第5節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

1、第5節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用1根據(jù)受力情況確定運(yùn)動(dòng)情況，先對(duì)物體受力分析，求出合力，再利用_求出_，然后利用_確定物體的運(yùn)動(dòng)情況(如位移、速度、時(shí)間等)2根據(jù)運(yùn)動(dòng)情況確定受力情況，先分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)_求出加速度，再利用_確定物體所受的力(求合力或其他力)3質(zhì)量為2 kg的質(zhì)點(diǎn)做勻變速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為2 m/s2，則該質(zhì)點(diǎn)所受的合力大小是_ N.4某步槍子彈的出口速度達(dá)100 m/s，若步槍的槍膛長0.5 m，子彈的質(zhì)量為20 g，若把子彈在槍膛內(nèi)的運(yùn)動(dòng)看做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，則高壓氣體對(duì)子彈的平均作用力為()A1×102 N B2×102 NC2×105 N D

2、2×104 N5用30 N的水平外力F拉一個(gè)靜放在光滑水平面上的質(zhì)量為20 kg的物體，力F作用3 s后消失，則第5 s末物體的速度和加速度分別是()Av4.5 m/s，a1.5 m/s2Bv7.5 m/s，a1.5 m/s2Cv4.5 m/s，a0Dv7.5 m/s，a0【概念規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一已知物體受力求解物體的速度和位移1. 一物體放在光滑水平面上，若物體僅受到沿水平方向的兩個(gè)力F1和F2的作用在兩個(gè)力開始作用的第1 s內(nèi)物體保持靜止?fàn)顟B(tài)，已知這兩個(gè)力隨時(shí)間的變化情況如圖1所示，則()圖1A在第2 s內(nèi)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，加速度減小，速度增大B在第3 s內(nèi)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，加速度

3、增大，速度減小C在第4 s內(nèi)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，加速度減小，速度增大D在第6 s內(nèi)，物體處于靜止?fàn)顟B(tài)2一個(gè)滑雪者從靜止開始沿山坡滑下，山坡的傾角30°，滑雪板與雪地的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.04(g取10 m/s2)求：(1)滑雪者加速度的大小；(2)滑雪者5 s內(nèi)滑下的路程；(3)滑雪者5 s末速度的大小知識(shí)點(diǎn)二已知速度求物體受力3行車過程中，如果車距不夠，剎車不及時(shí)，汽車將發(fā)生碰撞，車?yán)锏娜丝赡苁艿絺?，為了盡可能地減輕碰撞所引起的傷害，人們設(shè)計(jì)了安全帶假定乘客質(zhì)量為70 kg，汽車車速為90 km/h，從踩下剎車閘到車完全停止需要的時(shí)間為5 s，安全帶對(duì)乘客的平均作用力大小約為(不計(jì)人與

4、座椅間的摩擦)()A450 N B400 NC350 N D300 N4. 建筑工人用如圖2所示的定滑輪裝置運(yùn)送建筑材料質(zhì)量為70.0 kg的工人站在地面上，通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則工人對(duì)地面的壓力大小為(g取10 m/s2)()圖2A510 N B490 NC890 N D910 N5列車在機(jī)車的牽引下沿平直鐵軌勻加速行駛，在100 s內(nèi)速度由5.0 m/s增加到15.0 m/s.(1)求列車的加速度大??；(2)若列車的質(zhì)量是1.0×106 kg，機(jī)車對(duì)列車的牽引力是1.5×105 N

5、，求列車在運(yùn)動(dòng)中所受的阻力大小【方法技巧練】一、瞬時(shí)性問題的分析方法6. 如圖3所示，在光滑的水平面上，質(zhì)量分別為m1和m2的木塊A和B之間用輕彈簧相連，在拉力F作用下，以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻突然撤去拉力F，此瞬時(shí)A和B的加速度為a1和a2，則()圖3Aa1a20Ba1a，a20Ca1a，a2aDa1a，a2a7. 如圖4所示，天花板上用細(xì)繩吊起兩個(gè)用輕彈簧相連的質(zhì)量相同的小球兩小球均保持靜止當(dāng)突然剪斷細(xì)繩時(shí)，上面小球A與下面小球B的加速度為()圖4AaAgaBgBaAgaB0CaA2gaB0DaA0aBg二、牛頓第二定律的綜合應(yīng)用8放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F

