高三物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律；共點(diǎn)力平衡；運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系；超重與失重北師大版知識(shí)精講

1、高三物理牛頓運(yùn)動(dòng)定律；共點(diǎn)力平衡；運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系；超重與失重北師大版【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：專題一：牛頓運(yùn)動(dòng)定律專題二：共點(diǎn)力平衡專題三：運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系專題四：超重與失重專題一 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 1. 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 （1）牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止，運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持。 慣性：物體具有保持原來(lái)的勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。 慣性是物體固有屬性，其大小由質(zhì)量量度，與物體是否受力以及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)。 一對(duì)作用力與反作用力和一對(duì)平衡力不同 2. 應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟： （1）選擇研究對(duì)象。 （2）分析研究對(duì)象受力情況，畫(huà)受力

2、圖，找出合力。 （3）分析研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況，畫(huà)運(yùn)動(dòng)草圖，找出加速度。 （4）建坐標(biāo)，列方程。（以加速度的方向?yàn)橐粋€(gè)坐標(biāo)軸的正方向） （5）解方程，求出結(jié)果。 注：fN，N應(yīng)按上述正交方向正確求出。專題二 共點(diǎn)力平衡 1. 平衡狀態(tài)：如果物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 2. 特點(diǎn)：F合0（a0） 3. 求解共點(diǎn)力平衡問(wèn)題的步驟：（合成法、正交分解法、相似三角形法） 選研究對(duì)象（單個(gè)物體或整體）。 受力分析，畫(huà)受力圖。 根據(jù)條件建立直角坐標(biāo)系，列平衡方程Fx0，F(xiàn)y0。 解方程求解未知量。 4. 受力分析的基本方法： 運(yùn)用隔離法，準(zhǔn)確、靈活選取研究對(duì)象受力物。 根據(jù)其它物體對(duì)它的作用，按場(chǎng)力（

3、G）、彈力和摩擦力的順序分析受力，畫(huà)出受力示意圖。（物體所受每一個(gè)力必須有施力物體） 對(duì)接觸力（N、f）是否存在暫時(shí)不能確定，可采用下列方法之一予以確定。 （1）看反作用力是否存在； （2）根據(jù)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)判定； （3）假定此力不存在，由受力物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否受影響而判定。專題三 運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系 1. 理解牛頓第二定律的瞬時(shí)性：當(dāng)物體受力情況突變時(shí)，其加速度也將發(fā)生相應(yīng)突變。（F合與a的瞬時(shí)關(guān)系） 解決此類問(wèn)題關(guān)鍵：首先分析清楚物體原來(lái)受力情況，再分析外力突變瞬間物體受力 專題四 超重與失重 1. 超重與失重： 視重：物體對(duì)豎直懸繩（測(cè)力計(jì)）的拉力或?qū)λ街С治铮ㄅ_(tái)稱）的壓力。（測(cè)力計(jì)或臺(tái)稱示數(shù)）

4、物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，NG，視重等于重力，不超重，也不失重，a0 當(dāng)NG，超重，豎直向上的加速度，a 當(dāng)NG，失重，豎直向下的加速度，a 注：無(wú)論物體處于何狀態(tài)，重力永存在且不變，變化的是視重。 超、失重狀態(tài)只與加速度方向有關(guān)，與速度方向無(wú)關(guān)。（超重可能：a，v，向上加速；a，v，向下減速） 當(dāng)物體向下ag時(shí)，N0，稱完全失重。 豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)，人造航天器發(fā)射、回收，太空運(yùn)行中均有超、失重現(xiàn)象。【典型例題】 例1. 一位同學(xué)的家住在一座25層的高樓內(nèi)，他每天乘電梯上樓，經(jīng)過(guò)多次仔細(xì)觀察和反復(fù)測(cè)量，他發(fā)現(xiàn)電梯啟動(dòng)后的運(yùn)動(dòng)速度符合如圖所示的規(guī)律，他就根據(jù)這一特點(diǎn)在電梯內(nèi)用臺(tái)秤、重物和停表測(cè)量這座樓

