第三章牛顿运动定律牛顿第一定律.docx

第三章牛顿运动定律牛顿第一定律第三章牛顿运动定律 第三章牛顿运动定律 第一单元牛顿第一、第三定律 基础学问 一、牛顿第肯定律 1、内容：一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，直到有外力迫使它变更这种状态为止 说明：（1）物体不受外力是该定律的条件 （2）物体总保持匀速直线运动或静止状态是结果 （3）直至外力迫使它变更这种状态为止，说明力是产生加速度的缘由 （4）物体保持原来运动状态的性质叫惯性，惯性大小的量度是物体的质量 （5）应留意：牛顿第肯定律不是实脸干脆总结出来的牛顿以伽利略的志向斜面实脸为基拙，加之高度的抽象思维，概括总结出来的不行能由实际的试验来验证； 牛顿第肯定律不是牛顿其次定律的特例，而是不受外力时的志向化状态 定律揭示了力和运动的关系：力不是维持物体运动的缘由，而是变更物体运动状态的缘由 【例1】科学思维和科学方法是我们相识世界的基本手段在探讨和解决问题过程中，不仅须要相应的学问，还要留意运用科学方法 志向试验有时更能深刻地反映自然规律，伽利略设想了一个志向试验，其中有一个是试验事实，其余是推论 减小其次个斜面的倾角，小球在这斜面上仍旧要达到原来的高度； 两个对接的斜面，让静止的小球沿一个斜面滚下，小球将滚上另一个斜面； 假如没有摩擦，小球将上升到原来释放的高度； 接着减小其次个斜面的倾角，最终使它成水平面，小球要沿水平面做持续的匀速运动 请将上述志向试验的设想步骤根据正确的依次排列只要填写序号即可）在上述的设想步骤中，有的属于牢靠的事实，有的则是志向化的推论下列关于事实和推论的分类正确的是（B） A、是事实，是推论 B、是事实，是推论 C、是事实，是推论 D、是事实，是推论 2、惯性：物体保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 说明：惯性是物体的固有属性，与物体是否受力及运动状态无关 质量是惯性大小的量度质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小 有的同学总认为“惯性与物体的运动速度有关，速度大，惯性大，速度小，惯性就小”，理由是物体的运动速度大，不简单停下来，产生这种错误的缘由是把“惯性大小表示运动状态变更的难易程度”理解成“惯性大小表示把物体从运动变为静止的难易程度”，事实上，在受到相同阻力的状况下，速度大小不同的质量相同的物体，在相等的时间内速度的减小量是相同的，这说明它们的惯性是相同的，与速度无关。 【例2】下列说法正确的是（D） A、运动得越快的汽车越不简单停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大 B、小球在做自由落体运动时，惯性不存在了 C、把一个物体竖直向上抛出后，能接着上升，是因为物体仍受到一个向上的推力 D、物体的惯性仅与质量有关，质量大的惯性大，质量小的惯性小 解析：惯性是物体保持原来运动状态的性质，仅由质量确定，与它的受力状况与运动状况均无关。一切物体都有惯性。 【例3】火车在长直水平轨道上匀速行驶，车厢内有一个人向上跳起，发觉仍落回到车上原处，这是因为（） A人跳起后，车厢内的空气给人一个向前的力，这力使他向前运动 B人跳起时，车厢对人一个向前的摩擦力，这力使人向前运动 C人跳起后，车接着向前运动，所以人下落后必定向后偏一些，只是由于时间很短，距离太小，不明显而已 D人跳起后，在水平方向人和车水平速度始终相同 解析：人向上跳起，竖直方向做竖直上抛运动，水平方向不受外力作用（空气阻力不计），由于惯性，所以水平方向与车速度相同，因而人落回原处答案：D 二、牛顿第三定律 （1）内容：两物体之间的作用力与反作用力总是大小相等，方向相反，而且在一条直线上 （2）表达式：F=F/ 说明：作用力和反作用力同时产生，同时消逝，同种性质，作用在不同的物体上，各产生其效果，不能抵消，所以这两个力不会平衡 作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关不管两物体处于什么状态，牛顿第三定律都适用。 