高中物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律整體隔離練習(xí)新人教版必修1

1、整體法與隔離法整體法隔離法應(yīng)用【例7】如圖所示三個(gè)物體質(zhì)量分別為 ml、m2、m3,帶有滑輪的物體放在光滑水平面上, 滑輪和所有觸處的摩擦及純的質(zhì)量均不計(jì)，為使三個(gè)物體無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，則水平推力F解析：對(duì)m2豎直方向合力為零，所以T=m2g,對(duì)mi水平方向只受 繩拉力T作用。所以a=T/m1=m2g/m1,由于三者加速度一樣，所以F= （ ml 十 m2 十 m3） a=（mi十 m2十 m3） m2g/mi15.水平面上有帶圓弧形凸起的長方形木塊 A,木塊A上的物體B用繞過凸起的輕繩與物體 C相連，B與凸起之間的純是水平的。用一水平向左的拉力 F作用在物體B上，恰使物體A、B、 C保持相對(duì)靜止，

2、如圖，已知物體 A、B、C的質(zhì)量均為m重力加速度為g,不計(jì)所有的摩擦，則拉力F應(yīng)為多大?解：設(shè)純中張力為T, A、B、C共同的加速度為a,與C相連部分的繩與豎直線夾角為a, 由牛頓運(yùn)動(dòng)定律，對(duì) A、B、C組成的整體有： TOC o 1-5 h z F =3ma對(duì)B有 F -T = ma對(duì)C有F cosa =mgF sin 口 = ma聯(lián)立式解得T = 2ma聯(lián)立式解得T2 = m2 (a2 + g2)聯(lián)立式解得聯(lián)立式解得例10、用質(zhì)量為m長度為L的繩沿著光滑水平面拉動(dòng)質(zhì)量為 M的物體，在純的一端所 施加的水平拉力為F,如圖14所示，求：（1）物體與純的加速度；圖14（2）純中各處張力的大?。?/p>

3、定純的質(zhì)量分布均勻，下垂度可 忽略不計(jì)。）分析與解：(1)以物體和純整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得:F= (M+m) a,解得 a=F/(M+m).(2)以物體和靠近物體x長的純?yōu)檠芯繉?duì)象，如圖15所示根據(jù)牛頓第二定律可得：Fx=(M+mx/L)a=(M+ m x)L M由此式可以看出：繩中各處張力的大小是不同的，當(dāng)純施于物體M的力的大小為-F oF.mx=0 時(shí),M1.如圖所示,mi=2kg, m2=3kg連接的細(xì)繩僅能承受1N的拉力，桌面水平光滑，為了使細(xì)純不 斷而又使它們能一起獲得最大加速度，則可施加的水平力F的最大值和方向是()A.向右，作用在 B.向右，作用在 C.向左，作用在

4、 D.向左，作用在m2上，m2 上，F(xiàn)=2.5Nm1上,m1 上，F(xiàn)=2.5NM m解：若水平力耳的方向向左，由牛頓第二定律.對(duì)整體 Fj=f舊47HtM J j wjj , T=m1nl巧=吆5占若水平力心的方向向右，由牛頓第二定律, 對(duì)整體(+舊J叫對(duì)叫口用此五二叫+“丁 =工$ n01 、% =不! Y-尸向右，作用在J丐匕F=2.5N【例2】如圖所示，長方體物塊 A疊放在長方體物塊B上，B置于光滑水平面上.A、B質(zhì) 量分別為mA=6kg , mB=2kg, A、B之間動(dòng)摩擦因數(shù) k0.2,開始時(shí)F=10N,此后逐漸增加， 在增大到45N的過程中，則()A.當(dāng)拉力Fn#對(duì)人的摩擦力向右，

5、對(duì)人F-f=ma 解得 f=,m M若Mn#對(duì)人的摩擦力向左，對(duì)人m - MF+f=ma 解得 f=,m M若M=n#對(duì)人的摩擦力為05.某同學(xué)欲用如圖所示的裝置來驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。P、Q為記錄重物A運(yùn)動(dòng)情況的兩個(gè)光電門。A、B為兩重物，用跨過滑輪的細(xì)線連接，其中 mA = 2kg,細(xì)線、滑 背, 輪質(zhì)量以及摩擦均可不計(jì)。為了保證無論 B物體質(zhì)量多大，實(shí)驗(yàn)都能順利 口F進(jìn)行，該同學(xué)應(yīng)選用抗拉能力至少是多大的繩索(L)來懸掛滑輪？(g取 B *10m/s2)()A. 150NB. 80NC. 40N20N解： m -=111(1承1若日物體質(zhì)量很大,若占物體質(zhì)量略大于2%, + )H&，MNd

