專題3 牛頓運動定律的應(yīng)用(一)

1、專題3牛頓運動定律的應(yīng)用(一)導(dǎo)學(xué)目標 1.掌握超重、失重概念，會分析有關(guān)超重、失重問題.2.學(xué)會分析牛頓第二定律中的瞬時對應(yīng)關(guān)系.3.學(xué)會分析臨界與極值問題考點一超重與失重考點解讀1超重與失重的概念超重失重完全失重定義物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于_的狀態(tài)產(chǎn)生條件物體有向_的加速度物體有向_的加速度a_，方向豎直向_視重Fm(ga)Fm(g_)F_2.超重與失重的理解(1)當(dāng)出現(xiàn)超重、失重時，物體的重力并沒變化(2)物體處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài)，只取決于加速度方向向

2、上還是向下，而與速度方向無關(guān)(3)物體超重或失重的大小是ma.(4)當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時，平常一切由于重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如單擺停擺、天平失效、浸在水中的物體不再受浮力，液柱不再產(chǎn)生向下的壓強等典例剖析例1在電梯內(nèi)的地板上，豎直放置一根輕質(zhì)彈簧，彈簧上端固定一個質(zhì)量為m的物體當(dāng)電梯靜止時，彈簧被壓縮了x；當(dāng)電梯運動時，彈簧又被繼續(xù)壓縮了.則電梯運動的情況可能是 ()A以大小為g的加速度加速上升B以大小為g的加速度減速上升C以大小為g的加速度加速下降D以大小為g的加速度減速下降方法突破高考中對超重和失重的考查多為定性分析題，一類是分析生活中的一些現(xiàn)象；另一類是臺秤上放物體或測力計

3、下懸掛物體，確定示數(shù)的變化分析這些問題時應(yīng)注意以下三方面思維誤區(qū)：(1)認為超重、失重取決于物體運動的速度方向，向上就超重，向下就失重(2)認為物體發(fā)生超重、失重時，物體的重力發(fā)生了變化(3)對系統(tǒng)的超重、失重考慮不全面，只注意運動物體的受力情況而忽視周圍物體的受力情況跟蹤訓(xùn)練1(2010·浙江理綜·14)如圖1所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計空氣阻力)下列說法正確的是()圖1A在上升和下降過程中A對B的壓力一定為零B上升過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力C下降過程中A對B的壓力大于A物體受到的重力D在上升和下降過程中A對B的壓力等于A物體受到的重

4、力考點二瞬時問題考點解讀牛頓第二定律的表達式為Fma，其核心是加速度與合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系，瞬時對應(yīng)關(guān)系是指物體受到外力作用的同時產(chǎn)生加速度，外力恒定，加速度也恒定，外力變化，加速度也立即變化，外力消失，加速度也立即消失題目中常伴隨一些如“瞬時”、“突然”、“猛地”等詞語典例剖析例2如圖2所示，質(zhì)量為m的小球用水平輕彈簧系住，并用傾角為30°的光滑木板AB托住，小球恰好處于靜止狀態(tài)當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間，小球的加速度大小為 ()圖2A0 B.g Cg D.g方法突破分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關(guān)鍵是分析物體在瞬時前后的受力情況及運動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度此類問

5、題應(yīng)注意兩種模型的建立(1)中學(xué)物理中的“線”和“繩”是理想化模型，具有以下幾個特性：輕：其質(zhì)量和重力均可視為等于零，且一根繩(或線)中各點的張力大小相等，其方向總是沿繩且背離受力物體的方向不可伸長：即無論繩受力多大，繩的長度不變，由此特點可知，繩中的張力可以突變剛性桿、繩(線)和接觸面都可以認為是一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，若剪斷(或脫離)后，其中彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)時間，一般題目中所給桿、細線和接觸面在不加特殊說明時，均可按此模型來處理(2)中學(xué)物理中的“彈簧”和“橡皮繩”也是理想化模型，具有以下幾個特性：輕：其質(zhì)量和重力均可視為等于零，同一彈簧兩端及其中間各點的彈力大小

6、相等彈簧既能承受拉力，也能承受壓力；橡皮繩只能承受拉力，不能承受壓力由于彈簧和橡皮繩受力時，恢復(fù)形變需要一段時間，所以彈簧和橡皮繩中的力不能突變圖3跟蹤訓(xùn)練2“兒童蹦極”中，拴在腰間左右兩側(cè)的是彈性極好的橡皮繩質(zhì)量為m的小明如圖3靜止懸掛時，兩橡皮繩的拉力大小均恰為mg，若此時小明左側(cè)橡皮繩在腰間斷裂，則 小明此時 ()A速度為零B加速度ag，沿原斷裂橡皮繩的方向斜向下C加速度ag，沿未斷裂橡皮繩的方向斜向上D加速度ag，方向豎直向下考點三傳送帶問題考點解讀傳送帶問題包括水平傳送帶問題和傾斜傳送帶問題(1)水平傳送帶問題：求解的關(guān)鍵在于對物體所受的摩擦力進行正確的分析判斷判斷摩擦力時要注意比較