5、房的高度。他將臺(tái)秤放在電梯內(nèi)，將重物放在臺(tái)秤的托盤(pán)，電梯從第一層開(kāi)始啟動(dòng)，經(jīng)過(guò)不間斷地運(yùn)行，最后停在最高層。在整個(gè)過(guò)程中，他記錄了臺(tái)秤在不同時(shí)間段內(nèi)的示數(shù)，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示，但由于03.0s段的時(shí)間太短，他沒(méi)有來(lái)得及將臺(tái)秤的示數(shù)記錄下來(lái)。假設(shè)在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)臺(tái)秤的示數(shù)都是穩(wěn)定的，重力加速度g取10m/s2。 （1）電梯在03.0s內(nèi)臺(tái)秤的示數(shù)應(yīng)該是多少？ （2）根據(jù)測(cè)量的數(shù)據(jù)，計(jì)算該座樓房每一層的平均高度。 解： 例2. 物體A沿光滑的斜面下滑；物體B放在光滑的斜面體上，在水平力的作用下，共同向左加速運(yùn)動(dòng)，物體B與斜面之間相對(duì)靜止，斜面的傾角都是，求兩物體的加速度。 解：物體A沿光滑斜面下滑

6、，受到G、N的作用力，沿斜面和垂直于斜面方向建立坐標(biāo)軸，則 物體B也只受G、N，但由于B的加速度方向?yàn)樗椒较?，故水平和豎直方向建立坐標(biāo)軸： 說(shuō)明：在列牛頓第二定律建立方程時(shí)，一定要沿加速度方向和垂直于加速度方向建軸。 例3. 如圖所示，在傾角為的光滑斜面上端系一勁度系數(shù)為k的輕彈簧，彈簧下端連有一質(zhì)量為m的小球，球被一垂直于斜面的擋板A擋住，此時(shí)彈簧沒(méi)有形變。若手持擋板A以加速度a（a<gsin）沿斜面勻加速下滑，求： （1）從擋板開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到球與擋板分離所經(jīng)歷的時(shí)間； （2）從擋板開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到球速達(dá)到最大，球所經(jīng)過(guò)的最小路程。 解：（1）以小球?yàn)閷?duì)象，當(dāng)小球與擋板分離時(shí)刻N(yùn)=0 （2）當(dāng)

7、小球與擋板分離以后，小球作加速度越來(lái)越小的加速運(yùn)動(dòng) 例4. 如圖所示，傳輸帶與水平間的傾角為=37°，皮帶以10m/s的速率運(yùn)行，在傳輸帶上端A處無(wú)初速度地放上質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳輸帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，若傳輸帶A到B的長(zhǎng)度為16m，則物體從A運(yùn)動(dòng)到B的時(shí)間為多少？ 解：（1）v沿斜面向下；則： （2）若v沿斜面向上，則一直勻加速運(yùn)動(dòng) 例5. 用如圖所示的裝置可以測(cè)量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度。該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)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(gè)質(zhì)量為2.0kg的滑塊，滑塊可無(wú)摩擦滑動(dòng)，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器

8、a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出，現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動(dòng)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(shí)，傳感器a、b的示數(shù)均為10N。（取g=10m/s2） （1）若傳感器a的示數(shù)為14N，b的示數(shù)為6.0N，求此時(shí)汽車的加速度大小和方向。 （2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零。 解：（1）以滑塊為研究對(duì)象，則： 【模擬試題】 1. 輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個(gè)小鐵球，電梯中有質(zhì)量為50kg的乘客，如圖所示，在電梯運(yùn)行時(shí)乘客發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)彈簧的伸長(zhǎng)量是電梯靜止時(shí)輕質(zhì)彈簧的伸長(zhǎng)量的一半，這一現(xiàn)象表明（） A. 電梯此時(shí)可能正以1m/s2的加