6、FLiL2=LiD,由于A、B質(zhì)量關(guān)系未知，故無法確定 Li、L2的大小關(guān)系解析：利用整體法和隔離法，分別對(duì) AB整體和物體B分別由牛頓第二定律列式求解， 即得C選項(xiàng)正確。本題容易錯(cuò)選 A或C,草率地認(rèn)為A、B置于粗糙水平面上時(shí)要受到摩擦 力的作用，力F的大小不變，因此L2應(yīng)該短一些，或認(rèn)為由于 A、B質(zhì)量關(guān)系未知，故Li、 L2的大小關(guān)系無法確定。答案：C題后反思：本題涉及到胡克定律、滑動(dòng)摩擦力、牛頓第二定律等。從考查方法的角度看， 本題重在考查考生對(duì)整體法和隔離法的應(yīng)用，屬于2級(jí)要求。對(duì)胡克定律、摩擦力的考查在近年高考中屢屢出現(xiàn)，并可與其他知識(shí)相結(jié)合，變化靈活，體現(xiàn)對(duì)考生能力的考查?！纠?

7、】如圖，兩個(gè)質(zhì)量相同的物體 mA、mB緊靠在一起放在光滑的水平面上如果它們分別受 到水平推力Fi和F2,且FiF2,則mA施于mB的作用力大小為mBFj+ mAFg) /2 (mB+mA)FiF2【例4】如圖所示，A,B并排緊貼著放在光滑的水平面上，用水平力Fi ,F2同時(shí)推A和B.如Fi=10N, F2=6N, mA0, m0,由此可知(m B - m A)fi .(m b - m a )由式可推出N8 N.綜上分析得8 NN F斛析：先確止岫界值，即剛好使 A、B發(fā)生相對(duì)泊動(dòng)的F值。當(dāng)A、sJuhwwjL；B間的靜摩擦力達(dá)到5N時(shí)，既可以認(rèn)為它們?nèi)匀槐３窒鄬?duì)靜止，有共同的加速度，又可以認(rèn)為

8、它們間已經(jīng)發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，A在滑動(dòng)摩擦力作用下加速運(yùn)動(dòng)。這時(shí)以A為對(duì)象得到a =5m/s2;再以A、B系統(tǒng)為對(duì)象得到 F = (mA+mB)a =15N(1)當(dāng) F=10N15N時(shí)，A、B間一定發(fā)生了相對(duì)滑動(dòng)，用質(zhì)點(diǎn)組牛頓第二定律列方程：F =mAaA+mBaB,而 a a =5m/s2,于是可以得到 a b =7.5m/s2.質(zhì)量分別為10kg和20kg的物體A和B,疊放在水平面上，如圖 11,AB間的最大靜摩擦力為 10N,B與水平面間的摩擦系數(shù)L0.5，以2 F作用于B使AB 一同加速運(yùn)動(dòng)，則力FEf F滿足： (g=10m/s2)。 B 圖1110.如圖5所示，物體A和B疊放在光滑水平

9、面上，在水平拉力F1=10 N, F2=12 N的作用下一起加速運(yùn)動(dòng)，物體A和B保持相對(duì)靜止.若 may=4 kg, 為()f1向左，f2向右，大小都等于 1.2 Nf1向右，f2向左，大小都等于 1.2 NC.力向左，大小為2 N, f2為零D. f2向右，大小為 3 N, f1為零mB=6 kg ,則A與B所受的摩擦力f1和f2的大小和方向777777777777-圖53.如圖l所示, 人的加速度為F小車和人的總質(zhì)量為 M,人用力F拉繩.若不計(jì)繩和滑輪質(zhì)量，不計(jì)一切摩擦，則車和A.C.2M FMDB. 02FD. M【例8】如圖所示，質(zhì)量為M的木箱放在水平面上，木箱中的立桿上套著一個(gè)質(zhì)量為