7、物體的運動速度與傳送帶的速度，也就是分析物體在運動位移x(對地)的過程中速度是否和傳送帶速度相等物體的速度與傳送帶速度相等的時刻就是物體所受摩擦力發(fā)生突變的時刻，這樣就可以確定物體運動的特點和規(guī)律，然后根據(jù)相應(yīng)規(guī)律進行求解(2)傾斜傳送帶問題：求解的關(guān)鍵在于認真分析物體與傳送帶的相對運動情況，從而確定是否受到滑動摩擦力作用如果受到滑動摩擦力作用應(yīng)進一步確定其大小和方向，然后根據(jù)物體的受力情況確定物體的運動情況當(dāng)物體速度與傳送帶速度相等時，物體所受的摩擦力有可能發(fā)生突變典例剖析圖4例3如圖4所示，傾角為37°，長為l16 m的傳送帶，轉(zhuǎn)動速度為v10 m/s，動摩擦因數(shù)0.5，在傳送帶

8、頂端A處無初速度地釋放一 個質(zhì)量為m0.5 kg的物體已知sin 37°0.6，cos 37°0.8，g10 m/s2. 求：(1)傳送帶順時針轉(zhuǎn)動時，物體從頂端A滑到底端B的時間；(2)傳送帶逆時針轉(zhuǎn)動時，物體從頂端A滑到底端B的時間方法突破分析處理傳送帶問題時需要特別注意兩點：一是對物體在初態(tài)時所受滑動摩擦力的方向的分析；二是對物體在達到傳送帶的速度時摩擦力的有無及方向的分析例4如圖5甲所示，水平傳送帶長L6 m，兩個傳送皮帶輪的半徑都是R0.25 m現(xiàn)有一可視為質(zhì)點的小物體以水平速度v0滑上傳送帶設(shè)皮帶輪沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)動的角速度為時，物體離開傳送帶B端后在

9、空中運動的水平距離為s.若皮帶輪以不同角速度重復(fù)上述轉(zhuǎn)動，而小物體滑上傳送帶的初速度v0始終保持不變，則可得到一些對應(yīng)的值和s值把這些對應(yīng)的值在平面直角坐標系中標出并連接起來，就得到了圖乙中實線所示的s圖象(g取10 m/s2)(1)小明同學(xué)在研究了圖甲的裝置和圖乙的圖象后作出了以下判斷：當(dāng)<4 rad/s時，小物體從皮帶輪的A端運動到B端過程中一直在做勻減速運動他的判斷正確嗎？請你再指出當(dāng)>28 rad/s時，小物體從皮帶輪的A端運動到B端的過程中做什么運動(只寫結(jié)論，不需要分析原因)(2)求小物體的初速度v0及它與傳送帶間的動摩擦因數(shù).(3)求B端距地面的高度h.圖5跟蹤訓(xùn)練3

10、如圖6所示，傳送帶的水平部分ab2 m，斜面部分bc4 m，bc與水平面的夾角37°.一個小物體A與傳送帶的動摩擦因數(shù)0.25，傳送帶沿圖示的方向運動，速率v2 m/s.若把物體A輕放到a處，它將被傳送帶送到c點，且物體A不會脫離傳送帶求物體A從a點被傳送到c點所用的時間(已知：sin 37°0.6，cos 37°0.8，g10 m/s2)圖67.用極限法分析臨界問題圖7例5如圖7所示，質(zhì)量為m1 kg的物塊放在傾角為37°的斜面體上，斜面質(zhì)量為M2 kg，斜面與物塊間的動摩擦因數(shù)為0.2，地面光滑現(xiàn)對斜面體施一水平推力F，要使物塊m相對斜面靜止，試確定

11、推力F的取值范圍(g10 m/s2)方法提煉巧用極限法分析解決臨界問題在利用牛頓第二定律解決動力學(xué)問題的過程中，當(dāng)物體的加速度不同時，物體有可能處于不同的運動狀態(tài)，當(dāng)題中出現(xiàn)“最大”、“最小”、“剛好”等詞語時，往往會有臨界現(xiàn)象，此時要用極限法，看物體加速度不同時，會有哪些現(xiàn)象發(fā)生，找出臨界點，求出臨界條件臨界問題一般都具有一定的隱蔽性，審題時應(yīng)盡量還原物理情境，利用變化的觀點分析物體的運動規(guī)律，利用極限法確定臨界點，抓住臨界狀態(tài)的特征，找到正確的解題方向圖8跟蹤訓(xùn)練4一彈簧一端固定在傾角為37°的光滑斜面的底端，另一端拴住質(zhì)量為m14 kg的物塊P，Q為一重物，已知Q的質(zhì)量為m28