9、速度加速上升，也可能是以1m/s2的加速度減速下降 B. 電梯此時(shí)不可能是以1m/s2的加速度減速上升，只能是以5m/s2的加速度加速下降 C. 電梯此時(shí)正以5m/s2的加速度加速上升，也可能是以5m/s2的加速度減速下降 D. 不論電梯此時(shí)是上升還是下降，也不論電梯是加速還是減速，乘客對(duì)電梯地板的壓力大小一定是250N 2. 一個(gè)步行者以6.0m/s的速率跑去追趕被紅燈阻停的一輛汽車，當(dāng)他距離汽車25m處時(shí)，綠燈亮，汽車以1.0m/s2的加速勻加速啟動(dòng)前進(jìn)，則 A. 人能追上汽車，追趕過(guò)程中人跑了36m B. 人不能追上汽車，人、車最近距離為7m C. 人能追上汽車，追上前人共跑了43m D

10、. 人不能追上汽車，且汽車開(kāi)動(dòng)后人和車相距越來(lái)越遠(yuǎn) 3. 用平行于斜面的力推動(dòng)一個(gè)質(zhì)量為m的物體沿著傾角為的光滑斜面向上運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體運(yùn)動(dòng)到斜面中點(diǎn)時(shí)撤去推力，物體恰能滑到斜面的頂點(diǎn)，由此可以斷定，推力的大小必為（ ） A. B. C. D. 4. 如圖所示為糧庫(kù)運(yùn)送糧袋的運(yùn)送裝置，已知AB間長(zhǎng)度為L(zhǎng)，傳送帶與水平方向的夾角為，工作時(shí)運(yùn)行速度為v，糧袋與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，正常工作時(shí)工人在A點(diǎn)將糧袋放到運(yùn)行中的傳送帶上，關(guān)于糧袋從A到B的運(yùn)動(dòng)以下說(shuō)法正確的是（ ） A. 糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度與v比較，可能大，也可能相等或小 B. 糧袋開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的加速度為，若L足夠大，則以后將以速度v做勻速直線運(yùn)

11、動(dòng) C. 若，則糧袋從A到B一定一直是做加速運(yùn)動(dòng) D. 不論大小如何，糧袋從A到B可能一直做勻加速運(yùn)動(dòng)，且 5. 質(zhì)量不計(jì)的定滑輪通過(guò)輕繩掛在B點(diǎn)，另一輕繩一端系一重物C，繞過(guò)滑輪后另一端固定在墻上A點(diǎn)?，F(xiàn)將B點(diǎn)或左或右移動(dòng)一下，若移動(dòng)過(guò)程中AO段繩子始終水平，且不計(jì)一切摩擦，則懸點(diǎn)B受繩拉力T的情況應(yīng)是（ ） A. B左移，T增大 B. B右移，T增大 C. 無(wú)論B左移右移，T都不變 D. 無(wú)論B左移右移，T都增大 6. 將一根不能伸長(zhǎng)、柔軟的輕繩兩端分別系于A、B兩點(diǎn)上，一物體用動(dòng)滑輪懸掛在繩子上，達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為；將繩子B端移至C點(diǎn)，兩段繩子間的夾角為，繩子張力

12、為；將繩子B端移至D點(diǎn)，兩段繩子間的夾角為，不計(jì)摩擦。 （1）比較F和的大小，則（ ） A. B. C. D. 7. 勻速上升的升降機(jī)頂部懸有一輕質(zhì)彈簧，彈簧下端掛有一小球，若升降機(jī)突然停止，在地面上的觀察者看來(lái)，小球在繼續(xù)上升的過(guò)程中（ ） A. 速度逐漸減小 B. 速度先增大后減小 C. 加速度逐漸增大 D. 加速度逐漸減小 8. 一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體，在5個(gè)共點(diǎn)力作用下保持平衡，現(xiàn)同時(shí)撤消大小分別為15N和10N的兩個(gè)力，其余的力保持不變，此時(shí)該物體的加速度大小可能是（ ） （1）（2） （3）（4） A. （1）（2）B. （3）（4） C. （1）（4）D. （2）（3） 9. 跳