10、 的小球，開始時(shí)小球在桿的頂端，由靜止釋放后，小球沿桿下滑的加速度為重力加速度的即a=1g,則小球在下滑的過程中，木箱對(duì)地面的壓力為多少? 2命題意圖：考查對(duì)牛頓第二定律的理解運(yùn)用能力及靈活選取研究對(duì)象的能力.B級(jí)要求.錯(cuò)解分析：（1）部分考生習(xí)慣于具有相同加速度連接體問題演練，對(duì)于動(dòng)一靜”連續(xù)體問題難以對(duì)其隔離，列出正確方程.（2）思維缺乏創(chuàng)新，對(duì)整體法列出的方程感到疑惑解題方法與技巧:解法一：（隔離法）木箱與小球沒有共同加速度，所以須用隔離法取小球m為研究對(duì)象,受重力mg、摩擦力Ff,如圖2-4,據(jù)牛頓第二定律得:mg-Ff=ma取木箱M為研究對(duì)象,受重力 Mg、地面支持力Fn及小球給予的

11、摩擦力Ff如圖.據(jù)物體平衡條件得:Fn -Ff -Mg=0且 Ff=Ff由式得FN=2Mm一g由牛頓第三定律知，木箱對(duì)地面的壓力大小為2M mFn Fn = 2解法二：(整體法)對(duì)于動(dòng)一靜”連接體，也可選取整體為研究對(duì)象，依牛頓第二定律列式:(mg+Mg) -FN = ma+MK 02M m故木箱所受支持力：FN= 2 g,由牛頓第三定律知:2M m木箱對(duì)地面壓力FN =FN= 2 g.1、連接體的求解方法【例5】如圖所示，等臂天平左端掛一質(zhì)量不計(jì)的光滑定滑輪，跨過滑輪的輕繩，兩端各拴一物體A和B.已知物體B的質(zhì)量mB=3kg,欲使天平平衡，物體 C的質(zhì)量可能為()A. 3 kg ； B. 9

12、 kg； C. 12 kg ； D. 15 kg解：設(shè)繩的拉力為T,對(duì)物體A,B,分別由牛頓第二定律有mBg T=mBa,T mAg=mAa.由式得T = 2mAmB g ;對(duì)物體C,由平衡條件有m,g=2T= 4mAmB gmB mAmB mA當(dāng)mA-0時(shí)，有 mC=0當(dāng) mA-0cW,有 mC=4mB=12 kgd得0mC12kg；,故選項(xiàng)A、B正確“利用區(qū)間解選擇題”，對(duì)有些物理選擇題，若能夠相應(yīng)的物理規(guī)律，確定出所求物理量 的取值范反復(fù)推論便可迅速求解，這是一種重復(fù)的解題方法：【例1】如圖所示，在長l=1m,質(zhì)量為mB=30kg的車廂B內(nèi)的右壁處，放上一個(gè)質(zhì)量mA= 20kg 的小物體

13、A (可視為質(zhì)點(diǎn))，對(duì)車廂B施加一水平向右的恒力F,且F=120N,使之從靜止開 始運(yùn)動(dòng)。測(cè)得車廂B在最初2.0s內(nèi)移動(dòng)s=5.0m,且這段時(shí)間內(nèi)小物塊未與車廂壁發(fā)生過碰撞。 假設(shè)車廂與地面間的摩擦忽略不計(jì)。小物塊與車廂壁之間的碰撞無機(jī)械能損失。(1)試計(jì)算判斷A、B之間在2.0s內(nèi)是否發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)。(2)求2.8s末A、B的速度大小?！纠?】如圖所示，一個(gè)質(zhì)量為 M的長方形木板B放在光滑水平地面上，在其右端放一個(gè)質(zhì)量為 m的小木塊A, mV2,且物體與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同,Fi=F2,且 MiM2Fi=F2,且 MiF2,且 Mi = M2Fi1)。斷開輕純，棒和 中 環(huán)自由下落。假設(shè)棒

14、足夠長，與地面發(fā)生碰撞時(shí)，觸地時(shí)間極短，無動(dòng)能損失。棒在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中始終保持豎直，空氣阻力不計(jì)。求：(1)棒第一次與地面碰撞彈起上升過程中，環(huán)的加速度。(2)從斷開輕繩到棒與地面第二次碰撞的瞬間，棒運(yùn)動(dòng)的路程S。.離子推進(jìn)器是新一代航天動(dòng)力裝置，可用于衛(wèi)星姿態(tài)控制和軌道修正。推進(jìn)劑從圖中P處注入，在A處電離出正離子，BC之間加有恒定電壓，正離子進(jìn)入 B時(shí)的速度忽略不計(jì)， 經(jīng)加速后形成電流為I的離子束后噴出。已知推進(jìn)器獲得的推力為F,單位時(shí)間內(nèi)噴出的離子質(zhì)量為J。為研究問題方便，假定離子推進(jìn)器在太空中飛行時(shí)不受其他外力，忽略推進(jìn)器 運(yùn)動(dòng)速度。(1)求加在BC間的電壓U;(2)為使離子推進(jìn)器正常