借助牛顿第三定律可以变换探讨对象，从一个物体的受力分析过渡到另一个物体的受力分析 一对作用力和反作用力在同一个过程中（同一段时间或同一段位移）的总冲量肯定为零，但作的总功可能为零、可能为正、也可能为负。这是因为作用力和反作用力的作用时间肯定是相同的，而位移大小、方向都可能是不同的。 三、作用力和反作用力与平衡力的区分 内容作用力和反作用力二力平衡 受力物体作用在两个相互作用的物体大作用在同一物体上 依靠关系相互依存，不行单独存在无依靠关系，撤除一个，另一个可依旧存在，只是不再平衡 叠加性两力作用效果不行抵消，不行叠加，不行求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零 力的性质肯定是同性质的力可以是同性质的力，也可以是不同性质的力 留意：推断两个力是不是一对作用力与反作用力时，应分析这两个力是否具有“甲对乙”和“乙对甲”的关系，即受力物体与施力物体是否具有互易关系否则，一对作用力和反作用力很简单与一对平衡力相混淆，因为它们都具有大小相等、方向相反、作用在同一条直线上的特点 规律方法 1、正确理解惯性和平衡状态 【例4】下面说法正确的是（） A静止或做匀速直线运动的物体肯定不受外力的作用 B物体的速度为零时肯定处于平衡状态 C物体的运动状态发生改变时，肯定受到外力的作用 D物体的位移方向肯定与所受合力方向一样 解析：A物体不受外力时肯定处于静止或匀速运动状态，但处于这些状态时不肯定不受外力作用，所以A错，B物体是否处于平衡状态是看其受力是否为零，而不是看它的速度是否为零，如振动物体离平衡位置最远时速度为零，此时复原力不为零，它就不处于平衡状态，所以B错，D如平抛运动就不是这种状况，力与位移方向不一样，所以D错答案：C 【例5】以下有关惯性的说法中正确的是（BD） A、在水平轨道上滑行的两节车厢质量相同，行驶速度较大的不简单停下来，说明速度较大的物体惯性大 B、在水平轨道上滑行的两节车厢速度相同，其中质量较大的车厢不简单停下来，说明质量大的物体惯性大 C、推动原来静止在水平轨道上的车厢，比推另一节相同的、正在滑行的车厢须要的力大，说明静止的物体惯性大 D、物体的惯性大小与物体的运动状况及受力状况无关 解析：惯性的大小由质量确定且与运动状态及受力状态无关。答案BD 【例6】公共汽车在平直的马路上行驶时，固定于路旁的照相机每隔两秒连续两次对其拍照，得到清楚照片，如图所示分析照片得到如下结果：（1)在两张照片中，悬挂在公共汽车顶棚上的拉手均向后倾斜且程度相同；（2）对间隔2s所拍的照片进行比较，可知汽车在2s内前进了12m. 依据这两张照片，下列分析正确的是（ABD） A.在拍第一张照片时公共汽车正加速 B.可求出汽车在t1s时的运动速度 C.若后来发觉车顶棚上的拉手自然下垂，则汽车肯定停止前进 D.若后来发觉车顶棚上的拉手自然下垂，则汽车可能做匀速运动 解析:由于车顶棚上的拉手向后倾斜且两次程度相同，可知车匀加速前进；依据匀变速直线的平均速度等于这段时间的中间时刻的即时速度，可求得t=1s时的速度；当拉手自然下垂时，汽车处于平衡态，可能静止，也可能是匀速度运动 2、正确区分平衡力与作用力、反作用力 【例7】物体静止于一斜面上如图所示则下述说法正确的是（B） （A）物体对斜面的压力和斜面对物体的持力是一对平衡力 （B）物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力 （C）物体所受重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力 （D）物体所受重力可以分解为沿斜面对下的力和对斜面的压力 