《2019年高考物理专题03牛顿运动定律学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理专题03牛顿运动定律学案（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 专题专题 0303 牛顿运动定律牛顿运动定律 1 1 解决两类动力学基本问题应把握的关键 解决两类动力学基本问题应把握的关键 1 两类分析 物体的受力分析和物体的运动过程分析 2 一个 桥梁 物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁 2 2 解决动力学基本问题时对力的处理方法 解决动力学基本问题时对力的处理方法 1 合成法 在物体受力个数较少 2 个或 3 个 时一般采用 合成法 2 正交分解法 若物体的受力个数较多 3 个或 3 个以上 则采用 正交分解法 典例 1 随着科技的发展 未来的航空母舰上将安装电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离 如图所示 航空 母舰的水平跑道总长l 180 m 其中电
2、磁弹射区的长度为l1 120 m 在该区域安装有直流电机 该电机可 从头至尾提供一个恒定的牵引力F牵 一架质量为m 2 0 104 kg 的飞机 其喷气式发动机可以提供恒定的 推力F推 1 2 105 N 假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的 0 05 倍 在后一阶段的平均阻力为飞 机重力的 0 2 倍 已知飞机可看作质量恒定的质点 离舰起飞速度v 120 m s 航空母舰处于静止状态 求 结果保留两位有效数字 g取 10 m s2 1 飞机在后一阶段的加速度大小 2 飞机在电磁弹射区的加速度大小和电磁弹射器的牵引力F牵的大小 答案 1 4 0 m s2 2 58 m s2 1 05 10
3、6 N 解析 思路点拨 解此题可按以下思路 飞机在电磁弹 射区的受力情 况和运动情况 飞机在之后 的受力情况 和运动情况 根据牛顿运动定 律和运动学规律 列方程求解 1 飞机在后一阶段受到阻力和发动机提供的推力作用 做匀加速直线运动 设加速度为a2 此过程中的平 均阻力Ff2 0 2mg 根据牛顿第二定律有F推 Ff2 ma2 代入数据解得a2 4 0 m s2 超重点超重点 1 两类动力学问题 两类动力学问题 2 方法技巧 方法技巧 两类动力学问题的解题步骤两类动力学问题的解题步骤 3 训练 1 为了减少汽车刹车失灵造成的危害 如图所示为高速路上在下坡路段设置的可视为斜面的紧急避 险车道 一
4、辆货车在倾角 30 的连续长直下坡高速路上 以v0 7 m s 的速度在刹车状态下匀速行驶 在 此过程及后面过程中 可认为发动机不提供牵引力 突然汽车刹车失灵 开始加速运动 此时汽车所受到 的摩擦力和空气阻力共为车重的 0 2 在加速前进了x0 96 m 后 货车冲上了平滑连接的倾角 37 的避 险车道 已知货车在该避险车道上所受到的摩擦力和空气阻力共为车重的 0 65 货车的各个运动过程均可视 为直线运动 取 sin 37 0 6 g 10 m s2 求 1 货车刚冲上避险车道时的速度大小v 2 货车在避险车道上行驶的最大距离x 答案 1 25 m s 2 25 m 4 训练 2 一质量为m
5、 2 kg 的滑块能在倾角为 30 的足够长的斜面上以a 2 5 m s2的加速度匀加 速下滑 如图所示 若用一水平向右的恒力F作用于滑块 使之由静止开始在t 2 s 内沿斜面做匀加速运 动 其位移x 4 m g取 10 m s2 求 1 滑块和斜面之间的动摩擦因数 2 恒力F的大小 答案 1 2 N 或 N 3 6 4 3 7 76 3 5 解析 1 根据牛顿第二定律 有 mgsin 30 mgcos 30 ma 解得 3 6 2 滑块沿斜面做匀加速直线运动时 加速度有向上和向下两种可能 根据题意 由运动学公式 有x a1t2 1 2 可得a1 2 m s2 当加速度沿斜面向上时 有 Fco