12、 kg，彈簧的質(zhì)量不計，勁度系數(shù)k600 N/m，系統(tǒng)處于靜止，如圖8所示現(xiàn)給Q施加一個方向沿斜面向上的力F，使它從靜止開始沿斜面向上做勻加速運動，已知在前0.2 s時間內(nèi)，F(xiàn)為變力，0.2 s以后，F(xiàn)為恒力，求：力F的最大值與最小值(sin 37°0.6，g10 m/s2)A組超重與失重1用力傳感器懸掛一鉤碼，一段時間后，鉤碼在拉力作用下沿豎直方向由靜止開始運動如圖9所示中實線是傳感器記錄的拉力大小變化情況，則 ()圖9A鉤碼的重力約為4 NB鉤碼的重力約為2 NCA、B、C、D四段圖線中，鉤碼處于超重狀態(tài)的是A、D，失重狀態(tài)的是B、CDA、B、C、D四段圖線中，鉤碼處于超重狀態(tài)的

13、是A、B，失重狀態(tài)的是C、D2如圖10圖10是我國“美男子”長征火箭把載人神舟飛船送上太空的情景宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均要經(jīng)受超重與失重的考驗，下列說法正確的是 ()A火箭加速上升時，宇航員處于失重狀態(tài)B飛船加速下落時，宇航員處于失重狀態(tài)C飛船落地前減速，宇航員對座椅的壓力大于其重力D火箭上升的加速度逐漸減小時，宇航員對座椅的壓力小于其重力B組瞬時問題圖113如圖11所示，A、B兩木塊間連一輕質(zhì)彈簧，A、B質(zhì)量相等，一起靜止地放在一塊光滑木板上，若將此木板突然抽去，在此 瞬間，A、B兩木塊的加速度分別是 ()AaA0，aB2g BaAg，aBgCaA0，aB0 DaAg，aB2g圖

14、124如圖12所示，質(zhì)量為m的球與彈簧和水平細線相連，、的另一端分別固定于P、Q.球靜止時，中拉力大小為F1，中拉力大小為F2，當(dāng)僅剪斷、中的一根的瞬間時，球的加速度a應(yīng)是 ()A若斷，則ag，方向豎直向下B若斷，則a，方向水平向左C若斷，則a，方向沿的延長線D若斷，則ag，方向豎直向上C組傳送帶問題圖135如圖13所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角30°，皮帶在電 動機的帶動下，始終保持以v02 m/s的速率運行現(xiàn)把一質(zhì)量為m10 kg的工件(可視為質(zhì)點)輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)時間1.9 s，工件被傳送到h1.5 m的高處，g取10 m/s2.求工件與皮帶間的動摩擦因數(shù)圖146傳送帶

15、在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，如圖14所示就是利用傳送帶將貨物“搬運”到大卡車上的示意圖已知傳送帶的AB段長為L1，與水平面間夾角為，BC段水平且長為L2.現(xiàn)將貨物輕放在傳送帶A端，貨物與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，且>tan .當(dāng)貨物到達傳送帶水平部分的C點時，恰好與傳送帶保持相對靜止(假設(shè)貨物經(jīng)過B點瞬間速度大小不變，且不脫離傳送帶)求傳送帶勻速運動的速度是多少？課時規(guī)范訓(xùn)練(限時：60分鐘)一、選擇題1如圖1所示，圖1一人站在電梯中的體重計上，隨電梯一起運動下列各種情況中，體重計的示數(shù)最大的是 ()A電梯勻減速上升，加速度的大小為1.0 m/s2B電梯勻加速上升，加速度的大小為1.0

16、m/s2C電梯勻減速下降，加速度的大小為0.5 m/s2D電梯勻加速下降，加速度的大小為0.5 m/s2圖22如圖2所示，一個箱子中放有一物體已知靜止時物體對下底面的壓力等于物體的重力，且物體與箱子上底面剛好接觸現(xiàn)將箱子以初速 度v0豎直向上拋出，已知箱子所受空氣阻力與箱子運動的速率成正比，且箱子運動過程中始終保持圖示姿態(tài)則下列說法正確的是 ()A上升過程中，物體對箱子的下底面有壓力，且壓力越來越小B上升過程中，物體對箱子的上底面有壓力，且壓力越來越大C下降過程中，物體對箱子的下底面有壓力，且壓力可能越來越大D下降過程中，物體對箱子的上底面有壓力，且壓力可能越來越小3如圖3所示，傾角為的傳送帶