解析：作用力和反作用力是两个物体间相互产生的，必是同性质的力，而一对平衡力是作用于同一物体两个等大、反向、共线之力，性质上无任何必定的联系上述各对力中，物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力及物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力同属物体和斜面问的相互作用力，分别作用在斜面和物体上，因此它们为两对作用力和反作用力所以（A）错（B）对；物体所受重力是地球施加的，其反作用力为物体对地球的汲取力，应作用在地球上，因此可知（C）错；至于物体所受重力，无论如何分解，各分力都应作用在物体上，而不能作用在斜面上而形成对斜面的压力，故答案（D）亦错 【例8】有下列说法中说法正确的是（D） 一质点受两个力作用且处于平衡状态（静止或匀速运动），这两个力在同一段时间内的冲量肯定相同。 一质点受两个力作用且处于平衡状态（静止或匀速运动），这两个力在同一段时间内做的功或者都为零，或者大小相等符号相反。 在同样时间内，作用力和反作用力的功大小不肯定相等，但正负号肯定相反。 在同样时间内，作用力和反作用力的功大小不肯定相等，正负号也不肯定相反 A、B、C、D、 解析：满意的两个力是平衡力，故冲量大小相等，方向相反，做功或者都为零（物体静止时），或者数值相等，一正功一负功（匀速运动时），故错对。作用力和反作用力可以都做正功，也可以都做负功，数值也不确定，只要设想两块磁铁放在小车上的各种运动状况便可推断，故错对答案：D 3、用牛顿第一、第三定律说明物理现象 【例9】请用自己所学习的物理学问说明“船大调头难”这句俗语的道理 解析：“船大”，指船的质量大，“调头难”指变更速度方向难，“船大调头难”说明质量大的物体惯性大，要变更其运动状态须要的力大 【例10】下列说法正确的是（C） A、人走路时，地对脚的力大于脚蹬地的力，所以人才往前走 B、只有你站在地上不动，你对地面的压力和地面对你的支持力，才是大小相等、方向相反的 C、物体A静止在物体B上，A的质量是B的质量的100倍，则A作用于B的力大小等于B作用于A的力的大小 D、以卵击石，石头没损伤而鸡蛋破了，这是因为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的作用力 解析：以上四种情形中的相互作用力等值、反向、共线，这个关系与运动状态无关。答案：C 【例11】由同种材料制成的物体A和B放在长木板上，随长木板一起以速度v向右做匀速直线运动，如图所示，已知MAMB，某时刻木板停止运动，下列说法正确的是D） A、若木块光滑，由于A的惯性较大,A、B间的距离将增大 B、若木板光滑，由于B的惯性较小,A、B间距离将减小 C、若木板粗糙，A、B肯定会相撞 D、不论木板是否光滑,A、B间的相对距离保持不变 解析：起先A、B随木板一起匀速运动，说明A、B所受的合外力为零。当木板停止运动后： 若木块光滑，A、B大水平方向上不受外力的作用，仍以原来的速度做匀速运动，则相互间距离保持不变。 若木板粗糙，由于A、B的材料相同，它们与木板的动摩擦因数相同，其加速度相同，即A、B以相同的初速度和加速度做匀减速运动，所以它们之间的距离仍保持不变。答案D 思索：若A、B的动摩擦因数不等，则A、B间的距离可能怎样变？ 为什么本题的结论与A、B的质量无关？ 【例12】蛙泳时，双脚向后蹬水，水受到向后的作用力，则人体受到向前的反作用力，这就是人体获得的推动力。但是，在自由泳时，下肢是上下打水，为什么却获得向前的推动力呢？ 【解析】图表示人体作自由泳时，下肢在某一时刻的动作：右脚向下打水，左脚向上打水。由图可见，由于双脚与水的作用面是倾斜的，故双脚所施的作用力P和Q是斜面面的（水所受的作用力是斜向后的）。P的分力为P1和P2，而Q的分力为Ql和Q2，Pl和Q1都是向前的分力，也就是下肢获得的推动力。 同样道理，鱼类在水中左右摆尾，却获得向前的椎讲大也具由于向前的分力所致 【例13】如图所示，水平放置的小瓶内装有水，其中有气泡，当瓶子从静止状态突然向右加速运动时，小气泡在瓶内将向何方运动？当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时，小气泡在瓶内又将如何运动？ 