2020高考物理總復習 易錯題與高考綜合問題解讀 考點 3 牛頓運動定律 探究開放題解答

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1、 牛頓運動定律探究開放題解答 綜合問題1 力與加速度的關系 1. 如圖3—19所示，物塊P靜止在水平放置的固定木板上．若分別對P施加相互垂直的兩個水平拉力F1和 F2時(F1>F2)，P將分別沿F1和F2的方向勻加速滑動，其受到的滑動摩擦力大小分別為，1和，2，其加速度大小分別為a1和a2；若從靜止開始同時對P施加上述二力，其受到的滑動摩擦力大小為F3，其加速度大小為a3．關于以上各物理量之間的關系，判斷正確的是 ( ) A f3>f1>f2，a3>al>a2 B．f3>f1>f2，a3=al=a2 C. f3=f1=f2 a3>al>a2 D. f

2、3=f1=f2，a3=al=a2 對題中所述的幾種情況，分別進行受力分析，然后應用牛頓定律列方程求解． [解答]C在題中的三種情況下，物體均受到滑動摩擦力作用，物體對木板的壓力不變，故摩擦力不變，即，f3=f1=f2，由牛頓第二定律有：F1-f1=ma1，F2-f2=ma2， 所以a3>al>a2，故C正確． 2. 如圖3—20所示，兩個用輕線相連的位于光滑水平面上的物塊，質量分別為ml、m2，拉力F1和F2方 向相反，與輕線沿同一水平直線，且F1>F2，試求在兩個物塊運動過程中輕線的拉力． 仔細審題，分析清楚物理過程及條件；恰當選取研究對象，處理方法有隔離法和整體法；對研究對象

3、進行受力分析，畫出受力示意圖；分析運動過程，得出運動特征；根據牛頓第二定律和運動學公式列方程求解． [解答]設兩物塊一起運動的加速度為a，則有F1-F2-(m1+m2)a，根據牛頓第二定律，對質量為m1的物塊有F1-T=m1a，解以上兩式可得 規(guī)律總結 牛頓第二定律說明：只有物體受到力的作用，物體才具有加速度，反之，物體有了加速度，說明所受合力不為零．牛頓第二定律的核心是加速度與合外力的瞬時對應關系，某時刻的加速度叫瞬時加速度．加速度由合外力決定，當含外力恒定時，加速度也恒定，合外力變化時，加速度也隨之變化，且瞬時力決定瞬時加速度． 綜合問題2 力與運動的關系 1. 如圖3—2

4、1所示，質量分別為m1和m2的兩物塊放在水平地面上，與水平地面間的動摩擦因數都是μ(μ≠0)，用輕彈簧將兩物塊連接在一起．當用水平力F作用在m1上時，兩物塊均以加速度a做勻加速運動，此時，彈簧伸長量為x．若用水平力F，作用在m1上時，兩物塊均以加速度a′=2a做勻加速運動，此時，彈簧伸長量為x′．則下列關系正確的是 ( ) A F′=2F B x′=2x C．F′>2F D．x′<2.x 兩種情況下兩物塊均共同運動，可分別對整體列牛頓第二定律方程，比較得出F和F′的大小關系；同理再分別對mz分析比較z與x′的關系． [解答]D對整體以加速度a做勻加速運動時F

5、-(ml+m2)gμ=(ml+m2)2a，以加速度2n做勻加速運動時F′-(ml+m2)gμ=(ml+m2)2a，兩式比較可知F<2F，同理對m2，以加速度a做勻加速運動時kx-m2gμ= m2a，以加速度2a做勻加速運動時kx-m2gμ=m22a，比較兩式可得x′<2x，D正確． 2. (濱州市第二次質檢)如圖3—22所示，空間有一垂直紙面的磁感應強度為B=0.5 T的勻強磁場，一質量為M=0.2kg且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無初速放置一質量為m=0.1 k、電荷量q=+0.2 C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動摩擦因數 為μ=0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑

