高中物理牛顿运动定律知识点含几种典型例题.docx

高中物理牛顿运动定律知识点含几种典型例题牛顿运动定律的综合应用习题典型例题透析类型一、瞬时加速度的分析1、质量分别为mA和mB的两个小球，用一根轻弹簧联合后用细线悬挂在顶板下，如下图，当细线被剪断的霎时。关于两球下落加速度的讲法中，正确的是()A、aAaB0B、aAaBgC、aAg，aB0D、aAg，aB0解析：分别以A、B两球为研究对象。当细线束剪断前，A球遭到竖直向下的重力mAg、弹簧的弹力T，竖直向上细线的拉力T；B球遭到竖直向下的重力mBg，竖直向上弹簧的弹力T，如下列图。它们都处于力平衡状态，因而知足条件，TmBgTmAgT(mAmB)g细线剪断的霎时，拉力T消失，但弹簧仍暂时保持着原来的拉伸状态，故B球受力不变，仍处于平衡状态。所以，B的加速度aB0，而A球则在重力和弹簧的弹力作用下，其瞬时加速度为：答案：C举一反三【变式】如下图，木块A与B用一轻弹簧相连，竖直放在木块C上，三者静置于地面，它们的质量上一页下一页之比是l23，设所有接触面都光滑，当沿水平方向抽出木块C的霎时，木块A和B的加速度分别是aA，aB。解析：在抽出木块C前，弹簧的弹力FmAg。抽出木块C霎时，弹簧弹力不变，所以，A所受合力仍为零，故aA0。木块B所受合力FBmBgF，所以。答案：类型二、力、加速度、速度的关系2、如图，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开场，到弹簧压缩到最短的经过中，小球的速度、加速度、合外力的变化情况是如何的？按阐述题要求解答解析：由于速度变大或变小取决于速度方向与加速度方向的关系当a与v同向时v变大，当a与v反向时v变小，而加速度由合力决定，所以此题要分析v、a的大小变化，必需要分析小球遭到的合力的变化。小球接触弹簧时受两个力作用：向下的重力和向上的弹力其中重力为恒力。在接触的头一阶段，重力大于弹力，小球合力向下，且不断变小由于F合mgkx，而x增大，因此加速度减少aF合m，由于a与v同向，因而速度继续变大。当弹力增大到大小等于重力时，合外力为零，加速度为零，速度到达最大。上一页下一页之后，小球由于惯性仍向下运动，但弹力大于重力，合力向上且逐步变大F合kxmg因此加速度向上且变大，因而速度减小至零。注意：小球不会静止在最低点，将被弹簧上推向上运动，请同学们本人分析以后的运动情况综上分析得：小球向下压弹簧经过，F方向先向下后向上，大小先变小后变大；a方向先向下后向上，大小先变小后变大；v方向向下，大小先变大后变小。向上推的经过也是先加速后减速。举一反三【变式】如下图，一轻质弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点，今用一小物体m把弹簧压缩到A点，然后释放，小物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的动摩擦因数恒定，试判定下列讲法正确的是：A物体从A到B速度越来越大，从B到C速度越来越小B物体从A到B速度越来越小，从B到C速度不变C物体从A到B先加速后减速，从B到C一直减速运动D物体在B点受合外力为零解析：物体从A到B的经过中水平方向一直遭到向左的滑动摩擦力Ffmg大小不变；还一直遭到向右的弹簧的弹力，从某个值逐步减小为零，开场时，弹力大于摩擦力，合力向右，物体向右加速，随着弹力的减小，合力越来越小；到A、B间的某一位置时，弹力和摩擦力大小相等，方向相反，合力为零，速度到达最大；随后，摩擦力大于弹力，合力增大但方向向左，合力方向与速度方向相反，物体开场做减速运动，所以小物块由A到B的经过中，先做加速度减小的加速运动，后做加速度增大的减速运动。从B到C一直减速运动。答案：C类型三、整体法和隔离法分析连接体问题3、为了测量木板和斜面间的动摩擦因数，某同学设计这样一个实验。在小木板上固定一个弹簧秤(弹簧秤的质量不计)，弹簧秤下端吊一个光滑的小球。将木板和弹簧秤一起放在斜面上。当用手固定住木板时，弹簧秤示数为F1；放手后使木板沿斜面下滑，稳定时弹簧秤示数为F2，测得斜面倾角为，由以上数据算出木板与斜面间的动摩擦因数。