6、的作用，F(xiàn)的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖5甲、乙所示重力加速度g取10 m/s2.試?yán)脙蓤D線求出物塊的質(zhì)量及物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)圖51. 如圖6所示，底板光滑的小車上用兩個(gè)量程為30 N，完全相同的彈簧測力計(jì)甲和乙系住一個(gè)質(zhì)量為2 kg的物塊在水平地面上，當(dāng)小車做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)均為15 N當(dāng)小車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧測力計(jì)甲的示數(shù)變?yōu)?0 N這時(shí)小車運(yùn)動(dòng)的加速度大小是()圖6A1 m/s2 B3 m/s2C5 m/s2 D7 m/s22雨滴從空中由靜止落下，若雨滴下落時(shí)空氣對(duì)其的阻力隨雨滴下落速度的增大而增大，如下圖所示的圖像中，能正確反映雨滴下

7、落運(yùn)動(dòng)情況的是()3如圖7所示為某小球所受的合力與時(shí)間的關(guān)系，各段的合力大小相同，作用時(shí)間相同，設(shè)小球從靜止開始運(yùn)動(dòng)由此可判定()圖7A小球向前運(yùn)動(dòng)，再返回停止B小球向前運(yùn)動(dòng)再返回不會(huì)停止C小球始終向前運(yùn)動(dòng)D小球向前運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后停止4. 如圖8所示，當(dāng)車廂向右加速行駛時(shí)，一質(zhì)量為m的物塊緊貼在車廂壁上，相對(duì)于車廂壁靜止，隨車一起運(yùn)動(dòng)，則下列說法正確的是()圖8A在豎直方向上，車廂壁對(duì)物塊的摩擦力與物塊的重力平衡B在水平方向上，車廂壁對(duì)物塊的彈力與物塊對(duì)車廂壁的壓力是一對(duì)平衡力C若車廂的加速度變小，車廂壁對(duì)物塊的彈力不變D若車廂的加速度變大，車廂壁對(duì)物塊的摩擦力也變大5A、B兩物體以相同的初速

8、度滑到同一粗糙水平面上，若兩物體的質(zhì)量為mA>mB，兩物體與粗糙水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同，則兩物體能滑行的最大距離xA與xB相比為()AxAxB BxA>xBCxA<xB D不能確定6. 圖9為蹦極運(yùn)動(dòng)的示意圖，彈性繩的一端固定在O點(diǎn)，另一端和運(yùn)動(dòng)員相連運(yùn)動(dòng)員從O點(diǎn)自由下落，至B點(diǎn)彈性繩自然伸直，經(jīng)過合力為零的C點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)D，然后彈起整個(gè)過程中忽略空氣阻力分析這一過程，下列表述正確的是()圖9經(jīng)過B點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的速率最大經(jīng)過C點(diǎn)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員的速率最大從C點(diǎn)到D點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員的加速度增大從C點(diǎn)到D點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)員的加速度不變A BC D7. 如圖10所示，小車質(zhì)量為M，光滑小球P的質(zhì)量為

9、m，繩質(zhì)量不計(jì)，水平地面光滑，要使小球P隨車一起勻加速運(yùn)動(dòng)，則施于小車的水平作用力F是(已知)()圖10Amgtan B(Mm)gtan C(Mm)gcot D(Mm)gsin 8搬運(yùn)工人沿粗糙斜面把一物體拉上卡車，當(dāng)力沿斜面向上，大小為F時(shí)，物體的加速度為a1；若保持力的方向不變，大小變?yōu)?F時(shí)，物體的加速度為a2，則()Aa1a2 Ba1<a2<2a1Ca22a1 Da2>2a19三個(gè)完全相同的物塊1、2、3放在水平桌面上，它們與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同現(xiàn)用大小相同的外力F沿圖11所示方向分別作用在1和2上，用F的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速運(yùn)動(dòng)令a1、a2、

10、a3分別代表物塊1、2、3的加速度，則()圖11Aa1a2a3 Ba1a2，a2a3Ca1a3a2 Da1a2a310如圖12所示在光滑水平面上有兩個(gè)質(zhì)量分別為m1和m2的物體A、B，m1>m2，A、B間水平連接著一輕質(zhì)彈簧測力計(jì)若用大小為F的水平力向右拉B，穩(wěn)定后B的加速度大小為a1，彈簧測力計(jì)示數(shù)為F1；如果改用大小為F的水平力向左拉A，穩(wěn)定后A的加速度大小為a2，彈簧測力計(jì)示數(shù)為F2.則以下關(guān)系式正確的是()圖12Aa1a2，F(xiàn)1>F2 Ba1a2，F(xiàn)1<F2Ca1<a2，F(xiàn)1F2 Da1>a2，F(xiàn)1>F2題號(hào)12345678910答案11.如圖13所

