高考物理 第3章 牛頓定律 牛頓運動定律應(yīng)用（第4課時）復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案

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牛頓運動定律應(yīng)用 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】（主要說明本節(jié)課要完成的任務(wù)，要目標(biāo)明確，簡捷明了） 1、掌握物體受力與運動關(guān)系的題型，運用加速度的橋梁作用 【重點、難點】 重點：兩種常見題型 難點： 解題思路分析 【使用說明與學(xué)法指導(dǎo)】（主要交待學(xué)生應(yīng)該怎么樣做才能完成目標(biāo)） 1、已知運動求物體受力或已知物體受力求運動量，是考試命題的重點。在學(xué)習(xí)中你在這里多用時間，做到確實掌握這樣題目的解法。 【溫故而知新】（復(fù)習(xí)上一節(jié)課的內(nèi)容，即和上節(jié)課有關(guān)的3～5個題目） 1、如圖所示，木塊A放在斜面體B上處于靜止，當(dāng)斜面體向右做加速度逐漸增大的加速運動時，木塊A仍相對于斜面體B靜止，則木塊A受到的支持力FN和摩擦力F大小有（ D ） A、FN增大，F(xiàn)增大 B、FN不變，F(xiàn)增大 C、FN減小，F(xiàn)不變 D、FN減小，F(xiàn)增大 【課前預(yù)習(xí)】（簡單介紹本節(jié)課要學(xué)習(xí)的概念、規(guī)律等知識點。） 牛頓運動定律的兩種基本題型 (1)已知物體的受力情況，求解物體的運動情況。 解決這類題目，一般是應(yīng)用牛頓運動定律求出物體的加速度，再根據(jù)物體的初始條件，應(yīng)用運動學(xué)公式，求出物體運動的情況，即求出物體在任意時刻的位置、速度及運動軌跡。流程圖如下： (2)已知物體的運動情況，求解物體的受力情況． 解決這類題目，一般是應(yīng)用運動學(xué)公式求出物體的加速度，再應(yīng)用牛頓第二定律求出物體所受的合外力，進(jìn)而求出物體所受的其他外力。流程圖如下： 分析解決這兩類問題的關(guān)鍵是抓住受力情況和運動情況之間聯(lián)系的橋梁——加速度。 【自我檢測】（主要用基本的題目，供學(xué)生理解課前預(yù)習(xí)中知識點） 1． （2014重慶卷） 以不同的初速度將兩個物體同時豎直向上拋出并開始計時，一個物體所受空氣阻力可忽略，另一個物體所受空氣阻力大小與物體的速率成正比，下列分別用虛線和實線描述兩物體運動的vt圖像可能正確的是(　　) 5．D　[解析] 本題考查vt圖像．當(dāng)不計阻力上拋物體時，物體做勻減速直線運動，圖像為一傾斜直線，因加速度a＝－g，故該傾斜直線的斜率的絕對值等于g.當(dāng)上拋物體受空氣阻力的大小與速率成正比時，對上升過程，由牛頓第二定律得－mg－kv＝ma，可知物體做加速度逐漸減小的減速運動，通過圖像的斜率比較，A錯誤．從公式推導(dǎo)出，上升過程中，|a|>g ，當(dāng)v＝0時，物體運動到最高點，此時 a＝－g，而B、C圖像的斜率的絕對值均小于g，故B、C錯誤，D正確． t/s F/N F 甲 乙 2．(淮安市2011年高三第四次調(diào)研)如圖甲所示，傾角為30的足夠長的光滑斜面上，有一質(zhì)量m=0.8kg的物體受到平行斜面向上的力F作用，其大小F隨時間t變化的規(guī)律如圖乙所示，t = 0時刻物體速度為零，重力加速度g=10m/s2。下列說法中正確的是( C ) A．0～1s時間內(nèi)物體的加速度最大 B．第2s末物體的速度不為零 C．2～3s時間內(nèi)物體做向下勻加速直線運動 D．