17、沿逆時針方向以加速度a加速圖3轉(zhuǎn)動時，小物體A與傳送帶相對靜止，重力加速度為g.則 ()A只有a>gsin ，A才受沿傳送帶向上的靜摩擦力作用B只有a<gsin ，A才受沿傳送帶向上的靜摩擦力作用C只有agsin ，A才受沿傳送帶向上的靜摩擦力作用D無論a為多大，A都受沿傳送帶向上的靜摩擦力作用圖44如圖4所示，小車板面上的物體質(zhì)量為m8 kg，它被一根水平方向上拉伸了的彈簧拉住而靜止在小車上，這時彈簧的彈力為6 N現(xiàn)沿水平向右的方向?qū)π≤囀┮宰饔昧?，使小車由靜止開始運動起來，運動中加速度由零逐漸增大到1 m/s2，隨即以1 m/s2的加速度做勻加速直線運動以下說法正確的是 ()A

18、物體與小車始終保持相對靜止，彈簧對物體的作用力始終沒有發(fā)生變化B物體受到的摩擦力一直減小C當(dāng)小車加速度(向右)為0.75 m/s2時，物體不受摩擦力作用D小車以1 m/s2的加速度向右做勻加速直線運動時，物體受到的摩擦力為8 N5如圖5所示，輪子的半徑均為R0.20 m，且均由電動機驅(qū)動以角速度8.0 rad/s逆時針勻速轉(zhuǎn)動，輪子的轉(zhuǎn)動軸在同一水平面上，軸心相距d1.6 m現(xiàn)將一塊均勻木板輕輕地平放在輪子上，開始時木板的重心恰好在O2輪的正上方，已知木板的長度L>2d，木板與輪子間的動摩擦因數(shù)均為0.16，則木板的重心恰好運動到O1輪正上方所需要的時間是 ()圖5A1 s B0.5 s

19、C1.5 s D條件不足，無法判斷6在靜止的升降機中有一天平，將天平左邊放物體，右邊放砝碼，調(diào)至平衡，則下列說法中正確的是 ()如果升降機勻加速上升，則天平右傾如果升降機勻加速上升，則天平仍保持平衡如果升降機勻加速下降，則天平左傾如果升降機勻減速下降，則天平仍保持平衡A B C D圖67如圖6所示，一足夠長的木板靜止在光滑水平面上，一物塊靜止在木板上，木板與物塊間粗糙現(xiàn)用水平力向右拉木板，當(dāng)物塊相對木板滑動了一段距離但仍有相對運動時，撤掉拉力， 此后木板和物塊相對于水平面的運動情況為 ()A物塊先向左運動，再向右運動B物塊向左運動，速度逐漸變小，直到為零C木板向右運動，速度逐漸變小，直到做勻速

20、運動D木板和物塊的速度都逐漸變小，直到為零8.傳送機的皮帶與水平方向的夾角為，如圖7所示，將質(zhì)量為m的 物體放在皮帶傳送機上，隨皮帶一起向下以加速度a(a>gsin )勻加速直線運動，則 ()圖7A小物體受到的靜摩擦力的方向一定沿皮帶向上B小物體受到的靜摩擦力的方向一定沿皮帶向下C小物塊受到的靜摩擦力的大小可能等于mgsin D小物塊受到的靜摩擦力的大小可能等于零圖89在升降電梯內(nèi)的地面上放一體重計，電梯靜止時，曉敏同學(xué)站在體重計上，體重計示數(shù)為50 kg.電梯運動過程中，某一段時間內(nèi)曉敏同學(xué)發(fā)現(xiàn)體重計示數(shù)如圖8所示，在這段時間內(nèi)下列說法中正確的是 ()A曉敏同學(xué)所受的重力變小了B曉敏對體重計的壓力小于體重計對曉敏的支持力C電梯一定在豎直向下運動D電梯的加速度大小為g/5，方向一定豎直向下二、非選擇題圖910傳送帶以恒定速度v4 m/s順時針運行，傳送帶與水平面的夾角37°.現(xiàn)將質(zhì)量m2 kg的小物品輕放在其底端(小物品可看成 質(zhì)點)，平臺上的人通過一根輕繩用恒力F20 N拉小物品，經(jīng) 過一段時間物品被拉到離地面高為H1.8 m的平臺上，如圖9所示已知物品與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2，已知sin 37°