高考牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用復(fù)習(xí)

1、.2012年高考牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用復(fù)習(xí) 浙江臺(tái)州篷街私立中學(xué) 王繼安一、牛頓運(yùn)動(dòng)定律在動(dòng)力學(xué)問題中的應(yīng)用1運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的動(dòng)力學(xué)問題常?？梢苑譃閮煞N類型（兩類動(dòng)力學(xué)基本問題）：（1）已知物體的受力情況，要求物體的運(yùn)動(dòng)情況如物體運(yùn)動(dòng)的位移、速度及時(shí)間等（2）已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，要求物體的受力情況（求力的大小和方向）但不管哪種類型，一般總是先根據(jù)已知條件求出物體運(yùn)動(dòng)的加速度，然后再由此得出問題的答案兩類動(dòng)力學(xué)基本問題的解題思路圖解如下：牛頓第二定律加速度a運(yùn)動(dòng)學(xué)公式運(yùn)動(dòng)情況第一類問題受力情況加速度a另一類問題牛頓第二定律運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可見，不論求解那一類問題，求解加速度是解題的橋梁和紐帶，是順利

2、求解的關(guān)鍵。點(diǎn)評(píng)：我們遇到的問題中，物體受力情況一般不變，即受恒力作用，物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，故常用的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式為勻變速直線運(yùn)動(dòng)公式，如等.2應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟（1）認(rèn)真分析題意，明確已知條件和所求量，搞清所求問題的類型。（2）選取研究對(duì)象.所選取的研究對(duì)象可以是一個(gè)物體，也可以是幾個(gè)物體組成的整體.同一題目，根據(jù)題意和解題需要也可以先后選取不同的研究對(duì)象。（3）分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況。（4）當(dāng)研究對(duì)象所受的外力不在一條直線上時(shí)：如果物體只受兩個(gè)力，可以用平行四邊形定則求其合力；如果物體受力較多，一般把它們正交分解到兩個(gè)方向上去分別求合力；如果物體做直線運(yùn)動(dòng)，一般把各個(gè)力

3、分解到沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直運(yùn)動(dòng)的方向上。（5）根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程，物體所受外力、加速度、速度等都可根據(jù)規(guī)定的正方向按正、負(fù)值代入公式，按代數(shù)和進(jìn)行運(yùn)算。（6）求解方程，檢驗(yàn)結(jié)果，必要時(shí)對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論。3應(yīng)用例析【例1】一斜面AB長為10m，傾角為30°，一質(zhì)量為2kg的小物體（大小不計(jì)）從斜面頂端A點(diǎn)由靜止開始下滑，如圖所示（g取10 m/s2）（1）若斜面與物體間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，求小物體下滑到斜面底端B點(diǎn)時(shí)的速度及所用時(shí)間（2）若給小物體一個(gè)沿斜面向下的初速度，恰能沿斜面勻速下滑，則小物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是多少? 【例2】如圖所示，一高度為h=0.8m粗糙的水

4、平面在B點(diǎn)處與一傾角為=30°光滑的斜面BC連接，一小滑塊從水平面上的A點(diǎn)以v0=3m/s的速度在粗糙的水平面上向右運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)小滑塊恰能沿光滑斜面下滑。已知AB間的距離s=5m，求：（1）小滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；（2）小滑塊從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到地面所需的時(shí)間；【例3】靜止在水平地面上的物體的質(zhì)量為2 kg，在水平恒力F推動(dòng)下開始運(yùn)動(dòng)，4 s末它的速度達(dá)到4m/s，此時(shí)將F撤去，又經(jīng)6 s物體停下來，如果物體與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，求F的大小。點(diǎn)評(píng)：解決動(dòng)力學(xué)問題時(shí)，受力分析是關(guān)鍵，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)情況的分析同樣重要，特別是像這類運(yùn)動(dòng)過程較復(fù)雜的問題，更應(yīng)注意對(duì)運(yùn)動(dòng)過程的分析。在分析物