第3s末物體回到了原來的出發(fā)點 3、（2012年天津卷）如圖甲所示，靜止在水平地面的物塊A，受到水平向右的拉力F的作用，F(xiàn)與時間t的關(guān)系如圖乙所示，設(shè)物塊與地面的靜摩擦力最大值fm與滑動摩擦力大小相等，則( BD ) A．0～t1時間內(nèi)F的功率逐漸增大 B．t2時刻物塊A的加速度最大 C．t2時刻后物塊A做反向運動 D．t3時刻物塊A的動能最大 4．（2012年江西省八所重點高中聯(lián)合考試）如圖甲所示，質(zhì)量為m的木塊放在粗糙水平面上靜止不動．現(xiàn)對木塊施加水平推力F，F(xiàn)隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示，則圖丙反映的可能是木塊的哪兩個物理量之間的關(guān)系（ C ） A. x軸表示力F, y軸表示位移s B. x軸表示時間t, y軸表示速度v C. x軸表示時間t, y軸表示加速度a D. x軸表示時間t, y軸表示位移s 5.(銀川二中2011屆高三模擬題)如圖所示，滑塊在恒定外力作用下從水平軌道上的A點由靜止出發(fā)到B點時撤去外力，又沿豎直面內(nèi)的光滑半圓形軌道運動，且恰好通過軌道最高點C，滑塊脫離半圓形軌道后又剛好落到原出發(fā)點A，滑塊在AB段運動過程中的加速度是：（ A ） A a=5g／4 B. a= 4g／5 C. a= g／3 D. a=g／2 6、(淮北市2012屆二模)如圖(a)所示，O為水平直線MN上的一點，質(zhì)量為m的質(zhì)點在O點的左方時只受到水平恒力F1作用，運動到O點的右方時，同時還受到水平恒力F2的作用，設(shè)質(zhì)點由圖示位置靜止開始運動，其v-t圖像如圖(b)所示，由圖可知下列說法不正確的是( C ) A．質(zhì)點在O點的左方加速度大小為 B．質(zhì)點在O點右方運動的時間為t3–t1 C．F2的大小等 D．質(zhì)點在t=O到t=t4這段時間內(nèi)的最大位移為，且質(zhì)點最終能回到開始出發(fā)的點 7、(2011合肥二模)在墻與地面之間用三塊長木板并排搭成如圖所示的三個固定斜面1、2和3，斜面1和2底邊相同，斜面2、3高度相同，一個小物體與三個斜面間的摩擦因數(shù)相同，它分別沿三個斜面從頂端由靜止下滑到低端，在這三種情況下（ B ） A、物體沿斜面1下滑損失的機械能最多 B、物體沿斜面3下滑克服摩擦力做功最多 C、物體沿斜面2和3下滑到低端時速度大小相等 D、物體沿斜面3下滑到低端的時間一定最長。 8．一質(zhì)量為2kg的物體在如圖甲所示的xOy平面上運動，在x方向的v－t圖象和y方向的s－t圖象分別如圖乙、丙所示，下列說法正確的是（ A ） t/s v/(ms-2) 1 2 8 4 O t/s s/m 1 2 8 4 O x y O 甲 乙 丙 A．前2s內(nèi)物體做勻變速曲線運動 B．物體的初速度為8m/s C．2s末物體的速度大小為8m/s D．前2s內(nèi)物體所受的合外力為16N 9．（武漢市2012屆高中畢業(yè)生二月調(diào)研）如圖所示，在傾角為300的足夠長的光滑斜面上，一質(zhì)量為2kg的小球自與斜面底端P點相距0.5m處，以4m/s的初速度沿斜面向上運動。在返回P點之前，若小球與P點之間的距離為d，重力加速度g取10m/s2。則d與t的關(guān)系式為（ D ） A． B． C．． 10．質(zhì)量為m的物體在一水平恒力F的作用下沿水平面由靜止開始滑動，作用一段時間t0，撤去恒力F，又經(jīng)過2t0時間物體停止運動．下列關(guān)于物體的加速度a、位移x、速度v、動能EA隨時間變化的圖象可能正確的是：( BC ) 11、（2005年湖北八校）如圖3-2-19所示．AC．BC是位于豎直平面內(nèi)的兩根光滑細(xì)桿，A．B．