15、運(yùn)行，必須在出口 D處向正離子束注入電子，試解釋其原因。例題解答:ABD【例11【分析】（1）根據(jù)題目的描述，無法立即得出兩者是否相對(duì)滑動(dòng)。根據(jù)車廂2s內(nèi)前進(jìn)的距離可得出它的加速度，假設(shè)兩者不滑動(dòng)，可以根據(jù)牛頓第二定律求出共同加速度進(jìn)行比較?！窘獯稹浚?）設(shè)2.0s內(nèi)車廂的加速度aB,車廂的位移為s, 1根據(jù)包移公式s =-aBt , aB aB 2 2.5m/s假設(shè)兩者相對(duì)靜止，本!據(jù)牛頓第二定律 F =（mA +mB）a ,得共同加速度a = 2.4m/s2因?yàn)閍2.8s,所以AB在2.8s時(shí)未碰撞，由速度公式可得A、B速度大?。簐A = aAt =6.3m/svB =aBt =7m/s【

16、例2】【分析】（1）以地為參考系，A向左做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度減為零時(shí)，小木塊 A就到達(dá)了最遠(yuǎn) 處?！窘獯稹繉?duì)于A,根據(jù)牛頓第二定律得：f = maA由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：02 -V； =2HaSa由了 公式：0 =V0 - 3ati2由解得：Sa =m曳；由解得i =防 2ff【分析】(2)以地為參考系，A向左做減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速率減為零時(shí)，小木塊 A就到達(dá)了最遠(yuǎn) 處。但此時(shí)B仍向右做減速運(yùn)動(dòng)，A將反向加速運(yùn)動(dòng)，此時(shí)A的速率小于B的速率，相對(duì)于 B, A仍向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩者速率相同時(shí)，達(dá)到了木板的最遠(yuǎn)處?！窘獯稹?TOC o 1-5 h z 對(duì)于B,根據(jù)牛頓第二定律得：f =MaB設(shè)經(jīng)過時(shí)間t, A速度為va

17、,由速度公式：Va=v0aAt設(shè)經(jīng)過時(shí)間t, B速度為vb,由速度公式：Vb=v。aBt兩者速度相等，有Va=-Vb,解得所用時(shí)間為t2Mm 2v0M m f2B向右的距離為Sb =V0t-aBt22A向左的距離為Sa =V0t- aAt2相對(duì)于木板，A向左的最大距離為s = Sa +Sb = m- f M m【例3【分析】C在A上向右運(yùn)動(dòng)，A、B是否運(yùn)動(dòng)還要判定；最終要求在 B上恰好不掉下來，C 在A上就撤去力F還是在B上撤去力也要判定。【解答】C給A向右的摩擦力fc = 1 me g = 5N地面給A的最大靜摩擦力fA =N2(mC +mA)g =7.5N因?yàn)閒Afc, A、B靜止不動(dòng)，C

18、向右加速運(yùn)動(dòng)設(shè)C剛到B上時(shí)的速度為Vi,此時(shí)F已停止作用于C,C的加速度為aC = = N1g =5m/s2mCf- - f 5-3 cB的加速度為 aB = 2m/smB1經(jīng)過時(shí)間t兩者速度相同v1-aCt = aBtC恰好不掉下，兩者位移關(guān)系vt-1act2 = 1aBt2 + L22解得 v1 K、：7m/s2設(shè)F作用在C上時(shí)，C在A上運(yùn)動(dòng)的距離為S,由動(dòng)能定律得2 jFS - fC LmCv1 解得 S=0.3m此過程中C的加速度為aC =-=15m/s2 mC此過程中加速時(shí)間為ti,由位移公式snct；得ti=0.2s. 2練習(xí)答案：BD令xi表示未加F時(shí)彈簧的壓縮量，由胡克定律和牛