5、體的運(yùn)動(dòng)過程時(shí)，一定弄清整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中物體的加速度是否相同，若不同，必須分段處理，加速度改變時(shí)的瞬時(shí)速度即是前后過程的聯(lián)系量。分析受力時(shí)要注意前后過程中哪些力發(fā)生了變化，哪些力沒發(fā)生變化。四、連接體（質(zhì)點(diǎn)組）在應(yīng)用牛頓第二定律解題時(shí)，有時(shí)為了方便，可以取一組物體（一組質(zhì)點(diǎn)）為研究對(duì)象。這一組物體一般具有相同的速度和加速度，但也可以有不同的速度和加速度。以質(zhì)點(diǎn)組為研究對(duì)象的好處是可以不考慮組內(nèi)各物體間的相互作用，這往往給解題帶來很大方便。使解題過程簡單明了。二、整體法與隔離法1整體法：在研究物理問題時(shí)，把所研究的對(duì)象作為一個(gè)整體來處理的方法稱為整體法。采用整體法時(shí)不僅可以把幾個(gè)物體作為整體，也可

6、以把幾個(gè)物理過程作為一個(gè)整體，采用整體法可以避免對(duì)整體內(nèi)部進(jìn)行繁鎖的分析，常常使問題解答更簡便、明了。運(yùn)用整體法解題的基本步驟：（1）明確研究的系統(tǒng)或運(yùn)動(dòng)的全過程.（2）畫出系統(tǒng)的受力圖和運(yùn)動(dòng)全過程的示意圖.（3）尋找未知量與已知量之間的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解2隔離法：把所研究對(duì)象從整體中隔離出來進(jìn)行研究，最終得出結(jié)論的方法稱為隔離法?？梢园颜麄€(gè)物體隔離成幾個(gè)部分來處理，也可以把整個(gè)過程隔離成幾個(gè)階段來處理，還可以對(duì)同一個(gè)物體，同一過程中不同物理量的變化進(jìn)行分別處理。采用隔離物體法能排除與研究對(duì)象無關(guān)的因素，使事物的特征明顯地顯示出來，從而進(jìn)行有效的處理。運(yùn)用隔離法解題的基本步驟：

7、（1）明確研究對(duì)象或過程、狀態(tài)，選擇隔離對(duì)象.選擇原則是：一要包含待求量，二是所選隔離對(duì)象和所列方程數(shù)盡可能少。（2）將研究對(duì)象從系統(tǒng)中隔離出來；或?qū)⒀芯康哪碃顟B(tài)、某過程從運(yùn)動(dòng)的全過程中隔離出來。（3）對(duì)隔離出的研究對(duì)象、過程、狀態(tài)分析研究，畫出某狀態(tài)下的受力圖或某階段的運(yùn)動(dòng)過程示意圖。（4）尋找未知量與已知量之間的關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)奈锢硪?guī)律列方程求解。3整體和局部是相對(duì)統(tǒng)一相輔相成的隔離法與整體法，不是相互對(duì)立的，一般問題的求解中，隨著研究對(duì)象的轉(zhuǎn)化，往往兩種方法交叉運(yùn)用，相輔相成.所以，兩種方法的取舍，并無絕對(duì)的界限，必須具體分析，靈活運(yùn)用.無論哪種方法均以盡可能避免或減少非待求量（即中間未

8、知量的出現(xiàn)，如非待求的力，非待求的中間狀態(tài)或過程等）的出現(xiàn)為原則4應(yīng)用例析【例4】如圖所示，A、B兩木塊的質(zhì)量分別為mA、mB，在水平推力F作用下沿光滑水平面勻加速向右運(yùn)動(dòng)，求A、B間的彈力FN。點(diǎn)評(píng)：這個(gè)結(jié)論還可以推廣到水平面粗糙時(shí)（A、B與水平面間相同）；也可以推廣到沿斜面方向推A、B向上加速的問題，有趣的是，答案是完全一樣的?！纠?】如圖所示，質(zhì)量為2m的物塊A和質(zhì)量為m的物塊B與地面的摩擦均不計(jì).在已知水平推力F的作用下，A、B做加速運(yùn)動(dòng).A對(duì)B的作用力為多大?點(diǎn)評(píng)：對(duì)連結(jié)體（多個(gè)相互關(guān)聯(lián)的物體）問題，通常先取整體為研究對(duì)象，然后再根據(jù)要求的問題取某一個(gè)物體為研究對(duì)象.AB F【例6】