【解】在很多学生的答卷中这样写道：当瓶子从防止状态突然向右运动时，小气泡在瓶内由于惯性将向左运动；当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时，小气泡在瓶内由于惯性将向右运动。 而正确答案刚好与之相反。因为当瓶子从静止状态突然向右加速运动时，瓶中的水由于惯性要保持原有的静止状态，相对瓶来说是向左运动，气泡也有惯性，但相比水来说质量很小，惯性小可忽视不计，所以气泡相对水向右移动。同理，当瓶子从向右匀速运动状态突然停止时，小气泡在瓶内将向左运动。 另外，该题也用转换探讨对象的方法予以定量解决。设想有一块水，其体积、形态和气泡相同，当玻璃营向右加速运动时，这块水就和四周的水一起向右加速运动，相对于玻璃管不会有相对运动，这块水所受的外力F由四周的水对它产生，设这块水的体积为V，水的密度为水，玻璃管的加速度为a，则Fm水a水Va。现在将这块水换成气泡，明显，在其他条件不变的状况下，四周水对气泡的作用力仍为F，气泡将在该力作用于做加速运动。则a气=F/m气=水Va/水V，水水， a气a，即气泡相对于玻璃管向右运动。 试题展示 1.下列说法正确的是（） A一同学望见某人用手推静止的小车，却没有推动，于是说是因为这辆车惯性太大的原因 B运动得越快的汽车越不简单停下来，是因为汽车运动得越快，惯性越大 C把一个物体竖直向上抛出后，能接着上升，是因为物体仍受到一个向上的推力 D放在光滑水平桌面上的两个物体，受到相同大小的水平推力，加速度大的物体惯性小 【解析】“力是变更物体运动状态的缘由”。这里所说的“力”是指物体所受的合力，而不是某一个力，该同学推不动物体，是由于物体还受到摩擦力作用，其合力仍为零的原因，故A选项错误。 惯性大小的唯一量度是质量，惯性大小与运动速度大小、运动时间长短无关，故B选项也错， 力是变更运动状态的缘由，而不是维持运动的缘由，物体的运动不须要力来维持，一个物体竖直向上抛出能接着上升是由于物体具有惯性的原因，而不是抛出后物体还受到竖直向上的作用力，故C选项错误。 惯性是物体保持运动状态不变的性质，惯性大小反映了变更物体运动状态的难易程度，同样大小的力作用在不同物体上，产生的加速度越大，其质量m=F/a越小，惯性越小，因此，D选项正确。 2.甲乙两队拔河竞赛，甲队胜，如不计绳子的质量，下列说法正确的是D A甲队拉绳子的力大于乙队拉绳子的力 B甲队对地面的摩擦力大于乙队对地面的摩擦力 C甲乙两队与地面间的最大静摩擦力大小相等、方向相反 D甲乙两队拉绳的力相等 3.16世纪纪末，伽利略用试验和推理，推翻了已在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论，开启了物理学发展的新纪元。在以下说法中，与亚里士多德观点相反的是D A四匹马拉拉车比两匹马拉的车跑得快：这说明，物体受的力越大，速度就越大 B一个运动的物体，假如不再受力了，它总会渐渐停下来，这说明，静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态” C两物体从同一高度自由下落，较重的物体下落较快 D一个物体维持匀速直线运动，不须要受力 4.一汽车在路面状况相同的马路上直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的探讨，正确的是AC 车速越大，它的惯性越大 质量越大，它的惯性越大 车速越大，刹车后滑行的路程越长 车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大 5.火车在长直水平轨道上匀速行驶，门窗紧闭的车厢内有一个人向上跳起，发觉仍落回到车上原处，这是因为D A人跳起后，厢内空气给他向前的力，带着他伴同火车一起向前运动 B人跳起的瞬间，车厢的地板给他一个向前的力，推动他伴同火车一起向前运动 C人跳起后，火车接着向前运动，所以人落下后必定偏后一些，只是由于时间很短，偏后距离太小，不明显而已 D人跳起后干脆落地，在水平方向上人和车具有相同的速度 6.