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文檔簡介

第2節(jié)牛頓運(yùn)動定律的應(yīng)用(一)一、動力學(xué)的兩類基本問題加速度

1.由物體的受力情況求解運(yùn)動情況的基本思路:先求出幾個力的合力,由牛頓第二定律(F=ma)求出________,再由運(yùn)動學(xué)的有關(guān)公式求出速度或位移. 2.由物體的運(yùn)動情況求解受力情況的基本思路:根據(jù)運(yùn)動規(guī)律求出________,再由牛頓第二定律求出合力,從而確定未知力.加速度

說明:牛頓第二定律是聯(lián)系運(yùn)動問題與受力問題的橋梁,加速度是解題的關(guān)鍵.比較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)生條件加速度方向向___加速度方向向___加速度方向向______,且大小a=______二、超重和失重大于小于0上下下g比較超重失重完全失重動力學(xué)原理

F-mg=maF=________

mg-F=maF=________

mg-F=mgF=________可能狀態(tài)①______上升;②減速下降①______下降;②減速上升①自由落體運(yùn)動和所有的拋體運(yùn)動;②繞地球做勻速圓周運(yùn)動的衛(wèi)星、飛船等(續(xù)表)m(g+a)m(g-a)0加速加速【基礎(chǔ)自測】1.判斷下列題目的正誤.(1)輕彈簧是指自身重力可以忽略的彈簧.()(2)物體對接觸面的壓力大于自身重力的現(xiàn)象即為超重.(

)(3)處于超重或失重狀態(tài)的物體必須有豎直方向的加速度或分加速度.()(4)減速上升的升降機(jī)內(nèi)的物體,物體對地板的壓力大于重力.()(5)在傳送帶上隨傳送帶一起勻速運(yùn)動的物體不受摩擦力作用.()答案:(1)√

(2)×

(3)√

(4)×

(5)×

2.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50kg,電梯運(yùn)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3-2-1)所示,在這段時間內(nèi)下列說法正確的是(

圖3-2-1A.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(yùn)動答案:D

3.(多選,2021年廣東揭陽月考)如圖3-2-2小車向右做加速直線運(yùn)動,物塊貼在小車左壁相對靜止.當(dāng)小車的加速)圖3-2-2度增大時,下列說法正確的是( A.物塊受到的彈力不變

B.物塊受到的摩擦力不變

C.物塊受到三個力的作用

D.物塊受到的合外力為零

答案:BC

4.(2021年廣東深圳月考)為檢測某公路濕瀝青混凝土路面與汽車輪胎的動摩擦因數(shù)μ,測試人員讓汽車在該公路水平直道行駛(如圖3-2-3),當(dāng)汽車速度表顯示40km/h時緊急剎車(車輪抱死),車上人員用手機(jī)測得汽車滑行)3.70s后停下來,g取10m/s2,則測得μ

約為(

圖3-2-3A.0.2B.0.3C.0.4D.0.5答案:B熱點1牛頓第二定律的瞬時性[熱點歸納]

加速度與合外力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系,二者總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失,具體可簡化為以下兩種模型:面間的動摩擦因數(shù)μ=

【典題1】(2020

年山東青島模擬)如圖3-2-4所示,質(zhì)量m=3kg的木塊在輕彈簧和輕繩的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài),此時木塊和斜面剛好接觸但無壓力,輕繩水平,輕彈簧的軸線與斜面平行.已知斜面的傾角θ=37°,木塊與斜13,重力加速度g取10m/s2,)sin37°=0.6,則剪斷輕繩瞬間木塊的加速度大小為(

圖3-2-4A.14m/s2

B.12m/s2

C.10m/s2

D.8m/s2拉力F=

解析:剪斷輕繩之前,木塊和斜面剛好接觸但無壓力,說明斜面對木塊沒有支持力,對物塊受力分析可得彈簧的

mg

sin37°=

300.6N=50N剪斷輕繩瞬間,根據(jù)牛頓第二定律得:F-mgsinθ-μmgcosθ=ma解得a=8m/s2,故D正確.答案:D方法技巧抓住“兩關(guān)鍵”、遵循“四步驟”(1)分析瞬時加速度的“兩個關(guān)鍵”:①明確繩或線類、彈簧或橡皮條類模型的特點.②分析瞬時前、后的受力情況和運(yùn)動狀態(tài).(2)“四個步驟”:第一步:分析原來物體的受力情況.第二步:分析物體在突變時的受力情況.第三步:由牛頓第二定律列方程.第四步:求出瞬時加速度,并討論其合理性.

【遷移拓展】(2021年廣東深圳月考)如圖3-2-5所示,A、B兩物體的質(zhì)量分別為m和3m,中間用輕彈簧相連,A、B兩物體與水平面間的動摩擦因數(shù)均為μ,在水平推力F作用下,A、B一起以加速度a向右做勻加速直線運(yùn)動.當(dāng)突然撤去推力F的瞬間,A、B兩物體的加速度大小分別為()圖3-2-5B.3(a+μg),a+μgD.a,2a+3μgA.3a,aC.3a+4μg,a答案:C熱點2動力學(xué)的兩類基本問題[熱點歸納]1.解決兩類基本問題的思路:2.兩類動力學(xué)問題的解題步驟:考向1根據(jù)物體的運(yùn)動情況求物體受力情況

【典題2】(2021

年廣東東莞月考)小明在限速60km/h的平直公路上,駕駛轎車以15m/s的速度勻速行駛,由于被前方大貨車阻擋了視線,待小明看到交通信號燈時,綠燈時間僅剩3s,此時車頭距離停車線50m.若小明經(jīng)0.5s的反應(yīng)時間后勻加速“沖過”路口,企圖在綠燈結(jié)束前使車頭越過停車線.已知轎車質(zhì)量為1.5×103

kg,g取10m/s2.(1)求轎車做勻加速直線運(yùn)動的加速度最小值.(2)假設(shè)轎車行駛過程中所受阻力的大小不變,求轎車的牽引力至少增大多少?