C三點恰位于同一圓周上，C為該圓周的最低點，a，b為套在細(xì)稈上的兩個小環(huán)，當(dāng)兩環(huán)同時從A、B點自靜止開始下滑，則( C ) A、環(huán)a將先到達(dá)點C B、環(huán)b將先到達(dá)點C C、環(huán)a，b同時到達(dá)點C D、由于兩桿的傾角不知道，無法判斷 12．（上海十三校2012屆高三第二次聯(lián)考）如圖所示，OA、OB是豎直面內(nèi)兩根固定的光滑細(xì)桿，O、A、B、C位于同一圓周上，C點為圓周的最高點，B點為最低點。每根桿上都套著一個小滑環(huán)（圖中未畫出），兩個滑環(huán)都從O點無初速釋放，用t1、t2分別表示滑環(huán)到達(dá)A、B所用的時間，則（ C ） A．t1=t2 B．t1＜t2 C．t1＞t2 D．無法比較t1、t2的大小 解一：設(shè)OB與CB間夾角為θ，OA與CB間夾角為α，圓周半徑為R 從O到B用時間為t1，物體加速度為：a=gcosθ,OB長為2Rcosθ 由運動學(xué)公式得： 解得： 從O到A用時間為t2，物體加速度為a=gcosα 聯(lián)接圓心O1與A，設(shè)O1A與OA夾角為β，則有OA長2Rcosβ 由運動學(xué)公式得： 解得： 由作圖知cosβ>cosα所以：t2>t1 解二：如圖，過B點作OA平行線，交園與D；連接OD，過B點做OD平行線交OA與E，則從O到B時間等于從D到B時間，等于從O到E時間。 則O到A時間t2大于O到E時間，大于t1。 【課內(nèi)探究】（下面是計算題，希望你多想一想解題的方法，從哪里開始分析，物理過程是怎樣的） 1．(2014山東卷) 研究表明，一般人的剎車反應(yīng)時間(即圖甲中“反應(yīng)過程”所用時間)t0＝0.4 s，但飲酒會導(dǎo)致反應(yīng)時間延長．在某次試驗中，志愿者少量飲酒后駕車以v0＝72 km/h的速度在試驗場的水平路面上勻速行駛，從發(fā)現(xiàn)情況到汽車停止，行駛距離L＝39 m，減速過程中汽車位移s與速度v的關(guān)系曲線如圖乙所示，此過程可視為勻變速直線運動．取重力加速度的大小g取10 m/s2.求： (1)減速過程汽車加速度的大小及所用時間； (2)飲酒使志愿者的反應(yīng)時間比一般人增加了多少； (3)減速過程汽車對志愿者作用力的大小與志愿者重力大小的比值． 23．[答案] (1)8 m/s2　2.5 s　(2)0.3 s　(3) [解析] (1)設(shè)減速過程中汽車加速度的大小為a，所用時間為t，由題可得初速度v0＝20 m/s，末速度vt＝0，位移s＝25 m，由運動學(xué)公式得 v＝2as① t＝② 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)得 a＝8 m/s2③ t＝2.5 s④ (2)設(shè)志愿者反應(yīng)時間為t′，反應(yīng)時間的增加量為Δt，由運動學(xué)公式得 L＝v0t′＋s⑤ Δt＝t′－t0⑥ 聯(lián)立⑤⑥式，代入數(shù)據(jù)得 Δt＝0.3 s⑦ (3)設(shè)志愿者所受合外力的大小為F，汽車對志愿者作用力的大小為F0，志愿者質(zhì)量為m，由牛頓第二定律得 F＝ma⑧ 由平行四邊形定則得 F＝F2＋(mg)2⑨ 聯(lián)立③⑧⑨式，代入數(shù)據(jù)得 ＝⑩ 2、 (2011江南十校聯(lián)考)如圖所示，有一足夠長斜面，傾角α=370，一小物塊從斜面頂端A處由靜止下滑，到B處后，受一與物體重力大小相等的水平向右恒力作用，物體最終停在C點（C點未畫出）。若AB= 2.25m.物塊與斜面間動摩擦因素μ=0.5，sin370=0.6 cos370=0.8，g=10m／s2 求：(1)物體到達(dá)B點的速度多大？ (2) BC距離多大？ 