19、頓定律可知 TOC o 1-5 h z mAgsin -kx1 =0令X2表示B剛要離開C時(shí)彈簧的伸長量，a表示此時(shí)A的加速度，由胡克定律和牛頓定律 可知kx2 mBgsin =0FmAgsin &kx2=mAa由式可得a=F -gsin0-mBgsin6mAmA由題意 d=x1+x2由式可得d = mA +mB gsin ek汽車沿傾斜車道作勻減速運(yùn)動(dòng)，有：J- ： F表示剎車時(shí)的阻力，由牛頓第二定律得：尸-（竭+啊由巾（竭+均）口2sina- - = 0.02式中：，一設(shè)剎車過程中地面作用于汽車的阻力為 f,依題意得：一 I用fN表示拖車作用汽車的力，對(duì)汽車應(yīng)用牛頓第二定律得：聯(lián)立以上各式

20、解得：-一八,+ _ 一，一、： 一二當(dāng)木版勻速時(shí)有：F=f1 二仙Mg在木版上放鐵塊后：f2= ii (Mg+mg)又 f2-F=Ma小鐵塊在木板上滑行過程有：V0t-(at -C 的包移 sC =vt + aCt2 = 4.375m v 12AB 的包移 sAB =vt +-aABt2 = 3.125m 22Sc -aAB 2L，所以C與AB速度相同前就掉下來了。7.Vi = 2明廠v2,2moqU m0(m0 m). m (m0 m)8.(1)設(shè)棒第一次上升過程中，環(huán)的加速度為 a環(huán)由牛頓第二定律 kmg mg ma環(huán)得 a環(huán)=(k-1) g,方向豎直向上(2)設(shè)以地面為零勢(shì)能面，向上為

21、正方向，棒第一次落地的速度大小為vi由機(jī)械能守恒 ；2mv； =2mgH/2)=L解得：t=2s(1)0.5(i mg2)v0、3Mgs設(shè)A、C之間的滑動(dòng)摩擦力大小為f1，A與水平地面之間的滑動(dòng)摩擦力大小為 f2 因= 0.22, =0.102F=-mgf2=俳(2m+m) g5 一開始A和C保持相對(duì)靜止，在F的作用下向右加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律有F f2 = (2m + m)a得a=1/3m/S2由速度和位移公式可得出碰前 A的速度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間2s = - at ,解得：t=6sv=at,解得：v=2m/s碰撞后瞬間，A的速度不變，B的速度為原來一半，即1m/sC 的加速度為 aC = F

22、- fC =-0.2m/s2mCAB 的加速度為 aAB = fc fAB =0.2m/s2mA mB先假設(shè)兩板很長，C不掉下，經(jīng)過時(shí)間t兩者速度相同v + aCt=-+aABt#t=2.5s 2解得-2iH設(shè)棒彈起后的加速度a棒由牛頓第二定律 a棒=-(k+1)棒第一次彈起的最大高度Hig2Vi棒運(yùn)動(dòng)的路程 S=H+2H9.(1)設(shè)一個(gè)正離子的質(zhì)量為 m,電荷量為q,加速后的速度為v,根據(jù)動(dòng)能定理，有12qU = mv2設(shè)離子推進(jìn)器在t時(shí)間內(nèi)噴出質(zhì)量為AM的正離子，并以其為研究對(duì)象，推進(jìn)器對(duì) AM的作用力為F；由牛頓第二定律，有F = Ma由速度公式可得：v=at 由牛頓第三定律知：設(shè)加速后

23、離子束的橫截面積為F=FS,單位體積內(nèi)的離子數(shù)為n,則有I = nqvSJ =nmvS由、可得q m. ：Mt解得F 2U = 2JI(2)推進(jìn)器持續(xù)噴出正離子束，會(huì)使帶有負(fù)電荷的電子留在其中，由于庫侖力作用將嚴(yán)重阻礙正離子的繼續(xù)噴出。 無法正常工作。因此, 獲得持續(xù)推力。電子積累足夠多時(shí)，甚至?xí)姵龅恼x子再吸引回來，致使推進(jìn)器必須在出口 D處發(fā)射電子注入到正離子束，以中和正離子，使推進(jìn)器16. (10分)如圖所示,A、B兩個(gè)物體間用最大張力為100N的輕繩相連，mA= 4kg, mB=8kg ,在拉力F的作用下向上加速運(yùn)動(dòng)，為使輕繩不被拉斷， F的最大值是多少？ ( g取10m/s2)16.解：要使輕繩不被拉斷，則繩的最大拉力 所示，據(jù)牛頓第二定律有 FT - mBg = mBa 再以A、B整體為對(duì)象，受力分析如圖(2)同理列方程 F- ( mA+mB)g = (mA+mB)FT=100N,先以B為研究對(duì)象，受力分析如圖(