高一物理寒假專題——牛頓定律人教實驗版知識精講

1、用心 愛心 專心高一高一物理寒假專題物理寒假專題牛頓定律牛頓定律人教實驗版人教實驗版【本講教育信息本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容： 寒假專題牛頓定律知識結(jié)構(gòu)【典型例題典型例題】一. 牛頓第二定律基本表達(dá)式：推廣：xxFma，yyFma 對系統(tǒng)：1 122Fm am a合 推廣： 二. 對牛頓第二定律的說明 1. 矢量性：a 與 F合的方向始終相同，這常是解決問題的突破口。 2. 瞬時性：a 與 F合同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失。 3. 獨立性：F合產(chǎn)生的 a 是物體的總加速度，x 方向的合外力產(chǎn)生 x 方向的加速度，y 方向的合外力產(chǎn)生 y 方向的加速度，作用在物體上的每個力都將獨立的產(chǎn)生各自的

2、加速度。 4. 同體性：F合、m、a 都是相對于同一物體。三. 瞬時加速度的分析關(guān)鍵是分析瞬時前后的受力情況和運動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度。四. 兩類模型 1. 鋼性繩（或接觸面） ，其彈力可以瞬時變化或消失，不需要形變改變或恢復(fù)的時間。 2. 彈簧（或橡皮繩）：其彈力不能瞬時變化，其形變的改變或恢復(fù)形變的時間相對較長。 例 1. 如圖所示，一升降機(jī)在箱底裝有若干個彈簧，設(shè)在某次事故中，升降機(jī)吊索在空中斷裂，忽略摩擦力，則升降機(jī)在從彈簧下端觸地直到最低點的一段運動過程中（ ）A. 升降機(jī)的速度不斷減小B. 升降機(jī)的加速度不斷變大C. 先是彈力做的負(fù)功小于重力做的正功，然后是彈力做的

3、負(fù)功大于重力做的正功D. 到最低點時，升降機(jī)加速度的值一定大于重力加速度的值解析：解析：選 C、D。本題實質(zhì)上是一個豎直彈簧振子的物理模型問題。當(dāng)升降機(jī)吊索斷裂后升降機(jī)先做自由落體運動。當(dāng)?shù)撞繌椈蓜傆|地后，由于重力 mg 大于彈力，所以升降機(jī)仍做向下的加速運動，隨著彈簧壓縮形變增大，向上的彈力也隨之增大，所以向下合力及加速度不斷變小，用心 愛心 專心直至?xí)r， ，速度達(dá)到最大值，這段運動是速度增大、加速度變小的運動。根據(jù)動能定理，即，所以，重力做的功大于彈力做的負(fù)功。當(dāng)升降機(jī)從的平衡位置繼續(xù)向下運動時，由于彈力大于重力，所以加速度方向向上，且不斷變大，而速度 v 不斷變小，直至為 0，這段過程中

4、， ，所以，重力做的功小于彈力做的負(fù)功，由此可知選項 A、B 錯，而 C 正確。把升降機(jī)視作一個豎直彈簧振子，如圖所示，彈簧剛觸地時升降機(jī)的位置在 A 處，升降機(jī)向下運動到最低點位置為 B 處，速度最大的平衡位置為 O 處，不難判斷 A 處并非為振幅位置， ，既然 A 位置上升降機(jī)的加速度，方向向下，那么在最大位移 B 處，一定大于 g，方向向上，選項 D 正確。啟迪：啟迪：（1）解題的關(guān)鍵是建立力與加速度的瞬時對應(yīng)關(guān)系。AO 過程：BO 過程：（2）與彈簧振子的模型相聯(lián)系是解決 D 項的關(guān)鍵。（3）判定 C 項這類問題的基本方法是用動能定理建立關(guān)系式，并明確各力做功的結(jié)果是導(dǎo)致了什么能向什么

5、能轉(zhuǎn)化。五. 兩類問題：已知運動求力已知運動求力（一）已知運動情況求受力情況或已知受力情況求運動情況，關(guān)鍵是抓住加速度的橋梁作用，基本思路見（體系整合）（二）解題步驟 1. 確定研究對象（確定原則第一專題已講） 2. 畫好受力分析圖和過程示意圖。受力分析和過程分析是相輔相成的，復(fù)雜的題目要在每個過程上畫好受力分析圖。 3. 建立坐標(biāo)系，正交分解。一般情況下分解力，通常規(guī)定加速度的方向為正方向，有些情況下分解加速度，會使分解的量更少，更為簡單。 4. 列方程。 5. 求解、驗證結(jié)果，必要時要進(jìn)行討論。（三）動力學(xué)問題的常用的解題方法 1. 假設(shè)法（第一專題已講） 2. 極限法（或稱臨界條件法）