(只能用题中给出的已知量表示)上一页下一页解析：把木板、小球、弹簧看成一个整体，应用整体法。木板、小球、弹簧组成的系统，当沿斜面下滑时，它们有一样的加速度。设，它们的加速度为a，则可得：(m球m木)gsin(m球m木)gcos(m球m木)a可得：agsingcos隔离小球，对小球应用隔离法，对小球受力分析有：mgsinF2ma而：mgsinF1由得：F2mgcos由得tan举一反三【变式】如图示，两个质量均为m的完全一样的物块，中间用绳连接，若绳能够承受的最大拉力为T，现将两物块放在光滑水平面上，用拉力F1拉一物块时，恰好能将连接绳拉断；假使把两物块放在粗糙水平面上，用拉力F2拉一物块时(设拉力大于摩擦力)，也恰好将连接绳拉断，比拟F1、F2的大小可知()。A、F1F2B、F1F2C、F1F2D、无法确定解析：1当放置在光滑水平面上时。由于两物体的加速度一样，能够把它们看成一个整体，对此应用整体法。由Fma可知，两物体的整体加速度。在求绳子张力时，必须把物体隔离否则，绳子张力就是系统内力，应用隔离法。隔离后一物体，则绳子的张力：。2当放置在粗糙水平面上时，同样应用整体法与隔离法。设每个物块到的滑动摩擦力为F，则整体加速度。隔离后一个物体，则绳子的张力上一页下一页可见这种情况下，外力都等于绳子的最大张力T的两倍，故选项C正确。答案：C。类型四、程序法解题4、如下图，一根轻质弹簧上端固定，下挂一质量为m0的平盘，盘中有物体质量为m，当盘静止时，弹簧伸长了l，现向下拉盘使弹簧再伸长l后停止，然后松手放开，设弹簧总处在弹性限度内，则刚松开手时盘对物体的支持力等于：A、(1B、(1)mgC、D、解析：题目描绘主要有两个状态：(1)未用手拉时盘处于静止状态；(2)松手时盘处于向上加速状态，对于这两个状态，分析即可：当弹簧伸长l静止时，对整体有当刚松手时，对整体有：对m有：Fmgma对、解得：答案：B类型五、临界问题的分析与求解5、如下图，斜面是光滑的，一个质量是0.2kg的小球用细绳吊在倾角为53°的斜面顶端。斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行；当斜面以8m/s2的加速度向右做匀加速运动时，求绳子的拉力及斜面对小球的弹力。上一页下一页思路点拨：斜面由静止向右加速运动经过中，当a较小时，小球遭到三个力作用，此时细绳平行于斜面；当a增大时，斜面对小球的支持力将会减少，当a增大到某一值时，斜面对小球的支持力为零；若a继续增大，小球将会“飞离斜面，此时绳与水平方向的夹角将会大于角。而题中给出的斜面向右的加速度，到底属于上述哪一种情况，必须先假定小球能够脱离斜面，然后求出小球刚刚脱离斜面的临界加速度才能断定。解析：处于临界状态时小球受力如图示：则有：mgcotma0解得：a0gcot7.5m/s2a8m/s2a0小球在此时已经离开斜面绳子的拉力斜面对小球的弹力：N0举一反三【变式】一个弹簧放在水平地面上，Q为与轻弹簧上端连在一起的秤盘，P为一重物，已知P的质量M=10.5kg，Q的质量m1.5kg，弹簧的质量不计，劲度系数k=800N/m，系统处于静止，如下列图所示，现给P施加一个方向竖直向上的力F，使它从静止开场向上做匀加速运动，已知在前0.2s以后，F为恒力，求：力F的最大值与最小值。(取g=l0m/s2)上一页下一页解析：(1)P做匀加速运动，它遭到的合外力一定是恒力。P遭到的合外力共有3个：重力、向上的力F及对Q对P的支持力FN，其中重力Mg为恒力，FN为变力，题目讲0.2s以后F为恒力，讲明t0.2s的时刻，正是P与Q开场脱离接触的时刻，即临界点。(2)t0.2s的时刻，是Q对P的作用力FN恰好为零的时刻，此时刻P与Q具有一样的速度及加速度。因而，此时刻弹簧并未恢复原长，也不能以为此时刻弹簧的弹力为零。(3)当t0时刻，应是力F最小的时刻，此时刻F小(Mm)a(a为它们的加速度)。随后，由于弹簧弹力逐步变小，而P与Q遭到的合力保持不变，因而，力F逐步变大，至t0.2s时刻，F增至最大，此时刻F大M(ga)。以上三点中第(2)点是解决此问题的关键所在，只要明确了P与Q脱离接触的霎时情况，才能确定这0.2s时间内物体的位移，进而求出加速度a，其余问题也就迎刃而解了。