6、s 30 mgsin 30 Ff ma1 Ff Fsin 30 mgcos 30 联立解得F N 76 3 5 当加速度沿斜面向下时 有 mgsin 30 Fcos 30 Ff ma1 Ff Fsin 30 mgcos 30 联立解得F N 4 3 7 5 一 超重 失重现象一 超重 失重现象 超重现象 失重现象 完全失重现象 概念 物体对支持物的压力 或 对悬挂物的拉力 大于物 体所受重力的现象 物体对支持物的压力 或 对悬挂物的拉力 小于物 体所受重力的现象 物体对支持物的压力 或 对悬挂物的拉力 等于零 的现象 产生 条件 物体的加速度方向竖直向 上 物体的加速度方向竖直向 下 物体的加
7、速度方向竖直向 下 大小a g 原理 方程 F mg ma mg F ma mg F ma mg F 0 运动 状态 加速上升或减速下降 加速下降或减速上升 以a g加速下降或减速上 升 二 说明 二 说明 1 不论超重 失重或完全失重 物体的重力都不变 只是 视重 改变 2 物体是否处于超重或失重状态 不在于物体向上运动还是向下运动 而在于物体的加速度方向 只要其 加速度在竖直方向上有分量 物体就会处于超重或失重状态 3 当物体处于完全失重状态时 重力只有使物体产生a g的加速度效果 不再有其他效果 例题 1 多选 2016 年 10 月 17 日我国的 神舟十一号 载人飞船载着我国两名宇航
8、员顺利发射升空 两 名宇航员在随飞船升空时要经受严峻的超重考验 而在完成太空任务后返回地球的过程中 既要承受超重 的考验 又要承受失重的考验 下列说法中正确的是 A 当 神舟十一号 加速上升时 宇航员处于超重状态 B 神舟十一号 在返回地球的减速过程中 宇航员处于失重状态 C 神舟十一号 加速上升的加速度逐渐减小时 宇航员对座椅的压力小于宇航员的重力 D 神舟十一号 落地前减速下落时 宇航员对座椅的压力大于宇航员的重力 答案 AD 超重点超重点 2 超重和失重问题 超重和失重问题 6 例题 2 为了让乘客乘车更为舒适 某探究小组设计了一种新的交通工具 乘客的座椅能随着坡度的变 化而自动调整 使
9、座椅始终保持水平 如图所示 当此车加速上坡时 乘客 A 处于失重状态 B 处于超重状态 C 受到向后的摩擦力作用 D 所受力的合力沿斜面向下 答案 B 解析 当此车加速上坡时 整体的加速度沿斜面向上 乘客具有竖直向上的分加速度 所以乘客处于超 重状态 故 A 错误 B 正确 对乘客进行受力分析 乘客受重力 支持力 乘客加速度沿斜面向上 而静摩 擦力必沿水平方向 乘客有水平向右的分加速度 所以受到向前 水平向右 的摩擦力作用 故 C 错误 由 于乘客加速度沿斜面向上 根据牛顿第二定律得所受合力沿斜面向上 故 D 错误 例题 3 多选 如图所示 轻质弹簧的上端固定在电梯的天花板上 弹簧下端悬挂一个
10、小球 电梯中有 质量为 50 kg 的乘客 在电梯运行时乘客发现轻质弹簧的伸长量始终是电梯静止时的四分之三 已知重力加 速度g取 10 m s2 由此可判断 7 A 电梯可能加速下降 加速度大小为 5 m s2 B 电梯可能减速上升 加速度大小为 2 5 m s2 C 乘客处于超重状态 D 乘客对电梯地板的压力为 375 N 答案 BD 1 1 两种常见模型 两种常见模型 加速度与合力具有瞬时对应关系 二者总是同时产生 同时变化 同时消失 具体可简化为以下两种常见 模型 超重点超重点 3 轻绳 轻杆 轻弹簧瞬时性问题 轻绳 轻杆 轻弹簧瞬时性问题 8 2 求解瞬时加速度的一般思路 分析瞬时变化
11、前后 物体的受力情况 列牛顿第二 定律方程 求瞬时 加速度 典例 2 如图所示 质量均为m的木块A和B用一轻弹簧相连 竖直放在光滑的水平面上 木块A上放有 质量为 2m的木块C 三者均处于静止状态 现将木块C迅速移开 若重力加速度为g 则在木块C移开的 瞬间 A 木块B对水平面的压力大小迅速变为 2mg B 弹簧的弹力大小为mg C 木块A的加速度大小为 2g D 弹簧的弹性势能立即减小 答案 C 9 方法技巧 方法技巧 两关键两关键 四步骤四步骤 巧解瞬时性问题巧解瞬时性问题 1 1 分析瞬时加速度的分析瞬时加速度的 两个关键两个关键 分析瞬时前 后的受力情况和运动状态 分析瞬时前 后的受力