9、 如圖，傾角為的斜面與水平面間、斜面與質(zhì)量為m的木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為，木塊由靜止開始沿斜面加速下滑時(shí)斜面始終保持靜止。求水平面給斜面的摩擦力大小和方向?！纠?】如圖所示，mA=1kg，mB=2kg，A、B間靜摩擦力的最大值是5N，水平面光滑。用水平力F拉B，當(dāng)拉力大小分別是F=10N和F=20N時(shí)，A、B的加速度各多大？【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m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=g，則小球在下滑的過程中，木箱對(duì)地面的壓力為多少？ 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

10、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“一動(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.三、臨界問題在某些物理情境中，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的過程中，由于條件的變化，會(huì)出現(xiàn)兩種狀態(tài)的銜接，兩種現(xiàn)象的分界，同時(shí)使某個(gè)物理量在特定狀態(tài)時(shí)，具有最大值或最小值。這類問題稱為臨界問題。在解決臨界問題時(shí)，進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，找出臨界狀態(tài)是解題的關(guān)鍵?！纠?】一個(gè)質(zhì)量為0.2 kg的小球用細(xì)線吊在傾角=53°的斜面頂端，如圖，斜面靜止時(shí)，球緊靠在斜面上，繩與斜面平行，不計(jì)摩擦，當(dāng)斜面以10 m/s2的加速

11、度向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求繩的拉力及斜面對(duì)小球的彈力.命題意圖：考查對(duì)牛頓第二定律的理解應(yīng)用能力、分析推理能力及臨界條件的挖掘能力。四、超重、失重和視重1超重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ?大于 物體所受重力的情況稱為超重現(xiàn)象。產(chǎn)生超重現(xiàn)象的條件是物體具有 向上 的加速度。與物體速度的大小和方向無關(guān)。產(chǎn)生超重現(xiàn)象的原因：當(dāng)物體具有向上的加速度a（向上加速運(yùn)動(dòng)或向下減速運(yùn)動(dòng)）時(shí)，支持物對(duì)物體的支持力（或懸掛物對(duì)物體的拉力）為F，由牛頓第二定律得Fmgma所以Fm（ga）mg由牛頓第三定律知，物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ〧 mg.2失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦?/p>

12、） 小于 物體所受重力的情況稱為失重現(xiàn)象。產(chǎn)生失重現(xiàn)象的條件是物體具有 向下 的加速度，與物體速度的大小和方向無關(guān).產(chǎn)生失重現(xiàn)象的原因：當(dāng)物體具有向下的加速度a（向下加速運(yùn)動(dòng)或向上做減速運(yùn)動(dòng)）時(shí)，支持物對(duì)物體的支持力（或懸掛物對(duì)物體的拉力）為F。由牛頓第二定律mgFma，所以Fm（ga）mg由牛頓第三定律知，物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ〧 mg. 完全失重現(xiàn)象：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┑扔诹愕臓顟B(tài)，叫做完全失重狀態(tài).產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象的條件：當(dāng)物體豎直向下的加速度等于重力加速度時(shí)，就產(chǎn)生完全失重現(xiàn)象。點(diǎn)評(píng)：（1）在地球表面附近，無論物體處于什么狀態(tài)，其本身的重力Gmg始終

13、不變。超重時(shí)，物體所受的拉力（或支持力）與重力的合力方向向上，測力計(jì)的示數(shù)大于物體的重力；失重時(shí)，物體所受的拉力（或支持力）與重力的合力方向向下，測力計(jì)的示數(shù)小于物體的重力.可見，在失重、超重現(xiàn)象中，物體所受的重力始終不變，只是測力計(jì)的示數(shù)（又稱視重）發(fā)生了變化，好像物體的重量有所增大或減小。（2）發(fā)生超重和失重現(xiàn)象，只決定于物體在豎直方向上的加速度。物體具有向上的加速度時(shí)，處于超重狀態(tài)；物體具有向下的加速度時(shí)，處于失重狀態(tài)；當(dāng)物體豎直向下的加速度為重力加速度時(shí)，處于完全失重狀態(tài).超重、失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向無關(guān)。3應(yīng)用例析【例10】質(zhì)量為m的人站在升降機(jī)里，如果升降機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的絕對(duì)值為a，

