2013高考物理 重點難點例析 專題2 牛頓運動定律的應(yīng)用

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1、專題二 牛頓運動定律的應(yīng)用 重點難點 1．牛頓第二定律的理解： ①瞬時性：牛頓第二定律反映了力的瞬時作用效果的規(guī)律，力是產(chǎn)生加速度的原因，故加速度與力同時存在、同時變化、同時消失． ②矢量性：牛頓第二定律是一個矢量方程，加速度與合外力方向相同，故合外力方向就是加速度方向；反過來也有，加速度方向就是合外力方向． ③獨立性：也叫做力的獨立作用原理，當(dāng)物體受幾個力的作用時，每一個力分別產(chǎn)生的加速度只與此力有關(guān)，與其它力無關(guān)，這些加速度的矢量和即物體運動的加速度． 2．求瞬時加速度： 應(yīng)注意兩種不同的物理模型． ①剛性繩（不可伸長）或接觸面：這是一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的

2、物體，若剪斷或脫離后，其中彈力立即消失或仍接觸但可以突變，不需要恢復(fù)、改變形變的時間． ②彈簧或橡皮繩：這些物體的形變量大，形變改變、恢復(fù)需要較長時間，故在瞬時問題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的． 3．動力學(xué)中兩類基本問題： ①已知受力情況求運動情況 ②已知物體的運動情況求受力情況 4．分析復(fù)雜問題的基本思路： ①仔細審題，分析物體的受力及受力的變化情況，確定并劃分出物體經(jīng)歷的每個不同的過程； ②逐一分析各個過程中的受力情況和運動情況，以及總結(jié)前一過程和后一過程的狀態(tài)有何特點； ③前一個過程的結(jié)束就是后一個過程的開始，兩個過程的交接點受力的變化、狀態(tài)的特點，往往是

3、解題的關(guān)鍵． 規(guī)律方法 【例1】如圖質(zhì)量為m的小球用水平彈簧系住，并用傾角為30°的光滑木板AB托住，小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)．當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間，小球的加速度為　　　　　?。ā?。? A．0　　　　　　　　　　　　　　　 B．大小為g，方向豎直向下 C．大小為g，方向垂直于木板向下　 D．大小為g，方向水平向右 【解析】未撤離木板前，小球受到重力G，彈簧拉力F，木板支持力FN， 如圖所示，三力平衡于是有：FNcosθ = mg，F(xiàn)N =  當(dāng)撤離木板的瞬間，G和F保持不變（彈簧的彈力不能突變），木板支持力FN 立即消失小球受G和F的合力大小等于撤之前

4、的FN（三力平衡），方向與FN的方 向相反，故加速度方向為垂直木板向下，大小為： a = = = g 訓(xùn)練題 物塊A1、A2、B1和B2的質(zhì)量均為m，A1、A2用剛性輕桿連接，B1、B2用輕質(zhì)彈簧連結(jié)，兩個裝置都放在水平的支托物上，處于平衡狀態(tài)，如圖今突然撤去支托物，讓物塊下落，在除去支托物的瞬間，A1、A2受到的合力分別為和，B1、B2受到的合力分別為F1和F2，則 （ B ） A．= 0，= 2mg，F(xiàn)1 = 0，F(xiàn)2 = 2mg　　　 B．= mg，= mg，F(xiàn)1 = 0，F(xiàn)2 = 2mg C．= mg，= 2mg，F(xiàn)1 = mg，F(xiàn)2 = mg　

5、　 D．= mg，= mg，F(xiàn)1 = mg，F(xiàn)2 = mg 【例2】如圖所示，質(zhì)量相同的木塊A、B，用輕質(zhì)彈簧連接處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)用水平恒力推木塊A，則彈簧在第一次壓縮到最短的過程中 　　　　　　　 （ D ） A．A、B速度相同時，加速度aA = aB　 B．A、B速度相同時，加速度aA>aB C．A、B加速度相同時，速度υA<υB　　 D．A、B加速度相同時，速度υA>υB 訓(xùn)練題 雨滴在下落過程中，由于水汽的凝聚，雨滴質(zhì)量將逐漸增大，同時由于下落速度逐漸增大，所受阻力也將越來越大，最后雨滴將以某一速度勻速下降，在雨滴下降