(3)請判斷,小明的這種做法可取嗎?說出你的依據(jù).

解:(1)經(jīng)Δt=0.5s的反應(yīng)時間后,司機(jī)開始加速時,距綠燈結(jié)束只有t=2.5s,若綠燈結(jié)束時車頭恰好到達(dá)停車線,此時加速度最小.代入數(shù)據(jù)可得a=1.6m/s2.(2)設(shè)勻速行駛時,轎車的牽引力為F,所受阻力為f,由受力平衡得F=f做勻加速直線運(yùn)動時,牽引力為F′,由牛頓第二定律F′-f=ma加速度最小值為a=1.6m/s2,聯(lián)立兩式并代入數(shù)據(jù)可得ΔF=F′-F=2400N.(3)司機(jī)恰能沖過路口時,到達(dá)路口的速度v=v0+at=19m/s=68.4km/h此時該轎車已經(jīng)超速,因此這種行為不可取.考向2根據(jù)物體受力情況求物體運(yùn)動情況

【典題3】(2020

年山東模擬)如圖3-2-6甲所示,在高速公路的連續(xù)下坡路段通常會設(shè)置避險車道,供發(fā)生緊急情況的車輛避險使用,本題中避險車道是主車道旁的一段上坡路面.一輛貨車在行駛過程中剎車失靈,以v0=90km/h的速度駛?cè)氡茈U車道,如圖乙所示.設(shè)貨車進(jìn)入避險車道后牽引力為零,貨車與路面間的動摩擦因數(shù)μ=0.30,重力加速度大小g取10m/s2.甲乙

圖3-2-6 (1)為了防止貨車在避險車道上停下后發(fā)生溜滑現(xiàn)象,該避險車道上坡路面的傾角θ應(yīng)該滿足什么條件?設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,結(jié)果用θ的正切值表示.

(2)若避險車道路面傾角為15°,求貨車在避險車道上行駛的最大距離.(已知sin15°=0.26,cos15°=0.97,結(jié)果保留兩位有效數(shù)字.)解:(1)若貨車在避險車道停下后不發(fā)生溜滑現(xiàn)象,則有Ffm≥mgsin

θ貨車所受的最大靜摩擦力Ffm=μFN=μmgcos

θ聯(lián)立解得tanθ≤0.30.(2)貨車在避險車道上行駛時mgsinθ+μmgcosθ=maa=mgsinθ+μmgcosθ m=5.51m/s2貨車的初速度v0=90km/h=25m/stan15°<0.30則貨車在避險車道上行駛的最大距離為方法技巧解決動力學(xué)兩類問題的兩個關(guān)鍵點:熱點3超重與失重現(xiàn)象[熱點歸納]1.對超重、失重的理解.(1)不論超重、失重或完全失重,物體的重力都不變,只是“視重”改變.

(2)物體是否處于超重或失重狀態(tài),不在于物體向上運(yùn)動還是向下運(yùn)動,而在于物體的加速度方向,只要其加速度在豎直方向上有分量,物體就會處于超重或失重狀態(tài). (3)當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時,重力只有使物體產(chǎn)生a=g的加速度效果,不再有其他效果.從受力的角度判斷當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時,物體處于超重狀態(tài);小于重力時,物體處于失重狀態(tài);等于零時,物體處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的加速度時,物體處于超重狀態(tài);具有向下的加速度時,物體處于失重狀態(tài);向下的加速度等于重力加速度時,物體處于完全失重狀態(tài)從速度變化的角度判斷①物體向上加速或向下減速時,超重②物體向下加速或向上減速時,失重2.判斷超重和失重的方法.

考向1對超重與失重現(xiàn)象的理解及判斷

【典題4】(2020年山東青島模擬)圖

3-2-7是某同學(xué)站在壓力傳感器上做下蹲—起立的動作時傳感器記錄的壓力隨時間變化的圖線,縱坐標(biāo)為壓力,橫坐標(biāo)為時間.由圖線可知,該同學(xué)的體重約為650N,除此以外,還可以得到以下信息()圖3-2-7A.1s時人處在下蹲的最低點B.2s時人處于下蹲靜止?fàn)顟B(tài)C.該同學(xué)做了2次下蹲—起立的動作D.下蹲過程中人始終處于失重狀態(tài)

解析:人下蹲動作分別有失重和超重兩個過程,先是加速下降失重,到達(dá)一個最大速度后再減速下降超重,對應(yīng)先失重再超重,到達(dá)最低點后處于平衡狀態(tài),由圖可知,t=1s時人仍然加速下降,在t=2s時刻人處于下蹲靜止?fàn)顟B(tài),故B正確,AD錯誤;對應(yīng)圖像可知,該同學(xué)做了一次下蹲—起立的動作,故C錯誤.答案:B

考向2關(guān)于超重與失重的計算

【典題5】(2020年黑龍江大慶質(zhì)檢)某人在地面上最多可舉起

50kg的物體,當(dāng)他在豎直向上運(yùn)動的電梯中最多舉起了60kg的物體時,電梯加速度的大小和方向為(g取10m

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