如图所示，一个劈形物体M，各面均光滑，放在固定斜面上，上面成水平，水平面上放一光滑小球m，劈形物体从静止起先释放，则小球遇到斜面前的运动轨迹是B A沿斜面对下的直线B竖直向下的直线 C无规则曲线D抛物线 其次单元牛顿其次定律 基础学问 一、牛顿其次定律 1.内容：物体的加速度与所受合外力成正比，与物体的质量成反比，加速度的方向与合外力的方向相同 2.公式：F=ma 3、对牛顿其次定律理解： （1）F=ma中的F为物体所受到的合外力 （2）Fma中的m，当对哪个物体受力分析，就是哪个物体的质量，当对一个系统（几个物体组成一个系统）做受力分析时，假如F是系统受到的合外力，则m是系统的合质量 （3）Fma中的F与a有瞬时对应关系，F变a则变，F大小变，a则大小变，F方向变a也方向变 （4）Fma中的F与a有矢量对应关系，a的方向肯定与F的方向相同。 （5）Fma中，可依据力的独立性原理求某个力产生的加速度，也可以求某一个方向合外力的加速度 （6）Fma中，F的单位是牛顿，m的单位是千克，a的单位是米秒2 （7）Fma的适用范围：宏观、低速 【例1】如图所示，轻绳跨过定滑轮（与滑轮问摩擦不计）一端系一质量为m的物体，一端用PN的拉力，结果物体上升的加速度为a1，后来将PN的力改为重力为PN的物体，m向上的加速度为a2则（） Aa1a2；Ba1a2；C、a1a2；D无法推断 简析：a1P/m，a2=p/（m）所以a1a2 留意：Fma关系中的m为系统的合质量 二、突变类问题（力的瞬时性） （1）物体运动的加速度a与其所受的合外力F有瞬时对应关系，每一瞬时的加速度只取决于这一瞬时的合外力，而与这一瞬时之前或之后的力无关，不等于零的合外力作用的物体上，物体马上产生加速度；若合外力的大小或方向变更，加速度的大小或方向也马上（同时）变更；若合外力变为零，加速度也马上变为零（物体运动的加速度可以突变）。 （2）中学物理中的“绳”和“线”，是志向化模型，具有如下几个特性： A轻：即绳（或线）的质量和重力均可视为等于零，同一根绳（或线）的两端及其中间各点的张为大小相等。 B软：即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能变曲），绳与其物体相互间作用力的方向总是沿着绳子且朝绳收缩的方向。 C不行伸长：即无论绳所受拉力多大，绳子的长度不变，即绳子中的张力可以突变。 （3）中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”，也是志向化模型，具有如下几个特性： A轻：即弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可视为等于零，同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。 B弹簧既能承受拉力，也能承受压力（沿着弹簧的轴线），橡皮绳只能承受拉力。不能承受压力。 C、由于弹簧和橡皮绳受力时，要发生形变须要一段时间，所以弹簧和橡皮绳中的弹力不能发生突变。 （4）做变加速度运动的物体，加速度时刻在改变（大小改变或方向改变或大小、方向都改变度叫瞬时加速度，由牛顿其次定律知，加速度是由合外力确定的，即有什么样的合外力就有什么样的加速度相对应，当合外力恒定时，加速度也恒定，合外力随时间改变时，加速度也随时间变更，且瞬时力确定瞬时加速度，可见，确定瞬时加速度的关键是正确确定瞬时作用力。 【例2】如图（a）所示，一质量为m的物体系于长度分别为l1、12的两根细绳上，l1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为,l2水平拉直，物体处于平衡状态，现将l2线剪断，求剪断瞬间物体的加速度。 （1)下面是某同学对该题的一种解法： 设l1线上拉力为FT1，l2线上拉力为FT2，重力为mg,物体在三力作用下保持平衡： FT1cosmg，FT1sinFT2，FT2mgtan 剪断线的瞬间，FT2突然消逝，物体即在FT2,反方向获得加速度因为mgtan=ma,所以加速度agtan，方向在FT2反方向。 你认为这个结果正确吗？