解(1)設(shè)物體在AB段的加速度為a1，有mgsin370-mgcos370=ma1 代入數(shù)字解得al=gsin370-μgcos370=2m／s2 物體到達(dá)B點速度=3m／s (2)設(shè)物體在BC段的加速度大小為a2:有Fcos370+μFN-mgsin370=ma2 FN=Fsin370+μmgcos370 F=mg 聯(lián)立上述各式得a2=gcos370+μ(gsin 370+gcos370)-gsin370=9m/s2 BC間距離 3．（安徽屯溪一中2014學(xué)年高三月考）如圖所示，AB為足夠長的光滑斜面，為斜面與水平面的夾角，小物塊從斜面上的某位置由靜止釋放，該位置到斜面最底端A的水平距離為L．問： （1）為多大時，小物塊沿斜面下滑到最底端A所用的時間最短？ （2）最短時間為多少？ 解：（1）根據(jù)牛頓第二定律 解得 （3分） 下滑位移 解得 （3分） 當(dāng) 時，小物塊沿斜面下滑到最底端A所用的時間最短．（2分） （2）最短時間 （2分） 4. (江西省重點中學(xué)盟校2014屆聯(lián)考)如圖所示，光滑斜面傾角為30o，AB物體與水平面間摩擦系數(shù)均為μ=0.4，現(xiàn)將A、B兩物體（可視為質(zhì)點）同時由靜止釋放，兩物體初始位置距斜面底端O的距離為LA=2.5m，LB=10m。不考慮兩物體在轉(zhuǎn)折O處的能量損失,。 O A B （1）求兩物體滑到O點的時間差。 （2）B從開始釋放，需經(jīng)過多長時間追上A？ A到達(dá)底端時間 …………2分 B到達(dá)底端時間 …………2分 A B到達(dá)底端時間差 …………2分 （2）（8分） A到達(dá)底端速度 …………1分 經(jīng)過分析B追上A前，A已停止運動…………1分 A在水平面上運動的總位移 …………1分 B在水平面上運動的總位移 m …………1分 其中 …………1分 由 SA=SB …………1分 t= s…………1分 則B從釋放到追上A用時 s…………1分 5．如圖a所示，有一個足夠長的光滑斜面，傾角q為30，質(zhì)量為0.8kg的物體置于O處，物體受到一個沿斜面向上的拉力F作用下由靜止開始運動，F(xiàn)與x的關(guān)系如圖b所示，x為物體相對于O點的位移，x軸正方向沿斜面向下。則 （1）當(dāng)物體位移x＝0.5m時物體的加速度為多大？方向如何？ （2）當(dāng)物體位移x為多大時物體的加速度最大？最大值為多少？ （3）當(dāng)物體位移x為多大時物體的速度最大？最大值為多少？ 解：（1）由圖b可知：F =2+2x；當(dāng)x=0.5m時，F(xiàn) =3N…………（1分） 根據(jù)牛頓定律：=1.25m/s2……（2分） 加速度a的方向：沿斜面向下…………（1分） （2）∵ 根據(jù)受力分析可知F合=0.8100.5-(2+2x)=2－2x ∴ 物體P以x =1m為平衡位置，沿x軸做機械振動。 ∴ x = 0處，加速度最大，amax = m/s2 = 2.5m/s2…………（2分） x = 2m處，加速度最大，amax = m/s2 =－2.5m/s2…………（2分） （上式中負(fù)號表示a方向沿x軸負(fù)方向） （3）∵ x =1m處，F(xiàn)合= 0，a =0 ∴ x =1m處速度最大，且設(shè)為vm …………（2分） 又∵ 從x=0到x=1m的過程中根據(jù)動能定理可得： …………（2分） 其中 ，， 代入數(shù)據(jù)：…………（1分） 解得： vm =m/s = 1.58 m/s …………（1分） 【課后總結(jié)】[學(xué)完本節(jié)課，你一定要歸納一下物理方法或解題方法，標(biāo)記出自己還沒有掌握的或者有疑問的點，并督促自己盡快解決。] 歸納內(nèi)容：