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1、牛顿运动定律命题角度4牛顿运动定律的综合应用1. 质量为2.0 kg、长为1.0 m、高为0.50 m的木箱M放在水平地面上，其上表面是光滑的，下表面与水平地面问的动摩擦因数是0.25在木箱的上表面的右边沿放一个质量为1.2 kg的小金属块m(可以看成质点)，如图310所示，用一大小为9.0 N的水平恒力F使木箱向右运动，经过3 s撤去恒力F，木箱最后停在水平地面上，求木箱停止后，小金属块的落地点距木箱左边沿的水平距离(g=10 m/s2) 考场错解 没有思路得不出正确答案 分不清两物体运动间的关系而无处下手 木箱在水平恒力和滑动摩擦力f1的作用下，由静止开始做匀加速直线运动，加速度为a，金属
2、块在光滑木箱上表面处于静止，直到木箱向前前进1 m后，金属块滑落，做自然落体运动，竖直落在地面滑动摩擦力f1=(M+m)g=8 N对木箱由牛顿运动定律得：a1=(F一f1)/M=0.5 m/s2，木箱滑行1 m，历时 金属块滑落后，木箱在水平恒力和滑动摩擦力f2的作用下，做匀加速直线运动1 s，加速度为a2，滑动摩擦力 f2=Mg-5 N，由牛顿运动定律得：a2=(F-f2)/M=2 m/s2，2 s末木箱的速度为v1=a1t1=1 m/s，第3 s内的位移 3 s末木箱的速度为v2=v1+a2t2=3 m/s，撤去力F后，木箱做匀减速运动直至停止，减速运动的加速度 ，此过程的位移 1.8 m
3、因此木箱停止后，小金属块落地点距木箱左边沿的水平距离s=s2+s3=3.8m2. 质量为10 kg的物体在F=200 N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角=37o力F作用2 s后撤去，物体在斜面上继续上滑了1.25 s后，速度减为零求：物体与斜面间的动摩擦因数和物体的总位移s(已知sin37o=06， cos37o=0.8，g=lO m/s2) 考场错解思路不清，运动性质判断错误，得不出正确答案 受力分析错误，不能建立一幅完整的运动过程情景 F撤去前对物块受力分析，由牛顿第二定律得： ， ，F撤去后对物块受力分析，由牛顿第二定律得 ，由运动的
4、可逆性得： altl一a2t2 ， ，解得=0.25，s=625 m3. (新课标渗透题)有一研究性学习小组研究了这样一个课题：人从高处跳下超过多大高度时容易造成骨折他们查得这样一些资料，一般成人的胫骨的极限抗压强度为p=5108 Pa，胫骨的最小面积S=3.210-4m2，假若一个质量为50 kg的人，从一定的高度直膝双足落地，落地时其重心又下降了约h=1.010-2m，请你估算一下：当这个高度H超过多少米时，就可能导致胫骨骨折(计算结果保留两位有效数字，g=10 m/s2)考场错解无从下手 无思路或运动过程分析错误、运用规律错误等 人从高度H下落至双足着地时的速度 ，胫骨对人的支持力F=2
5、pS，设重心下降h的过程中可看作匀减速运动，速度由v减到0.根据牛顿第二定律F-mg=ma及运动学公式v2=2ah，代入数据可解得H一1.9 m此题也可以用动能定理计算：mgH+ mgh-2Fh=O，其中F=PS，求得H=1.9 m解这类题目要求较高，将牛顿定律与运动学知识相结合，还有将牛顿定律与电磁学及力学规律相结合，首先要弄清运动过程，分析受力，结合题目条件列方程求解考场思维训练1 如图312所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度n向右运动若保持力的方向不变而增大力的大小，则 ( )A a变大 Ba不变 Ca变小 D_因为物块的质量未知，故不能确