请对该解法作出评价并说明 （2）若将图a中的细线11改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图b所示，其他条件不变，求解的步骤与（1）完全相同，即a=gtan,你认为这个结果正确吗？请说明理由 解析：(1)结果不正确因为12被剪断的瞬间,11上张力的大小发生了突变，此瞬间FT1=mgcos,它与重力沿绳方向的分力抵消，重力垂直于绳方向的分力产生加速度:a=gsin。 (2)结果正确，因为l2被剪断的瞬间，弹簧11的长度不能发生突变，FT1的大小方向都不变，它与重力的合力大小与FT2方向相反，所以物体的加速度大小为：a=gtan。 三、动力学的两类基本问题 1、已知物体的受力状况求物体运动中的某一物理量：应先对物体受力分析，然后找出物体所受到的合外力，依据牛顿其次定律求加速度a，再依据运动学公式求运动中的某一物理量 2、已知物体的运动状况求物体所受到的某一个力：应先依据运动学公式求得加速度a，再依据牛顿其次定律求物体所受到的合外力，从而就可以求出某一分力 综上所述，解决问题的关键是先依据题目中的已知条件求加速度a，然后再去求所要求的物理量，加速度象纽带一样将运动学与动力学连为一体 【例3】如图所示，水平传送带A、B两端相距S3.5m，工件与传送带间的动摩擦因数=0.1。工件滑上A端瞬时速度VA4m/s,达到B端的瞬时速度设为vB。 (1)若传送带不动，vB多大？ (2)若传送带以速度v(匀速）逆时针转动，vB多大？ (3)若传送带以速度v(匀速）顺时针转动，vB多大？ 【解析】(1)传送带不动，工件滑上传送带后，受到向左的滑动摩擦力（Ff=mg)作用，工件向右做减速运动，初速度为VA，加速度大小为aglm/s2，到达B端的速度. (2)传送带逆时针转动时，工件滑上传送带后，受到向左的滑动摩擦力仍为Ff=mg，工件向右做初速VA，加速度大小为ag1m/s2减速运动，到达B端的速度vB=3m/s. (3)传送带顺时针转动时，依据传送带速度v的大小，由下列五种状况： 若vVA，工件滑上传送带时，工件与传送带速度相同，均做匀速运动，工件到达B端的速度vB=vA 若v，工件由A到B，全程做匀加速运动，到达B端的速度vB=5m/s. 若vVA，工件由A到B，先做匀加速运动，当速度增加到传送带速度v时，工件与传送带一起作匀速运动速度相同，工件到达B端的速度vB=v. 若v时，工件由A到B，全程做匀减速运动，到达B端的速度 若vAv，工件由A到B，先做匀减速运动，当速度减小到传送带速度v时，工件与传送带一起作匀速运动速度相同，工件到达B端的速度vBv。 说明：（1）解答“运动和力”问题的关键是要分析清晰物体的受力状况和运动状况，弄清所给问题的物理情景（2）审题时应留意由题给条件作必要的定性分析或半定量分析（3）通过此题可进一步体会到，滑动摩擦力的方向并不总是阻碍物体的运动而是阻碍物体间的相对运动，它可能是阻力，也可能是动力 【例4】质量为m的物体放在水平地面上，受水平恒力F作用，由静止起先做匀加速直线运动，经过ts后，撤去水平拉力F，物体又经过ts停下，求物体受到的滑动摩擦力f 解析：物体受水平拉力F作用和撤去F后都在水平面上运动，因此，物体在运动时所受滑动磨擦力f大小恒定我们将物体的运动分成加速和减速两个阶段来分析时，两段的加速度均可以用牛顿其次定律得出，然后可由运动学规律求出加速度之间的关系，从而求解滑动摩擦力 分析物体在有水平力F作用和撤去力F以后的受力状况，依据牛顿其次定律F合=ma， 则加速阶段的加速度a1=（Ff）/m 经过ts后，物体的速度为v=a1t 撤去力F后，物体受阻力做减速运动，其加速度a2=f/m 因为经ts后，物体速度由v减为零，即02一a2t 依、两式可得a1=a2，依、可得（Ff）/m=f/m 可求得滑动摩擦力f=F答案：F 规律方法 1、瞬时加速度的分析 【例5】如图（a）所示，木块A、B用轻弹簧相连，放在悬挂的木箱C内，处于静止状态，它们的质量之比是1：2：3。当剪断细绳的瞬间，各物体的加速度大小及其方向？ 