6、（第二專題已講）針對本專題常見的情況，再略作分析。三裝置均向左做勻加速運動若：裝置 角不變，裝置桿的作用力沿桿向上，裝置m 與斜面間無相對運動趨勢。若：裝置 增大，裝置桿的作用力偏向桿的下方，裝置m 相對斜面有向上運動的趨勢，摩擦力沿斜面向下。若：裝置 減小，裝置桿的作用力偏向桿的上方，裝置m 相對斜面有向下運動的趨勢，摩擦力沿斜面向上?？梢姡簍anag是狀態(tài)變化的臨界點。 3. 程序法：按順序?qū)︻}目給出的過程進(jìn)行分析的方法稱“程序法” 。 “程序法”使過程之用心 愛心 專心間的縱向關(guān)系更加突出。 4. 整體法和隔離法（專題一已講） 例 1. 表演“頂桿”雜技時，一人站在地上（稱為“底人” ）

7、 ，肩上扛一長 6 m，質(zhì)量為 5 kg 的竹竿，一質(zhì)量為 40 kg 的演員在竿頂從靜止開始先勻加速再勻減速下滑，滑到竿底時速度正好為零，假設(shè)加速時加速度的大小是減速時的 2 倍，下滑總時間為 3 s，則加速階段竹竿對“底人”的壓力為 ，減速階段對“底人”的壓力為 。 （g 取10m/s2）解析：解析：設(shè)最大速度為，則由，得：設(shè)加速、減速階段的加速度大小分別為，則由得：再對竿和竿上演員運用整體法有：結(jié)合牛頓第三定律得到：啟迪：啟迪：（1）確定研究對象，做好受力分析是關(guān)鍵，此題運用了“整體法”的思想和公式：（2）運用了“程序法”的思想，抓住了部分和部分，部分和整體之間的關(guān)系，結(jié)合運動學(xué)的公式求

8、解加速度。 例 2. 如圖所示，質(zhì)量為 80kg 的物體放于安裝在小車上的水平磅秤上，沿斜面無摩擦地向下運動，現(xiàn)觀察到磅秤示數(shù)為 600 N，則斜面傾角 為多少？物體對磅秤的靜摩擦力為多少？解析：解析：首先以小車、磅秤、物體構(gòu)成的整體為研究對象，應(yīng)用牛頓第二定律求得整體加速度的表達(dá)式，然后取物體為研究對象，并將物體的加速度分解，應(yīng)用牛頓第二定律的分量式，分別可求 角和靜摩擦力的大小。取小車、物體、磅秤構(gòu)成的整體為研究對象，受總重力和斜面的支持力，由牛頓第二定律得：取物體為研究對象，物體受力如上圖所示，將物體的加速度分解為水平方向，豎直方向，由牛頓第二定律分量式：而據(jù)牛頓第三定律啟迪：啟迪：（1

9、）該題選研究對象的原則是“先整體后部分” ，其原因就是抓住了部分與整體的關(guān)系是有共同的加速度。（2）此題分解加速度要比分解力簡單的多，因為這樣分解的量最少。（3）在豎直方向上還可用超重、失重的知識對壓力（或支持力）作判定。用心 愛心 專心（4）水平方向也可用整體法來分析。已知受力求運動已知受力求運動解題的基本思路、基本步驟和基本方法在類型中已作講述，但要注意解題時方向性和突破口的區(qū)別。 例 1. 用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度。該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器。用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為 2.0kg 的滑塊，滑塊可無摩擦

10、滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b 上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出?，F(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器 b 在前，傳感器 a 在后。汽車靜止時，傳感器 a、b 的示數(shù)均為 10N。 （取g10m/s2）（1）若傳感器 a 的示數(shù)為 14 N、b 的示數(shù)為 6.0 N，求此時汽車的加速度大小和方向。（2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運動時，傳感器 a 的示數(shù)為零。解析：解析：（1）依題意：左側(cè)彈簧對滑塊向右的推力，右側(cè)彈簧對滑塊向左的推力。滑塊所受合力產(chǎn)生加速度，根據(jù)牛頓第二定律有得與同方向，即向前（向右） 。（2）a 傳感器的讀數(shù)恰為零，即左側(cè)彈簧的彈力，因兩彈簧相同，左彈簧