6、的過程中，下列說法中正確的是 （ C ） A．雨滴受到的重力逐漸增大，重力產(chǎn)生的加速度也逐漸增大 B．雨滴質(zhì)量逐漸增大，重力產(chǎn)生的加速度逐漸減小 C．由于雨滴受空氣阻力逐漸增大，雨滴下落的加速度將逐漸減小 D．雨滴所受重力逐漸增大，雨滴下落的加速度不變 【例3】如圖所示，質(zhì)量分別為mA、mB的兩個物體A、B，用細繩相連跨過光滑的滑輪，將A置于傾角為θ的斜面上，B懸空．設(shè)A與斜面、斜面與水平地面間均是光滑的，A在斜面上沿斜面加速下滑，求斜面受到高出地面的豎直擋壁的水平方向作用力的大?。? 【解析】設(shè)繩中張力為FT，A、B運動的加速度的大小為a，對A在沿斜面方向由牛頓第二

7、定律有：mAgsinθ-FT = mAa 對B在豎直方向由牛頓第二定律有：FT-mBg = mBa 聯(lián)立上兩式得：a = ，F(xiàn)T =  此時A對斜面的壓力為FN1 = mAgcosθ，斜面體的受力如圖所示 在水平方向有：F+FTcosθ = FN1sinθ 得：F =  訓(xùn)練題 如圖所示，質(zhì)量M = 10kg的木楔靜置于粗糙的水平地面上，木楔與地面間的動摩擦因數(shù)μ = 0.02．在木楔的傾角為θ = 30°的斜面上，有一質(zhì)量m = 1.0kg的物塊由靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)滑行路程s = 1.4m時，其速度υ = 1.4m/s在這個過程中木楔沒有移動，求地面對木楔的摩擦

8、力的大小和方向（取g = 10m/s2）． 答案：f=0．61N，方向水平向左 【例4】如圖所示，質(zhì)量M = 8kg的小車放在水平光滑的平面上，在小車左端加一水平恒力F，F(xiàn) = 8N，當(dāng)小車向右運動的速度達到1.5m/s時，在小車前端輕輕地放上一個大小不計，質(zhì)量為m = 2kg的小物塊，物塊與小車間 的動摩擦因數(shù)μ = 0.2，小車足夠長．求從小物塊放上小車開始，經(jīng)過t = 1.5s小物塊通過的位移大小為多少？（取g = 10m/s2）． 【解析】開始一段時間，物塊相對小車滑動，兩者間相互作用的滑動摩擦力的大小為Ff = μmg = 4N物塊在Ff的作用下加速，加速度為am

9、 = = 2m/s2，從靜止開始運動． 小車在推力F和f的作用下加速，加速度為aM = = 0.5m/s2，初速度為υ0 = 1.5m/s 設(shè)經(jīng)過時間t1，兩者達到共同速度υ，則有：υ = amt1 = υ0+aMt1 代入數(shù)據(jù)可得：t1 = 1s，υ= 2m/s 在這t1時間內(nèi)物塊向前運動的位移為s1 = amt = 1m 以后兩者相對靜止，相互作用的摩擦力變?yōu)殪o摩擦力將兩者作為一個整體，在F的作用下運動的加速度為a，則F =（M+m）a 得a = 0.8m/s2 在剩下的時間t2 = t-t1 = 0．5s時間內(nèi)，物塊運動的位移為s2 =υt2+at2，得s2

10、= 1.1m． 可見小物塊在總共1.5s時間內(nèi)通過的位移大小為s = s1+s2 = 2.1m． 訓(xùn)練題如圖所示，將一物體A輕放在勻速傳送的傳送帶的a點，已知傳送帶速度大小υ= 2m/s，ab = 2m，bc = 4m，A與傳送帶之間的動摩擦因素μ = 0.25．假設(shè)物體在b點不平拋而沿皮帶運動，且沒有速度損失．求物體A從a點運動到c點共需多長時間?（取g = 10m/s2，sin37° = 0.6，cos37° = 0.8） 答案：t=2．4s 能力訓(xùn)練 1．彈簧秤掛在升降機的頂板上，下端掛一質(zhì)量為2kg的物體當(dāng)升降機在豎直方向上運動時，彈簧秤的示數(shù)始終是16N．如果從升降

