靜態(tài)態(tài)動(dòng)態(tài)動(dòng)態(tài)終態(tài)進(jìn)行分析和判斷終態(tài)進(jìn)行分析和判斷, ,對(duì)其全過程作出合對(duì)其全過程作出合理分析、推論理分析、推論, ,進(jìn)而采用有關(guān)物理規(guī)律求解進(jìn)而采用有關(guān)物理規(guī)律求解. .這類問這類問題可分為題可分為: :運(yùn)動(dòng)學(xué)型運(yùn)動(dòng)學(xué)型; ;動(dòng)力學(xué)型動(dòng)力學(xué)型; ;能量守恒型能量守恒型; ;圖象型圖象型. .專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 例例5 5 如圖如圖7 7所示所示, ,質(zhì)量為質(zhì)量為m m的物體從離傳送帶高的物體從離傳送帶高為為H H處沿光滑圓弧軌道下滑處沿光滑圓弧軌

10、道下滑, ,水平進(jìn)入長(zhǎng)為水平進(jìn)入長(zhǎng)為L(zhǎng) L的靜止的的靜止的傳送帶傳送帶, ,之后落在水平地面的之后落在水平地面的Q Q點(diǎn)點(diǎn). .已知物體與傳送帶已知物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為間的動(dòng)摩擦因數(shù)為, ,則當(dāng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)則當(dāng)傳送帶轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,物體仍以物體仍以上述方式滑下上述方式滑下, ,將落在將落在Q Q點(diǎn)的左邊還是右邊？點(diǎn)的左邊還是右邊？圖圖 7 7 專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 解析解析 物體從物體從P P點(diǎn)落下點(diǎn)落下, ,設(shè)水平進(jìn)入傳送帶的速設(shè)水平進(jìn)入傳送帶的速度為度為v v0 0, ,則由機(jī)械能守恒定律得則由機(jī)械能守恒定律得 mgHmgH= = (1) (1)當(dāng)傳送帶靜止時(shí)當(dāng)傳送帶靜止時(shí), ,分

11、析物體在傳送帶上的受力分析物體在傳送帶上的受力, ,可知物體做勻減速運(yùn)動(dòng)可知物體做勻減速運(yùn)動(dòng), ,a a= =mgmg/ /m m= =g g. .物體離開傳物體離開傳送帶時(shí)的速度為送帶時(shí)的速度為v vt t= ,= ,隨后做平拋運(yùn)動(dòng)而落隨后做平拋運(yùn)動(dòng)而落在在Q Q點(diǎn)點(diǎn). . (2) (2)當(dāng)傳送帶逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)當(dāng)傳送帶逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,物體的受力情況物體的受力情況與傳送帶靜止時(shí)相同與傳送帶靜止時(shí)相同, ,因而物體離開傳送帶時(shí)的速度因而物體離開傳送帶時(shí)的速度仍為仍為v vt t= ,= ,隨后做平拋運(yùn)動(dòng)而仍落在隨后做平拋運(yùn)動(dòng)而仍落在Q Q點(diǎn)點(diǎn).(.(當(dāng)當(dāng) 2 2gLgL時(shí)時(shí), ,物體將不

12、能滑出傳送帶而被傳物體將不能滑出傳送帶而被傳送帶送回送帶送回, ,顯然不符合題意顯然不符合題意, ,舍去舍去.).)2021mgL220gL22020專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 (3) (3)當(dāng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)當(dāng)傳送帶順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí), ,可能出現(xiàn)五種情況可能出現(xiàn)五種情況: : 當(dāng)傳送帶的速度當(dāng)傳送帶的速度v v帶帶較大時(shí)較大時(shí), ,v v帶帶則分析物體在傳送帶上的受力可知?jiǎng)t分析物體在傳送帶上的受力可知, ,物體一直做勻加物體一直做勻加速運(yùn)動(dòng)速運(yùn)動(dòng), ,離開傳送帶時(shí)的速度為離開傳送帶時(shí)的速度為 v v= = v vt t= = 因而將落在因而將落在Q Q點(diǎn)的右邊點(diǎn)的右邊. . 當(dāng)傳送帶的速度當(dāng)傳送

13、帶的速度v v帶較小時(shí)帶較小時(shí), ,v v帶帶則分析物體在傳送帶上的受力可知?jiǎng)t分析物體在傳送帶上的受力可知, ,物體一直做勻減速物體一直做勻減速運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng), ,離開傳送帶時(shí)的速度為離開傳送帶時(shí)的速度為v vt t= =因而仍將落在因而仍將落在Q Q點(diǎn)點(diǎn). .gL220,220gL,220gLgL220,220gL專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 當(dāng)傳送帶的速度當(dāng)傳送帶的速度 v v帶帶 , ,則分則分析物體在傳送帶上的受力可知析物體在傳送帶上的受力可知, ,物體將在傳送帶上先做物體將在傳送帶上先做勻加速運(yùn)動(dòng)勻加速運(yùn)動(dòng), ,后做勻速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng), ,離開傳送帶時(shí)的速度離開傳送帶時(shí)的速度v vt t 因