11、伸長多少，右彈簧就縮短多少，所以右彈簧的彈力變?yōu)??；瑝K所受合力產(chǎn)生加速度，由牛頓第二定律得：得負(fù)號表示方向向后（向左） 。啟迪：啟迪：（1）做好受力分析，明確合外力的方向是解題的關(guān)鍵。（2）在任一狀態(tài)下，兩邊的彈簧長度之和不變，其形變量的改變量具有對稱性，從而就抓住了彈力變化的規(guī)律。【模擬試題模擬試題】1. 如圖所示，兩根直木棍 AB 和 CD 相互平行，斜靠在豎直墻壁上固定不動，一根水泥圓筒從木棍的上部勻速滑下，若保持兩木棍傾角不變，將兩棍間距離減小后固定不動，仍將水泥圓筒放在兩木棍上部，則水泥圓筒在兩木棍上將 （ ）A. 仍勻速滑下 B. 勻加速滑下C. 可能靜止 D. 一定靜止用心 愛心

12、 專心2. 有一箱裝得很滿的土豆，以一定的初速度在動摩擦因數(shù)為的水平地面上做勻減速運動，不計其他外力及空氣阻力，則中間一質(zhì)量為 m 的土豆 A 受到其他土豆對它的作用力大小為 （ ）A. mgB. mgC. 21mg D. 21mg3. 雨滴由靜止開始下落，遇到水平方向吹來的風(fēng)，下列說法中正確的是 （ ）A. 風(fēng)速越大，雨滴下落的時間越長B. 風(fēng)速越大，雨滴落地時的速度越大C. 雨滴下落時間與風(fēng)速有關(guān)D. 雨滴著地時的速度與風(fēng)速無關(guān)4. 一木塊放在粗糙的水平面上，同時受到與水平方向夾角分別為和的兩個力F1、F2的作用（如圖所示） ，木塊獲得的加速度為 A，若撤去其中一個力 F2，則木塊的加速度

13、A. 必然增大B. 必然減小C. 一定不變D. 可能增大5. 在一個以加速度 g 做自由下落的密閉電梯內(nèi)，某人同時相對電梯由靜止釋放一個鉛球和一個氫氣球，則電梯內(nèi)的人將會看到 （ ）A. 鉛球墜落在電梯底板上，氫氣球上升到電梯頂板B. 鉛球仍在人釋放的位置，與人相對靜止，而氫氣球上升到電梯頂板C. 鉛球墜落在電梯底板上，氫氣球仍在人釋放的位置，與人相對靜止D. 鉛球和氫氣球均在人釋放的位置，與人相對靜止6. 在許多風(fēng)景秀麗但山勢陡峭的名山，如泰山、黃山等，為了方便游客，都修建了登山索道。已知泰山索道某段與水平面的夾角為37，當(dāng)載人車廂沿鋼索勻加速向上運動時，車廂中的人對車廂底的壓力為其體重的

14、1.25 倍，那么車廂對人的摩擦力為其體重的 （ ） A. 14倍B. 13倍C. 54倍D. 43倍7. 一間新房要蓋屋頂，為了使下落的雨滴能夠以最短的時間淌離屋頂，則所蓋屋頂?shù)捻斀菓?yīng)為（設(shè)雨滴沿屋頂下淌時，可看作在光滑的斜面上下滑） （ ） A. 60B. 90C. 120D. 1508. 如圖所示，容器里盛滿水，水中放入鐵球 P 和木球 Q，它們用細(xì)線分別系于容器的頂部和底部，當(dāng)容器靜止時，細(xì)線均處于豎直方向。現(xiàn)使容器以一定的加速度向右做勻加速直線運動，則此時 P、Q 兩球相對于容器的移動方向是 （ ） A. 鐵球向左偏移B. 兩球均向左偏移 C. 木球向右偏移D. 兩球均向右偏移用心

15、愛心 專心二、填空題9. 三個完全相同的小球，質(zhì)量均為 m，用三根完全相同的細(xì)線串起來掛在天花板上，每根線能承受小于 4mg 的拉力。用一個豎直向下的拉力 F 作用在最下面的小球上，如圖所示，拉力 F 緩慢由零增大到 3mg 的過程中，可以拉下的小球個數(shù)是 ，如拉力 F突然由零增大到 3mg，可以拉下的小球個數(shù)是 。三、計算題10. 如圖所示，長 L0. 75 m 的靜止豎直圓筒中有一大小不計的小球，筒與球的總質(zhì)量為 4.0kg，現(xiàn)對筒施一豎直向下的大小為 2l N 的拉力，使筒豎直向下加速運動，經(jīng) t0. 5 s，小球恰好位于筒口，取 g10ms2。求：（1）筒的加速度大小。 （2）小球的質(zhì)量。11. 蹦床是運動員