11、機的速度為3m/s時開始計時，則經(jīng)過1s，升降機的位移可能是（g取10m/s2） （ AC ） A．2m B．3m C．4m 　　 D．8m 2．物體從粗糙斜面的底端，以平行于斜面的初速度υ0沿斜面向上 （ B ） A．斜面傾角越小，上升的高度越大 B．斜面傾角越大，上升的高度越大 C．物體質(zhì)量越小，上升的高度越大 D．物體質(zhì)量越大，上升的高度越大 3．在粗糙水平面上放著一個箱子，前面的人用水平方向成仰角θ1的力F1拉箱子，同時后面的人用與水平方向成

12、俯角θ2的推力F2推箱子，如圖所示，此時箱子的加速度為a，如果此時撤去推力F2，則箱子的加速度?。? C ） A．一定增大　　　　　 B．一定減小 C．可能不變　　　 　D．不是增大就是減小，不可能不變 4．如圖一物體恰能在一個斜面體上沿斜面勻速下滑，可以證明出此時斜面不受地面的摩擦力作用，若沿斜面方向用力向下推此物體，使物體加速下滑，則斜面受地面的摩擦力是 （ D ） A．大小為零 B．方向水平向右 C．方向水平向左　 D．無法判斷大小和方向 5．放在水平地面上

13、的一物塊，受到方向不變的水平推力F作用，力F的大小與時間t的關(guān)系、物塊速度υ與時間t的關(guān)系如圖所示．取g = 10m/s2．試?yán)脙蓤D線求出物塊的質(zhì)量及物塊與地面間的動摩擦因數(shù) 答案：μ=0．4 6．一輛客車在某高速公路上行駛，在經(jīng)過某直線路段時，司機駕車作勻速直線運動。司機發(fā)現(xiàn)其正要通過正前方高山懸崖下的隧道，遂鳴笛，5s后聽到回聲；聽到回聲后又行駛10s司機第二次鳴笛，3s后聽到回聲。請根據(jù)以上數(shù)據(jù)幫助司機計算一下客車的速度，看客車是否超速行駛，以便提醒司機安全行駛。已知此高速公路的最高限速為120km/h，聲音在空氣中的傳播速度為340m/s。 答案：設(shè)客車行駛速

14、度為v1，聲速為v2，客車第一次鳴笛時客車離懸崖的距離為L。 由題意：在第一次鳴笛到聽到回聲的過程中，應(yīng)有： 當(dāng)客車第二次鳴笛時，客車距離懸崖的距離為 同理： 即： 得： (m/s) v1=24.3m/s=87.5km/h，小于120km/h，故客車未超速。 7．如圖所示，物體B放在物體A的水平表面上，已知A的質(zhì)量為M，B的質(zhì)量為m，物體B通過勁度系數(shù)為k的彈簧跟A的右側(cè)相連當(dāng)A在外力作用下以加速度a0向右做勻加速運動時，彈簧C恰能保持原長l0不變，增大加速度時，彈簧將出現(xiàn)形變．求： （1）當(dāng)A的加速度由a0增大到a時，物體B隨A一起前進，此時彈簧的伸長量x多大?

15、 （2）若地面光滑，使A、B一起做勻加速運動的外力F多大？ 答案：（1）x=m（a-a0）/k （2）F=（M+m）a0　　　　　　　　　　　　　　　　　 h A B 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 8．一圓環(huán)A套在一均勻圓木棒B上，A的高度相對B的長度來說可以忽略不計。A和B的質(zhì)量都等于m，A和B之間的滑動摩擦力為f（f < mg）。開始時B豎直放置，下端離地面高度為h，A在B的頂端，如圖所示。讓它們由靜止開始自由下落，當(dāng)木棒與地面相碰后，木棒以豎直向上的速度反向運動，并且碰撞前后的速度大小相等。設(shè)碰撞時間很短，不考慮空氣阻力，問：在B再次著地前，要使A不脫離B，B至少應(yīng)該多長？ 答案：釋放后A和B相對靜止一起做自由落體運動， B著地前瞬間的速度為 B與地面碰撞后，A繼續(xù)向下做勻加速運動，B豎直向上做勻減速運動。 它們加速度的大小分別為： 和 B與地面碰撞后向上運動到再次落回地面所需時間為 在此時間內(nèi)A的位移 要在B再次著地前A不脫離B，木棒長度L必須滿足條件 L ≥ x 聯(lián)立以上各式，解得 L≥