14、而將落在因而將落在Q Q點(diǎn)右邊點(diǎn)右邊. . 當(dāng)傳送帶的速度當(dāng)傳送帶的速度 v v帶帶 時(shí)時(shí), ,則分則分析物體在傳送帶上的受力可知析物體在傳送帶上的受力可知, ,物體將在傳送帶上先物體將在傳送帶上先做勻減速運(yùn)動(dòng)做勻減速運(yùn)動(dòng), ,后做勻速運(yùn)動(dòng)后做勻速運(yùn)動(dòng), ,離開傳送帶時(shí)的速度離開傳送帶時(shí)的速度v vt t , ,因而將落在因而將落在Q Q點(diǎn)右邊點(diǎn)右邊. .gL220gH2,220gLgH2gL220gL220專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 當(dāng)傳送帶的速度當(dāng)傳送帶的速度v v帶帶= = 時(shí)時(shí), ,則物體在傳送帶則物體在傳送帶上不受摩擦力的作用而做勻速運(yùn)動(dòng)上不受摩擦力的作用而做勻速運(yùn)動(dòng), ,故將落在故將

15、落在Q Q點(diǎn)的點(diǎn)的右邊右邊. . 綜上所述綜上所述: :當(dāng)傳送帶的速度當(dāng)傳送帶的速度v v帶帶 時(shí)時(shí), ,物體仍落在物體仍落在Q Q點(diǎn)點(diǎn); ;當(dāng)傳送帶的速度當(dāng)傳送帶的速度v v帶帶 時(shí)時(shí), ,物體將落在物體將落在Q Q點(diǎn)的右邊點(diǎn)的右邊. .答案答案 見解析見解析gH2gLv220gLv220專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 (2) (2)傾斜放置運(yùn)行的傳送帶傾斜放置運(yùn)行的傳送帶 這種傳送帶是指兩皮帶輪等大這種傳送帶是指兩皮帶輪等大, ,軸心共面但不在軸心共面但不在同一水平線上同一水平線上( (不等高不等高),),傳送帶將物體在斜面上傳送傳送帶將物體在斜面上傳送的裝置的裝置. .處理這類問題處理這類問題

16、, ,同樣是先對(duì)物體進(jìn)行受力分同樣是先對(duì)物體進(jìn)行受力分析析, ,再判斷摩擦力的方向是解題關(guān)鍵再判斷摩擦力的方向是解題關(guān)鍵, ,正確理解題意正確理解題意和挖掘題中隱含條件是解決這類問題的突破口和挖掘題中隱含條件是解決這類問題的突破口. .這類這類問題通常分為問題通常分為: :運(yùn)動(dòng)學(xué)型運(yùn)動(dòng)學(xué)型; ;動(dòng)力學(xué)型動(dòng)力學(xué)型; ;能量守恒型能量守恒型. .專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 【例例8 8】如圖如圖8 8所示所示, ,傳送帶與水平面?zhèn)魉蛶c水平面夾角為夾角為3737, ,并以并以v v=10 m/s=10 m/s運(yùn)行運(yùn)行, ,在傳送帶在傳送帶的的A A端輕輕放一個(gè)小物體端輕輕放一個(gè)小物體, ,物體與傳送

17、帶物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.5,=0.5,ABAB長(zhǎng)長(zhǎng)1616米米, ,求以下兩種情況下物體從求以下兩種情況下物體從A A到到B B所用的時(shí)間所用的時(shí)間. . (1) (1)傳送帶順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)傳送帶順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng). . (2) (2)傳送帶逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)傳送帶逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng). .圖圖 8 8專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 解析解析 (1)(1)傳送帶順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受力如題圖傳送帶順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)受力如題圖所示所示: : mgmgsinsin- -mgmgcoscos= =mama a a= =g gsinsin- -gcosgcos=2 m/s=2 m/s2 2 x x= = atat2 2 t t= =4 s.= =4 s. (2) (2)傳送帶逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)傳送帶逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng), ,物體受力如圖物體受力如圖: :開始摩擦力方向沿傳送帶向下開始摩擦力方向沿傳送帶向下, ,向下勻加速運(yùn)動(dòng)向下勻加速運(yùn)動(dòng) a a= =g gsin 37sin 37+ +g gcos 37cos 37=10 =10 m/sm/s2 2 t t1 1= =v v/ /a a=1 =1 s s21s21622ax專題專題二二 學(xué)案學(xué)案3 x x1 1= = atat2 2=5 m=5 m x x2 2=11 m=11 m 1 1秒后秒后, ,速度達(dá)到速度達(dá)到10 m/s,