《2018-2019学年高中物理 专题4.6 用牛顿运动定律解决问题（一）试题 新人教版必修1》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理 专题4.6 用牛顿运动定律解决问题（一）试题 新人教版必修1（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第6节 用牛顿运动定律解决问题（一）一、已知物体的受力情况确定物体的运动情况1牛顿第二定律的作用牛顿第二定律确定了 的关系，使我们能够把物体的受力情况和运动情况联系起来。2已知受力情况求运动情况：已知物体的受力情况，由牛顿第二定律求出物体的 ，再通过运动学公式就可以确定物体的运动情况。二、已知物体的运动情况确定物体的受力情况已知物体的运动情况，根据运动学公式求出物体的 ，再根据牛顿第二定律确定物体所受的力。力和运动 加速度加速度一、已知物体的受力情况确定物体的运动情况1解题步骤（1）确定研究对象。（2）对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力示意图。（3）根据力的合成和分解的方法，求出物体所受
2、的合外力。（4）根据牛顿第二定律列方程求出物体的加速度。（5）根据题意确定物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动学物理量。2注意（1）物体的速度方向与物体的合外力方向之间没有一定的关系，但加速度的方向一定与物体的合外力方向一致。（2）计算时，注意统一单位。【例题1】如图所示，有一质量m=1 kg的物块，以初速度v=6 m/s从A点开始沿水平面向右滑行。物块运动中始终受到大小为2 N、方向水平向左的力F作用，已知物块与水平面间的动摩擦因数=0.1。求：（取g=10 m/s2）（1）物块向右运动时所受摩擦力的大小和方向；（2）物块向右运动到最远处时的位移大小；（3）物块经过多少时间回到
3、出发点A？（结果保留2位有效数字）参考答案：（1）1 N 水平向左 （2）6 m （3）5.5 s二、已知物体的运动情况确定物体的受力情况解题步骤（1）确定研究对象。（2）对研究对象进行受力分析，并画出物体受力示意图。（3）根据相应的运动学公式，求出物体的加速度。（4）根据牛顿第二定律列方程求出物体的加速度。（5）根据力的合成和分解的方法，求出所需的力。【例题2】质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt图象如图所示。g取10 m/s2，求：（1）物体与水平面间的动摩擦因数；（2）水平推力F的大小；（3）010 s内物体运动位移的大小。参考答案：
4、（1）0.2 （2）6 N （3）46 m试题解析：（1）设物体做匀减速直线运动的时间为t2、初速度为v20，末速度为vt2、加速度为a2，则a2=2 m/s2设物体所受的摩擦力为Ff，根据牛顿第二定律，有Ff=ma2Ff=mg联立得=0.2三、连接体问题1连接体及其特点多个相互关联的物体连接（叠放，并排或由绳子、细杆联系）在一起的物体组称为连接体。连接体一般具有相同的运动情况（速度、加速度）。2处理连接体问题的常用方法（1）整体法：若连接物具有相同的加速度，可以把连接体看成一个整体作为研究对象，在进行受力分析时，要注意区分内力和外力。采用整体法时只分析外力，不分析内力。（2）隔离法：把研究的
5、物体从周围物体中隔离出来，单独进行分析，从而求解物体之间的相互作用力。【例题3】如图所示，光滑水平桌面上，有甲、乙两个用细线相连的物体在水平拉力F1和F2的作用下运动，已知F1B，mA=mB，则杆对A有沿斜面向上的拉力B若AB，mA=mB，则杆对A有沿斜面向下的推力C若A=B，mAmB，则杆对B有沿斜面向下的拉力D若A=B，mAmB，则杆对B没有作用力参考答案：BD名师点睛：假设杆无弹力，根据牛顿第二定律分别求解出A和B的加速度，比较大小，然后判断A、B的相对运动趋势，再判断A、B间弹力的方向。四、传送带问题处理此类问题的流程：弄清初始条件判断相对运动判断滑动摩擦力的大小和方向分析物体所受的合
6、外力以及加速度的大小和方向由物体的速度变化分析相对运动，进而判断物体以后的受力及运动情况。1水平传送带问题设传送带的速度为v带，物体与传送带之间的动摩擦因数为，两定滑轮之间的距离为l，物体置于传送带一端时的初速度为v0。（1）v0=0，如图所示，物体刚置于传送带上时由于受摩擦力作用，将做的加速运动。假定物体从开始置于传送带上一直加速到离开传送带时的速度为。显然，若，则物体在传送带上将先加速运动，后匀速运动；若，则物体在传送带上将一直加速。（2）v00，且v0与v带同向，如图所示。v0v带时，由（1）可知，物体刚放到传送带上时将做的加速运动。假定物体一直加速到离开传送带，则其离开传送带时的速度为
7、。显然，v0v带时，物体刚放到传送带上时将做加速度大小为的减速运动。假定物体一直减速到离开传送带，则其离开传送带的速度为。显然，则物体在传送带上将一直减速；若v0v带，物体在传送带上将先减速运动，后匀速运动。（3）v00，且v0与v带反向，如图所示。此种情形下，物体刚放到传送带上时将做加速度大小为的减速运动，假定物体一直减速到离开传送带，则其离开传送带的速度为。显然，若，则物体将一直减速运动直到从传送带的另一端离开传送带；若，则物体将不会从传送带的另一端离开，而是从进入端离开，其可能的运动情形有：先沿v0方向减速运动，再沿v0的反方向加速运动直至从进入端离开传送带。先沿v0方向减速运动，再沿v