11、示的機(jī)車，質(zhì)量為100 t，設(shè)它從停車場出發(fā)經(jīng)225 m后速度達(dá)到54 km/h，此時(shí)，司機(jī)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，讓機(jī)車進(jìn)站機(jī)車又行駛了125 m才停在站上，設(shè)機(jī)車所受的阻力保持不變，求機(jī)車關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)前所受的牽引力圖1312如圖14所示，一架質(zhì)量m5.0×103 kg的噴氣式飛機(jī)，從靜止開始在機(jī)場的跑道上滑行，經(jīng)過距離x5.0×102 m，達(dá)到起飛速度v60 m/s.在這個(gè)過程中飛機(jī)受到的平均阻力是飛機(jī)重量的0.02倍求：飛機(jī)滑行時(shí)受到的牽引力多大？(g取10 m/s2)圖14第5節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用 答案課前預(yù)習(xí)練1牛頓第二定律加速度運(yùn)動(dòng)學(xué)公式2運(yùn)動(dòng)學(xué)公式牛頓第二定律344B根據(jù)v

12、2ax，a m/s21×104 m/s2，再根據(jù)Fma20×103×1×104 N2×102 N5Ca m/s21.5 m/s2，vat1.5×3 m/s4.5 m/s.因?yàn)樗矫婀饣?，因? s末物體速度為4.5 m/s，加速度a0.課堂探究練1C2(1)4.65 m/s2(2)58.1 m(3)23.3 m/s解析(1)以滑雪者為研究對(duì)象，受力情況如右圖所示Nmgcos 0.mgsin fma.又因?yàn)閒N.由以上三式可得：ag(sin cos )10×(0.04×) m/s24.65 m/s2.(2)xat2&

13、#215;4.65×52 m58.1 m.(3)vtat4.65×5 m/s23.3 m/s.點(diǎn)評(píng)由物體受力情況求解運(yùn)動(dòng)情況的一般步驟是：(1)確定研究對(duì)象，對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫出物體受力圖；(2)根據(jù)力的合成與分解的方法求出合外力(大小、方向)或?qū)αM(jìn)行正交分解(物體受兩個(gè)以上的力作用時(shí)一般用正交分解法)；(3)據(jù)牛頓第二定律列方程，并解出物體的加速度；(4)分析物體的運(yùn)動(dòng)過程，確定始、末狀態(tài)；(5)選擇恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解3C汽車的速度v090 km/h25 m/s設(shè)汽車勻減速的加速度大小為a，則a5 m/s2對(duì)乘客應(yīng)用牛頓第二定律可得：Fma70×5

14、 N350 N，所以C正確4B對(duì)建筑材料進(jìn)行受力分析根據(jù)牛頓第二定律有Fmgma，得繩子的拉力大小等于F210 N然后再對(duì)人受力分析由平衡知識(shí)得MgFN，得N490 N，根據(jù)牛頓第二定律可知人對(duì)地面的壓力為490 N，B對(duì)5(1)0.1 m/s2(2)5.0×104 N解析(1) 根據(jù)a，代入數(shù)據(jù)得a0.1 m/s2(2)設(shè)列車在運(yùn)動(dòng)中所受的阻力大小為f，由牛頓第二定律F合F牽fma，代入數(shù)據(jù)解得f5.0×104 N.點(diǎn)評(píng)由物體的運(yùn)動(dòng)情況，推斷或求出物體所受的未知力的步驟：(1)確定研究對(duì)象；(2)分析物體的運(yùn)動(dòng)過程，確定始末狀態(tài)；(3)恰當(dāng)選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度；