14、升降機(jī)底板對(duì)人的支持力F=mg+ma，則可能的情況是 （ ）A.升降機(jī)以加速度a向下加速運(yùn)動(dòng) B .升降機(jī)以加速度a向上加速運(yùn)動(dòng)C.在向上運(yùn)動(dòng)中，以加速度a制動(dòng) D .在向下運(yùn)動(dòng)中，以加速度a制動(dòng)【例11】下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)中，能在繞地球飛行的太空實(shí)驗(yàn)艙中完成的是A用天平測量物體的質(zhì)量 B用彈簧秤測物體的重力C 用溫度計(jì)測艙內(nèi)的溫度 D用水銀氣壓計(jì)測艙內(nèi)氣體的壓強(qiáng)五、針對(duì)訓(xùn)練：1如圖所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一輕彈簧上端固定一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球上下振動(dòng)時(shí)，框架始終沒有跳起。當(dāng)框架對(duì)地面壓力為零瞬間，小球的加速度大小為A.g B. g C.0 D. g2如圖所示，A、B兩小球分別連在彈簧

15、兩端，B端用細(xì)線固定在傾角為30°的光滑斜面上，若不計(jì)彈簧質(zhì)量，在線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為A都等于 B和0C和0 D0和 3.如圖，質(zhì)量為m的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡諧振動(dòng)，振動(dòng)過程中A、B之間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，當(dāng)物體離開平衡位置的位移為x時(shí)，A、B間摩擦力的大小等于A0BkC（）kD（）k4質(zhì)量為 m的物塊B與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，A的質(zhì)量為2 m與地面間的摩擦不計(jì)。在已知水平推力F的作用下，A、B做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，A對(duì)B的作用力為_。5質(zhì)量為60 kg的人站在升降機(jī)中的體重計(jì)上，當(dāng)升降機(jī)做下列各種運(yùn)動(dòng)時(shí)，

16、體重計(jì)的讀數(shù)是多少？（1）升降機(jī)勻速上升（2）升降機(jī)以4 m/s2的加速度上升（3）升降機(jī)以5 m/s2的加速度下降（4）升降機(jī)以重力加速度g加速下降（5）以加速度a=12 m/s2加速下降6A的質(zhì)量m1=4 m，B的質(zhì)量m2=m，斜面固定在水平地面上。開始時(shí)將B按在地面上不動(dòng)，然后放手，讓A沿斜面下滑而B上升。A與斜面無摩擦，如圖，設(shè)當(dāng)A沿斜面下滑s距離后，細(xì)線突然斷了。求B上升的最大高度H。7質(zhì)量為200 kg的物體，置于升降機(jī)內(nèi)的臺(tái)秤上，從靜止開始上升。運(yùn)動(dòng)過程中臺(tái)秤的示數(shù)F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，求升降機(jī)在7s鐘內(nèi)上升的高度（取g10 m/s2）8空間探測器從某一星球表面豎直升空。已知

17、探測器質(zhì)量為1500Kg，發(fā)動(dòng)機(jī)推動(dòng)力為恒力。探測器升空后發(fā)動(dòng)機(jī)因故障突然關(guān)閉，圖6是探測器從升空到落回星球表面的速度隨時(shí)間變化的圖線，則由圖象可判斷該探測器在星球表面達(dá)到的最大高度Hm為多少m？發(fā)動(dòng)機(jī)的推動(dòng)力F為多少N？參考答案：1D 2D 3D 4N=（F+2mg） 5以人為研究對(duì)象，受重力和體重計(jì)的支持力F的作用，由牛頓第三定律知，人受到支持力跟人對(duì)體重計(jì)的壓力大小相等，所以體重計(jì)的讀數(shù)即為支持力的大小.（1）勻速上升時(shí)，a=0，所以F-mg=0即F=mg=600 N（2）加速上升時(shí)，a向上，取向上為正方向，則根據(jù)牛頓第二定律：F-mg=ma所以F=mg+ma=m（g+a）=840 N（3）加速下降時(shí)，a向下，取向下為正方向，根據(jù)牛頓第二定律：mg-F=ma所以F=mg-ma=m（g-a）=300 N（4）以a=g加速下降時(shí)，取向下為正，根據(jù)牛頓第二定律：mg-F=mg故F=0，即完全失重（5）以a=12 m/s2 加速下降，以向下為正，根據(jù)牛頓第二定律：F=mg-maF=mg-ma=m（g-a）=-120 N負(fù)號(hào)表示人已離開體重計(jì)，故此時(shí)體重計(jì)示數(shù)為0.6H=1.2 s 7解析：在2s這段時(shí)間