6、動摩擦力．現對木板施加方向水平向左，大小為F=0.6 N的恒力，．g取10 H/s2．則 ( ) A木板和滑塊一直做加速度為2 m/s2的勻加速運動 B滑塊開始做勻加速直線運動，然后做加速度減小的加速運動，最后做勻速直線運動 C．最終木板做加速度為2 m/s2的勻加速運動，滑塊做速度為lOm/s的勻速運動 D．最終木板做加速度為3 m/s2的勻加速運動，滑塊做速度為10 m/s的勻速運動 分析運動過程中洛倫茲力與摩擦力的變化規(guī)律，結合牛頓第二定律分析加速度變化． [解答]BD開始木板與滑塊共同勻加速運動，a=F/(M+m)，滑塊加速過程中洛倫茲力不斷增大，滑塊與木板

7、間的彈力不斷減小．當摩擦力不足以提供共同加速的加速度時，滑塊將與木板發(fā)生相對滑動，滑塊加速度開始減小，最終勻速運動，此時qvB=mg，既v=10 m/s．此后木板做勻加速運動，a=F/M=3 m/s2． 規(guī)律總結 此類問題重在物理情景的分析和物體受力的分析，明確不同過程力的特點，利用牛頓第二定律列方程分析求解．對于多物體組成的系統，應優(yōu)先考慮整體分析，合理利用整體法與隔離法，可以使問題變得簡單． 綜合問題3 牛頓運動定律的綜合應用 1. 在傾角為θ的長斜面上有一帶風帆的滑塊從靜止開始沿斜面下滑，滑塊的質量為m，它與斜面間的動摩擦因數為μ，帆受到的空氣阻力與滑塊下滑的速度的大小成正比，

8、即．F=kv． (1)寫出滑塊下滑的加速度的表達式； (2)寫出滑塊下滑的最大速度的表達式； (3)若m=2 k，θ=30o，g=10 m/s2，滑塊從靜止開始沿斜面下滑的速度圖線如圖3—23所示，圖中直線是t=O時刻速度圖線的切線，由此求出μ和k的值． 對物體進行受力分析，應用牛頓第二定律并結合運動學知識和圖象的意義進行求解． [解答](1)滑塊在斜面上受到重力、支持力、摩擦力和空氣阻力的作用做變加速直線運動，根據牛頓第二定律，有： (2)分析上式，當滑塊速度v增大時，其加速度不斷減小，當a=O時，滑塊速度最大，其最大值為： (3)從vt圖中可以看出，vm=2m/s

9、，當t=O時， v=O,a=3 m/s2由(1)、(2)可列方程 解之得： 2. 如圖3—24所示，一平板車以某一速度vo勻速行駛，某時刻一貨箱(可視為質點)無初速度地放置于平板車上，貨箱離車后端的距離為l=3 m，貨箱放入車上的同時，平板車開始剎車，剎車過程可視為做a=4 m/s2的勻減速直線運動．已知貨箱與平板車之間動摩擦因數為μ=0.2，g=10 m/s2．為使貨箱不從平板車上掉下來，平板車勻速行駛的速度vo應滿足什么條件? 分別以物塊和平板車為研究對象，抓住它們的位移關系、速度關系，即可解決． [解答]貨箱先相對于平板車向左滑，當與平板車的速度相等后相對于平板車向

10、右滑．若貨箱與平板車的速度相等時，貨箱仍未從平板車上掉下來，則以后貨箱不會從平板車上掉下來．設經過時間t，貨箱和平板車達到共同速度v以貨箱為研究對象，由牛頓第二定律得貨箱向右做勻加速運動的加速度a′=μg ①， 貨箱向右運動的位移 ②， 又 v=a′t ③，以平板車為研究對象，向右運動的位移 ④， 又 v= vo-at ⑤， 為使貨箱不從平板車上掉下來，應滿足s箱+l≥s車 ⑥， 聯立①～⑥解得 代入數據得 規(guī)律總結 (1)圖象類問題重在從圖象中發(fā)現信息，并將圖象信息與物體運動結合起來，利用牛頓定律分析計算；(2)對于包含幾個物體的題目，靈活選取研究對象是關鍵．對不同物體進行運動過程分析找出它們的聯系點或物理量間的幾何關系，結合運動學公式和牛頓定律求解．