6、定a变化的趋势1.A解析：因F增大，合力增大，加速度增大.2 如图313所示，一个盛水的容器底部有一小孔静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则 ( ) A 容器自由下落时，小孔向下漏水B 将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水 C将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水 D将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水2.D解析：小孔是否向下漏水取决于水与容器底部是否有压力，无论是自由下落、竖直上抛，平抛还是斜抛，容器及水均处于完全失重状态，即水与底面无压力，即无水漏出.3质量为m的三角形木楔A置于倾
7、角为的固定斜面上，它与斜面间的动摩擦因数为，一水平力F作用在木楔A的竖直平面上在力F的推动下，木楔A沿斜面以恒定的加速度a向上滑动如图314所示，则F的大小为 ( ) 3.C解析：将物体所受各力沿斜面方向和垂直斜面方向正交分解，垂直斜面方向有，而f=FN，沿斜面方向有：Fcos-f-mgsm=ma，解得C选项正确.4跨过定滑轮的绳的一端挂一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如图3-15所示已知人的质量为70 kg，吊板的质量为10 kg，绳及定滑轮的质量、滑轮的摩擦均可不计(g=10 m/s2)当人以440 N的力拉绳时，人与吊板的加速度a和人对吊板的压力 F分别为 ( ) A a=1.0 m/s
8、2，F=260N B al.0 m/s2，F=330N Ca=3.O m/s2 F=110N D a= m/s2，F=50 N4.B解析：将人与吊板整体考虑，据牛顿第二定律：2T-(m人+m板)g=(m人+m板)a，代人数据得a=l m/s，选项C、D被排除，用隔离法研究人向上运动，设吊板对人的支持力为F ，则T+F-m人g=m人 a，得F=330 N，据牛顿第三定律，人对吊板的压力为330 N，选项B正确.5质点所受的力F随时间变化的规律如图316所示，力的方向始终在一直线上已知t=O时质点的速度为零在图3 16所示的t1、t2、t3和t4各时刻中，哪一时刻质点的动能最大 ( ) At1 B
9、t2 Ct3 Dt45.B解析：由图可知F是周期性变化的变力.0t1时段内物体做加速度增大的加速运动，t1-t2时段内物体做加速度减小的加速运动，到t2末，物体的速度达到最大，动能最大.t2-t4内物体的速度开始减小.故答案应为B.6 惯性制导系统已广泛应用于弹道式导弹工程中，这个系统的重要元件之一是加速度计，加速度计的构造原理的示意图如图3-17所示，沿导弹长度方向安装的固定光滑杆上套一质量为m的滑块，滑块两侧分别与劲度系数均为k的弹簧相连；两弹簧的另一端与固定壁相连，滑块原来静止，弹簧处于自然长度，滑块上有指针，可通过标尺测出滑块的位移，然后通过控制系统进行制导设某段时间内导弹沿水平方向运
10、动，指针向左偏离0点的距离为s，则这段时间内导弹的加速度 ( )A方向向左，大小为 B方向向右，大小为 C方向向左，大小为 D方向向右，大小为 6.D解析：滑块随导弹一起做加速运动，向左偏离0点距离为s，使左侧弹簧被压缩，右侧弹簧被拉长，则滑块所受合力为2ks，方向向右.南牛顿第二定律得：2 ks=r/m，滑块加速度大小为：a=2ks/m，故选D.7放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系如图318所示(g=10 m/s2)由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别为 ( )A m=0.5 kg，=0.4 Bm=1.5 kg， Cm=0.5 kg，=0.2 Dm=1 kg，=0.27.A解析：在O到2s过程中，力F=1 N，而物块的速度v=0，即物块静止，此过程中静摩擦力等于F，在4s到6s的过程中.物块速度vO，但加速度等于O，所以摩擦力应为滑动摩擦力mg，它与F大小等大反向，即F=mg=2 N，在2s到4s的过程中，F=3 N，摩擦力仍为, mg=2 N，由图可知n=2 m/s2，再根据牛顿第二定律得F-mg=ma解得m=0.5 kg，=0.4.- 4 -用心 爱心 专心