8、0的反方向加速运动，最后匀速运动直至从进入端离开传送带。2倾斜传送带问题（1）物体和传送带一起匀速运动匀速运动说明物体处于平衡状态，则物体受到的摩擦力和重力沿传送带方向的分力等大、反向，即物体受到的静摩擦力的方向沿传送带向上，大小为（为传送带的倾角）。（2）物体和传送带一起加速运动若物体和传送带一起向上加速运动，传送带的倾角为，则对物体有，即物体受到的静摩擦力方向沿传送带向上，大小为。若物体和传送带一起向下加速运动，传送带的倾角为，则静摩擦力的大小和方向取决于加速度a的大小。当时，无静摩擦力；当时，有，即物体受到静摩擦力方向沿传送带向下，大小为。在这种情况下，重力沿传送带向下的分力不足以提供物
9、体的加速度a，物体有相对于传送带向上的运动趋势，受到的静摩擦力沿传送带向下；当时，有，即物体受到静摩擦力方向沿传送带向上，大小为。此时，重力沿传送带向下的分力提供物体沿传送带向下的加速度过剩，物体有相对于传送带向下的运动趋势，受到沿传送带向上的摩擦力。【例题5】（2018黑龙江省哈尔滨师范大学附属中学高二下学期期末考试）如图所示，白色水平传送带AB长L=10 m，向右匀速运动的速度v0=4 m/s，一质量为1 kg的小墨块（可视为质点）以v1=6 m/s的初速度从传送带右端B点冲上传送带，小墨块与传送带间的动摩擦因数=0.4，g取10 m/s2。则A小墨块先做匀减速后做匀加速运动B小墨块相对地
10、面向左运动的最大距离为4.5 mC小墨块在白色传送带上留下的墨迹长度为14.5mD小墨块从B点冲上传送带到再次回到B点所用的时间是3.125 s参考答案：BD试题解析：对小墨块受力分析，由牛顿第二定律得，而，当向左运动速度减为零的时候，距离最大，逆向计算，代入数据得，故小墨块先做匀减速直线运动，后做匀加速直线运动，根据对称性可知小墨块还没有回到B点时小墨块的速度达到4 m/s，之后两者相对静止做匀速直线运动，A错误B正确；设小墨块经时间速度减为0，然后反向加速，经时间与传送带速度相等，代入数据得，得，设反向加速时，小墨块的位移为，则有，小墨块与传送带共速后，将做匀速直线运动，设经时间再次回到B
11、点，代入数据得：，所以，D正确；在小墨块向左运动的过程中，传送带向右运动位移，此过程小墨块和传送带相对滑动的距离：；在小墨块向右运动的过程中，传送带向右运动位移，此过程小墨块和传送带相对滑动的距离：，故小墨块在白色传送带上留下的墨迹长度为，C错误。五、牛顿运动定律的图象问题1常见的两类动力学图象问题（1）已知物体在某一个过程中所受的合力（或某个分力）随时间变化的图象，求物体的运动情况。（2）已知物体在某一个过程中速度、加速度随时间变化的图象，求物体的受力情况。2解图象问题的关键（1）分清图象的类别：分清横、纵坐标所代表的物理量，明确其物理意义，掌握物理图象所反映的物理过程，会分析临界点。（2）
12、注意图象中的一些特殊点所表示的物理意义：图线与横、纵坐标的交点，图线的转折点，两图线的交点等表示的物理意义。（3）明确能从图象中获得那些信息：把图象与物体的运动情况相结合，再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义，确定从图象中得出的有用信息，这些信息往往是解题的突破口或关键点。【例题6】如图甲所示，物块A和足够长的木板B叠放在光滑水平面上，用水平力F作用在物块A 上，A、B一起从静止开始做直线运动，F随时间t不断增加，变化关系如图乙所示，设物块A所受摩擦力为fA，加速度为aA，木板B的速度为vB，加速度为aB，下列能正确表示fA、aA、vB、aB经较长时间的关系图象的是参考答案：BD试题解析：开始
13、时，A、B相对静止，对整体aA=aB=，A、B之间是静摩擦力，fA=mAaA=，vB=aBt=，由于F与时间成正比关系，因此vB与t应成二次函数关系，故选项C错误，当fA增大到一定程度，A、B开始相对滑动，对A，aA=g，与t应成一次函数关系，且有负纵截距，故选项B正确；对B，aB=，与t无关，为定值，故选项D正确；fA=mAg，与t无关，为定值，故选项A错误。六、动力学中的临界极值问题1临界或极值条件的标志（1）有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼，明显表明题述过程存在临界点。（2）若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语，表明题述过程存在“起止点”往往就对应临界状态。（3
14、）若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼，表明题述过程存在极值，这个极值点往往是临界点。（4）若题目要求“最终加速度”“稳定速度”等，即是求收尾加速度或收尾速度。2分析临界极值的常用方法（1）极限分析法：把物理问题（或过程）推向极端，从而使临界现象（或状态）暴露出来，已达到正确解决的目的。（2）假设分析法：临界问题存在多种可能，特别是非此即彼两种可能时，或变化过程中可能出现临界条件，也可能不出现临界条件，往往用假设法解决问题。（3）数学极值法：将物理过程通过数学公式表达出来，根据数学表达式接触临界条件。【例题7】如图所示在倾角为的光滑斜面上端有一劲度系数为k的轻弹簧，弹簧下端连接一质量为m的小球，小球被一垂直于斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变。若手持挡板A以加速度a（agsin ）沿斜面匀加速下滑，求：（1）从挡板开始运动到小球与挡板分离所经历的时间；（2）从挡板开始运动到小球的速度达到最大，小球经过的最小路程。参考答案：（1） （2）1用30 N的水平外力F，拉一个静止放在光滑水平面上的质量为20