【解析】设A的质量为m，则B、C的质量分别为2m、3m 在未剪断细绳时，A、B、C均受平衡力作用，受力如图（b）所示。剪断绳子的瞬间，弹簧弹力不发生突变，故Fl大小不变。而B与C的弹力怎样改变呢？首先B、C间的作用力确定要改变，因为系统的平衡被打破，相互作用必定改变。我们没想一下B、C间的弹力瞬间消逝。此时C做自由落体运动，acg；而B受力F1和2mg，则aB=（F1+2mg）/2mg，即B的加速度大于C的加速度，这是不行能的。因此B、C之间仍旧有作用力存在，具有相同的加速度。设弹力为N，共同加速度为a，则有 F12mgN2ma3mgN3maF1=mg 解答a12，N06mg 所以剪断细绳的瞬间，A的加速度为零；B。C加速度相同，大小均为12g，方向竖直向下。 【例6】在光滑水平面上有一质量mIkg的小球，小球与水平轻弹簧和与水平方向夹角O为300的轻绳的一端相连，如图所示，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，小球加速度的大小和方向如何？此时轻弹簧的弹力与水平面对球的弹力比值是多少？ 简析：小球在绳末断时受三个力的作用，绳剪断的瞬间，作用于小球的拉力T马上消逝，但弹簧的形变还存在，故弹簧的弹力F存在 （1）绳未断时：Tcos300F，Tsin300mg 解得：T20NF10N （2）绳断的瞬间：T=0，在竖直方向支持力N=mg，在水平方向F=ma，所以a=F/m=10m/s2此时F/N=10/10= 当将弹簧改为轻绳时，斜向上拉绳断的时间，水平绳的拉力马上为零 【例7】如图所示,小球质量为m,被三根质量不计的弹簧A、B、C拉住,弹簧间的夹角均为1200,小球平衡时,A、B、C的弹力大小之比为3：3：1,当剪断C瞬间,小球的加速度大小及方向可能为 g/2,竖直向下;g/2,竖直向上;g/4,竖直向下;g/4,竖直向上; A、;B、;C、;D、; 解析:设弹簧C中的弹力大小为F,则弹簧A、B中的弹力大小为3F. (1)当A、B、C均体现拉力:平衡时3F=Fmg,F=mg.剪断C时:3Fmg=ma1 a1=g,方向竖直向上. (2)当A、B体现为拉力,C体现为推力:平衡时:3FF=mg,F=mg;剪断C时:3Fmg=ma2,a2=g,方向竖直向下.故答案C. 2、用牛顿其次定律分析物体的运动状态 牛顿其次定律的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系，瞬时力确定瞬时加速度，解决这类问题要留意： (1)确定瞬时加速度关键是正确确定瞬时合外力 (2)当指定某个力改变时，是否还隐含着其他力也发生改变 （3）整体法与隔离法的敏捷运用 【例8】如图所示，一向右运动的车厢顶上悬挂两单摆M和N,它们只能在图所示平面内摇摆，某一瞬时出现图示情景，由此可知车厢的运动及两单摆相对车厢运动的可能状况是（） A、车厢做匀速直线运动,M在摇摆，N在静止； B、车厢做匀速直线运动,M在摇摆，N也在摇摆； C、车厢做匀速直线运动，M静止，N在摇摆； D、车厢做匀加速直线运动,M静止，N也静止； 解析：由牛顿第肯定律，当车厢做匀速运动时，相对于车厢静止的小球，其悬线应在竖直方向上，故M球肯定不能在图示状况下相对车厢静止，说明M正在摇摆；而N既有可能相对于车厢静止，也有可能是相对小车摇摆恰好到达图示位置。知A、B正确，C错；当车厢做匀加速直线运动时，物体运动状态变更，合外力肯定不等于零，故不会出现N球悬线竖直的状况，D错。答案：AB 【例9】一个人蹲在台秤上。试分析：在人突然站起的过程中，台秤的示数如何改变？ 【解析】从蹲于台秤上突然站起的全过程中，人体质心运动的vt图象如图所示。 在0t1时间内：质心处于静止状态台秤示数等于体重。F=mg。 在t1t2时间内：质心作加速度（a）减小的加速度运动，处于超重状态台秤示数大于体重Fmg十mamg 在t2时刻：a0，vvmax，质心处于动平衡状态台秤示数等于体重F=mg。 在t2t3时间内：质心作加速度增大的减速运动，处于失重状态台秤示数小于体重F=mgmamg。 