15、(4)對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析，并畫出受力圖；(5)根據(jù)牛頓第二定律列方程，求解6D兩物體在光滑的水平面上一起以加速度a向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧的彈力F彈m1a，在力F撤去的瞬間，彈簧的彈力來不及改變，大小仍為m1a，因此對(duì)A來講，加速度此時(shí)仍為a，對(duì)B物體：取向右為正方向，m1am2a2，a2a，所以只有D項(xiàng)正確7C剪斷細(xì)繩之前設(shè)彈簧彈力大小為F，對(duì)A、B兩球在斷線前分別受力分析如右圖所示由二力平衡可得：Fmg，F(xiàn)繩mgF2mg.剪斷細(xì)繩瞬間，細(xì)繩拉力F繩瞬間消失，而彈簧的彈力F瞬間不發(fā)生變化(時(shí)間極短，兩球沒來得及運(yùn)動(dòng))，此時(shí)對(duì)A、B分別用牛頓第二定律(取豎直向下為正方向)有：mgFmaA，m

16、gFmaB，可得：aA2g，方向豎直向下，aB0，所以C正確點(diǎn)評(píng)對(duì)于彈簧彈力和細(xì)繩彈力要區(qū)別開，細(xì)繩產(chǎn)生彈力時(shí)，發(fā)生的是微小形變，因此細(xì)繩的彈力可以突變；彈簧發(fā)生的是明顯形變，因此彈簧的彈力不會(huì)突變81 kg0.4解析由vt圖像可知，物塊在03 s內(nèi)靜止，36 s內(nèi)做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度為a,69 s內(nèi)做勻速運(yùn)動(dòng)，結(jié)合Ft圖像可知f4 NmgFf2 Nmaa2 m/s2由以上各式得m1 kg，0.4.課后鞏固練1C開始兩彈簧測力計(jì)的示數(shù)均為15 N，當(dāng)彈簧測力計(jì)甲的示數(shù)為10 N時(shí)，彈簧測力計(jì)乙的示數(shù)將增為20 N，對(duì)物體在水平方向應(yīng)用牛頓第二定律得：20102×a得：a5 m/s2，

17、故C正確2C對(duì)雨滴受力分析，由牛頓第二定律得：mgfma，雨滴加速下落，速度增大，阻力增大，故加速度減小，在vt圖像中其斜率變小，故選項(xiàng)C正確3C由Ft圖像知：第1 s，F(xiàn)向前；第2 s，F(xiàn)向后以后重復(fù)該變化，所以小球先加速1 s，再減速1 s，2 s末剛好減為零，以后重復(fù)該過程，所以小球始終向前運(yùn)動(dòng)4A對(duì)物塊m受力分析如圖所示由牛頓第二定律：豎直方向：fmg，水平方向：Nma，所以選項(xiàng)A正確，C、D錯(cuò)誤車廂壁對(duì)物塊的彈力和物塊對(duì)車廂壁的壓力是一對(duì)相互作用力，故B錯(cuò)誤5A通過分析物體在水平面上滑行時(shí)的受力情況可以知道，物體滑行時(shí)受到的滑動(dòng)摩擦力mg為合外力，由牛頓第二定律知：mgma得：ag，

18、可見：aAaB.物體減速到零時(shí)滑動(dòng)的距離最大，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：v2aAxA，v2aBxB，又因?yàn)関AvB，aAaB.所以：xAxB，A正確6B在BC段，運(yùn)動(dòng)員所受重力大于彈力，向下做加速度逐漸減小的變加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)a0時(shí)，速度最大，即在C點(diǎn)時(shí)速度最大，對(duì)在CD段，彈力大于重力，運(yùn)動(dòng)員做加速度逐漸增大的變減速運(yùn)動(dòng)，對(duì)，故選B.7B對(duì)小球受力分析如右圖所示，則mgtan ma，所以agtan .對(duì)整體F(Mm)a(Mm)gtan 8D根據(jù)牛頓第二定律Fmgsin mgcos ma12Fmgsin mgcos ma2由兩式可解得：a22a1gsin gcos ，所以a2>2a1.9C根據(jù)題意和圖示知道，F(xiàn)sin 60°mg，三個(gè)物塊在水平方向受到的都等于F/2，摩擦力各不相同；f1(mgFsin 60°)，f2(Fsin 60°mg)，f3mg；三個(gè)物塊在豎直方向都受力平衡；a1(F2f1)/2m，a2(F2f2)/2m，a3(F2f3)/2m；a1>a3>a2，C正確10A對(duì)整體，水平方向只受拉力F作用，因此穩(wěn)定時(shí)具有的相同加速度為aF/(