13、起摸高是學(xué)生經(jīng)常進(jìn)行的一項(xiàng)活動(dòng)。某同學(xué)身高1.8m，質(zhì)量65kg，站立時(shí)舉手達(dá)到2.2m高，他用力蹬地，經(jīng)0.45s豎直離地跳起，設(shè)他蹬地的力大小恒為1060N，則他跳起可摸到的高度為_(kāi)m。 10. 用與水平方向成角斜向上的力F拉物體勻速前進(jìn)，物體的質(zhì)量為m，與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為。 （1）求拉力F的大小。 （2）若減小拉力F，則物體的運(yùn)動(dòng)是（ ） A. 做勻速運(yùn)動(dòng)； B. 做加速運(yùn)動(dòng)； C. 做減速運(yùn)動(dòng)； D. 不能判定 （3）若增大拉力F，結(jié)果怎樣？ 11. 質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的斜面上， （1）求斜面對(duì)物體的支持力N和摩擦力f及它們的合力F。 （2）將斜面傾角緩慢減小，則 A.

14、F大小改變，方向改變 B. F大小不變，方向不變； C. N增大，f增大； D. N增大，f減小。 （3）若將斜面傾角緩慢增大，結(jié)果怎樣？ 12. 質(zhì)量為m的木塊放于粗糙水平桌面上，在大小為F的水平恒力作用下做加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a，若在木塊上再施加一個(gè)與水平拉力F在同一豎直平面內(nèi)的推力T，而不改變木塊加速度的大小和方向，求推力T與水平拉力F的夾角。 13. 如圖所示，水平臺(tái)AB距地面CD高h(yuǎn)=0.80m。有一滑塊從A點(diǎn)以6.0m/s的初速度在平臺(tái)上做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，并從平臺(tái)邊緣的B點(diǎn)水平飛出，最后落在地面上的D點(diǎn)。已知AB=2.20m，落地點(diǎn)到平臺(tái)的水平距離為2.00m。（不計(jì)空氣阻力，g?。?/p>

15、求：小滑塊從A到D所用的時(shí)間和滑塊與平臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)。 14. 將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個(gè)矩形的箱中，如圖所示，在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運(yùn)動(dòng)。當(dāng)箱以的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，上頂板的傳感器顯示的壓力為6.0N，下底板的傳感器顯示的壓力為10.0N。（取g=10m/s2） （1）若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器的示數(shù)的一半，試判斷箱的運(yùn)動(dòng)情況。 （2）使上頂板傳感器的示數(shù)為零，箱沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的情況可能是怎樣的？ 15. “神舟五號(hào)”飛船完成了預(yù)定的空間科學(xué)和技術(shù)試驗(yàn)任務(wù)后，返回艙開(kāi)始從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回，返回艙開(kāi)始時(shí)通過(guò)自身制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)

16、控減速下降，穿越大氣層后，在一定的高度打開(kāi)阻力降落傘進(jìn)一步減速下降，這一過(guò)程中若返回艙所受空氣摩擦阻力與速度的平方成正比，比例系數(shù)（空氣阻力系數(shù)）為k，所受空氣浮力恒定不變，且認(rèn)為豎直降落。從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，返回艙的運(yùn)動(dòng)圖象如下圖中的AD曲線所示，圖中AB是曲線在A點(diǎn)的切線，切線交于橫軸一點(diǎn)B，其坐標(biāo)為（8，0），CD是曲線AD的漸近線，假如返回艙總質(zhì)量為M=400kg，g取10m/s2，試問(wèn)： （1）返回艙在這一階段是怎樣運(yùn)動(dòng)的？ （2）在初始時(shí)刻v=160m/s，此時(shí)它的加速度是多大？ （3）推證空氣阻力系數(shù)k的表達(dá)式并計(jì)算其值。 16. 刀、斧、鑿、刨等切削工具的刃部叫做劈，劈的縱截面是一個(gè)等腰三角形，劈背的寬度是d，劈的側(cè)面的長(zhǎng)度是L，如圖所示，使用劈的時(shí)候，在劈背上加力F，試證明劈的側(cè)面對(duì)物體的壓力，并由此說(shuō)明為什么越鋒利的切削工具越容易劈開(kāi)物體。 17. 在光滑的水平面上，靜止放著質(zhì)量為2.0kg物體，先受水平向東的力F1的作用，經(jīng)2s撤去F1，改為水平向南的力F2，再經(jīng)過(guò)2s，物體與原點(diǎn)的位移為6m，方向?yàn)闁|偏南30