解：设开场时弹簧压缩量为x1，t0.2s时弹簧的压缩量为x2，物体P的加速度为a，则有：kx1(Mm)gkx2mgmax1x2由式得：解式得：a6m/s2力F的最小值：F小(Mm)a72N力F的最大值：F大M(ga)168N类型六、利用图象求解动力学与运动学的题目6、放在水平地面上的一物块，遭到方向不变的水平推力的作用，F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t的关系，如图甲、乙所示。取重力加速度g10m/s2。由此两图线能够求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数分别为()上一页下一页A、m0.5kg，0.4B、m1.5kg，C、m0.5kg，0.2D、m1kg，0.2解析：由vt图可知在02s静止，24s是以初速度为0，加速度a2m/s2做匀加速运动，46s内以v4m/s做匀速直线运动，结合Ft图像可分析得出：mg2N，ma3N2N，解得m0.5kg，0.4。答案：A类型七、用假设法分析物体的受力7、两个叠在一起的滑块，置于固定的、倾角为的斜面上，如下列图所示，滑块A、B质量分别为M、m，A与斜面间的动摩擦因数为1，B与A之间的动摩擦因数为2，已知两滑块都从静止开场以一样的加速度从斜面滑下，滑块B遭到的摩擦力()A、等于零B、方向沿斜面向上C、大于等于1mgcosD、大于等于2mgcos解析：把A、B两滑块作为一个整体，设其下滑加速度为a，由牛顿第二定律：(Mm)gsin1(Mm)gcos(Mm)a得ag(gsin1cos)上一页下一页由于agsin，可见B随A一起下滑经过中，必须遭到A对它沿斜面向上的摩擦力，设摩擦力为FB(如下图)，由牛顿第二定律：mgsinFBma得FBmgsinmamgsinmg(sin1cos)1mgcos答案：B、C总结升华：由于所求的摩擦力是未知力，假如不从加速度大小比拟先断定其方向，可以任意假设，若设B遭到A对它的摩擦力沿斜面向下，则牛顿第二定律的表达式为：mgsinFBma得FBmamgsinmg(sin1cos)mgsin1mgcos，大小仍为1mgcos。式中负号表示FB的方向与规定的正方向相反，即沿斜面向上。举一反三【变式】如下图，传送带与水平面夹角37°，并以v10m/s的速度运行，在传送带的A端轻轻地放一小物体，若已知传送带与物体之间的动摩擦因数0.5，传送带A到B端的距离s16m，则小物体从A端运动到B端所需的时间可能是(g10m/s2)()A、1.8sB、2.0sC、2.1sD、4.0s解析：若传送带顺时针转动，物体受向上的摩擦力，因mgsinmgcos，故物块向下加速运动，agsingcos2m/s2。由，解得：t4.0s。即，小物体从A端运动到B端所需的时间为4.0s，所以，D正确。若传送带逆时针转动，物体开场受向下的摩擦力，向下加速运动，a1gsingcos10m/s2，当速度到达l0m/s时，运动位移，所用的时间为，t1，以后由于下滑力的作用物块上一页下一页又受向上的摩擦力，此时它的加速度为a22m/s2，在此加速度下运动的位移s2ss111m，又由得1110t2t22，解得t21s。所以，小物体从A端运动到B端所需的时间：t总t1t22s，B正确。答案：B、D。探究园地3、如图a，质量m1kg的物体沿倾角37°的固定粗糙斜面由静止开场向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图b所示。求：sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s21物体与斜面间的动摩擦因数；2比例系数k。解析：1对初始时刻：mgsinmgcosma0由图读出a0=4m/s2代入式，解得：0.25；2对末时刻加速度为零：mgsinNkvcos0又Nmgcoskvsin由图得出此时v=5m/s代入式解得：k0.84kg/s2、如下图，用力F拉物体A向右加速运动，A与地面的摩擦因数是，B与A间的摩擦因数是。对于A的加速度，下面表述正确的是：AB上一页下一页当前位置：文档视界高中物理牛顿运动定律知识点含几种典型例题高中物理牛顿运动定律知识点含几种典型例题