12、情况和运动状态 明确绳或杆类 弹簧或橡皮条类模型的特点 明确绳或杆类 弹簧或橡皮条类模型的特点 2 2 四个步骤四个步骤 第一步 分析原来物体的受力情况 第一步 分析原来物体的受力情况 第二步 分析物体在突变时的受力情况 第二步 分析物体在突变时的受力情况 第三步 由牛顿第二定律列方程 第三步 由牛顿第二定律列方程 第四步 求出瞬时加速度 并讨论其合理性 第四步 求出瞬时加速度 并讨论其合理性 训练 1 多选 如图 物块a b和c的质量相同 a和b b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连 通过系在a上的细线悬挂于固定点O 整个系统处于静止状态 现将细线剪断 将物块a的加速度的大小记 为a1
13、 S1和S2相对于原长的伸长分别记为 l1和 l2 重力加速度大小为g 在剪断的瞬间 A a1 3g B a1 0 C l1 2 l2 D l1 l2 答案 AC 解析 剪断细线前 把a b c看成整体 细线上的拉力为FT 3mg 因在剪断瞬间 弹簧未发生突变 因此a b c之间的作用力与剪断细线之前相同 则将细线剪断瞬间 对a隔离进行受力分析 由牛顿第 二定律得 3mg ma1 得a1 3g A 正确 B 错误 由胡克定律知 2mg k l1 mg k l2 所以 l1 2 l2 C 正确 D 错误 训练 2 如图所示 质量为m的小球用水平弹簧系住 并用倾角为 30 的光滑木板AB托住 小球
14、恰好 处于静止状态 当木板AB突然向下撤离的瞬间 小球的加速度为 10 A 0 B 大小为g 方向竖直向下 C 大小为g 方向垂直木板向下 2 3 3 D 大小为g 方向水平向右 3 3 答案 C 1 1 传送带的基本类型 传送带的基本类型 1 按放置可分为 水平 如图 a 倾斜 如图 b 图 c 水平与倾斜组合 2 按转向可分为 顺时针 逆时针 2 2 传送带问题的特征 传送带问题的特征 1 1 水平传送带水平传送带 项目 图示 滑块可能的运动情况 超重点超重点 4 传送带问题 传送带问题 11 情景 1 1 可能一直加速 2 可能先加速后匀速 情景 2 1 v0 v时 可能一直减速 也可能
15、先减速再匀速 2 v0 v时 可能一直加速 也可能先加速再匀速 情景 3 1 传送带较短时 滑块一直减速到达左端 2 传送带较长时 滑块还要被传送带传回右端 其中v0 v返回时速度为v 当v0 v返回时速度为v0 2 2 倾斜传送带倾斜传送带 项目 图示 滑块可能的运动情况 情景 1 1 可能一直加速 2 可能先加速后匀速 情景 2 1 可能一直加速 2 可能先加速后匀速 3 可能先以a1加速后再以a2加 速 且a1 a2 情景 3 1 可能一直加速 2 可能一直匀速 3 可能先加速后匀速 4 可能先减速后匀速 5 可能先以a1加速后再以a2加 速 6 可能一直减速 12 情景 4 1 可能一
16、直加速 2 可能一直匀速 3 可能先减速后反向加速 4 可能一直减速 典例 3 2018 安徽合肥质检 如图所示 某皮带传动装置与水平面夹角为 30 两轮轴心相距L 2 m A B分别是传送带与两轮的切点 传送带不打滑 现使传送带沿顺时针方向以v 2 5 m s 的速度匀速 转动 将一小物块轻轻地放置于A点 小物块与传送带间的动摩擦因数 g取 10 m s2 试求 3 2 1 小物块运动至B点的时间 2 若传送带速度可以任意调节 当小物块在A点以v0 3 m s 的速度沿传送带向上运动时 小物块到达B6 点的速度范围 答案 1 1 3 s 2 2 m s vB 8 m s 设小物块速度等于 2 5 m s 时 小物块运动的位移为L1 用时为t1 则 13 t1 s 1 s v a1 2 5 2 5 L1 m 1 25 m v2 2a1 2 52 2 2 5 因L1tan 30 故小物块速度等于 2 5 m s 时 将匀速运动至B点 设用时为t2 则 t2 0 3 s L L1 v 故小物块从A到B所用时间为t t1 t2 1 3 s 规律总结 传送带问题的解题思路 规律总结 传送带问题