在t3t4时间内：质心又处于静止状态台秤示数又等于体重Fmg。 故台秤的示数先偏大，后偏小，指针来回摇摆一次后又停在原位置。 思索：若人突然蹲下，台秤示数又如何改变？ 【例10】如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向转动，传送带右端有一个与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定速率v2沿直线向左滑向传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面，速率为v/2，则下列说法中正确的是（BC） A、只有v1=v2时，才有v/2v1 B、若v1v2时，则v/2v2 C、若v1v2时，则v/2v1； D、不管v2多大，总有v/2=v2； 解析：物体在传送带上向左减速、向右加速的加速度大小相同；当v1v2时，向左减速过程中前进肯定的距离，返回时，因加速度相同，在这段距离内，加速所能达到的速度仍为v2当v1v2时，返回过程中，当速度增加到v1时，物体与传送带间将保持相对静止，不再加速，最终以v1离开传送带 试题展示 1.质量为m的物体从高处释放后竖直下落，在某时刻受到的空气阻力为f，加速度为a，则f的大小为 ABCfmgD 【解析】以物体为探讨对象，依据牛顿其次定律有mgfma，解得，选项B正确。 2.如图，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽视小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是 A.向右做加速运动 B.向右做减速运动 C.向左做加速运动 D.向左做减速运动 答案：AD 解析：对小球水平方向受到向右的弹簧弹力N，由牛顿其次定律可知，小球必定具有向右的加速度，小球与小车相对静止，故小车可能向右加速运动或向左减速运动。 3人站在自动扶梯的水平踏板上，随扶梯斜向上匀速运动，如图所示。以下说法正确的是 A人受到重力和支持力的作用 B人受到重力、支持力和摩擦力的作用 C人受到的合外力不为零 D人受到的合外力方向与速度方向相同 解析：由于人随扶梯斜向上匀速运动，对其受力分析可知，人只受重力和支持力的作用，选项A正确。 4一质量为M的探空气球在匀速下降，若气球所受浮力F始终保持不变，气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关，重力加速度为g现欲使该气球以同样速率匀速上升，则需从气球吊篮中削减的质量为 A.B. C.D.0 答案：A 解析：考查牛顿运动定律。设削减的质量为m，匀速下降时：Mg=Fkv，匀速上升时：Mgmgkv=F，解得mg=2(MFg)，A正确。本题要留意受力分析各个力的方向。 5.一有固定斜面的小车在水平面上做直线运动，小球通过细绳与车顶相连。小球某时刻正处于图示状态。设斜面对小球的支持力为N，细绳对小球的拉力为T，关于此时刻小球的受力状况，下列说法正确的是 A.若小车向左运动，N可能为零 B.若小车向左运动，T可能为零 C.若小车向右运动，N不行能为零 D.若小车向右运动，T不行能为零 答案：AB 解析:本题考查牛顿运动定律。对小球受力分析，当N为零时，小球的合外力水平向右，加速度向右，故小车可能向右加速运动或向左减速运动，A对C错；当T为零时，小球的合外力水平向左，加速度向左，故小车可能向右减速运动或向左加速运动，B对D错。解题时抓住N、T为零时受力分析的临界条件，小球与车相对静止，说明小球和小车只能有水平的加速度，作为突破口。 6如所示，位于光滑固定斜面上的小物块P受到一水平向右的推力F的作用。已知物块P沿斜面加速下滑。现保持F的方向不变，使其减小，则加速度B A肯定变小B肯定变大 C肯定不变D可能变小，可能变大，也可能不变 7.某汽车的部分参数如下表，请依据表中数据完成表的其他部分。 整车行使质量1500Kg最大功率92KW 加速性能0108Km/h(即30m/s)所需时间平均加速度 11s_m/s2 制动性能