2022年高中物理牛顿运动定律知识点含几种典型例题 .pdf

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1、名师总结优秀知识点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，用一根轻弹簧联结后用细线悬挂在顶板下，如图所示，当细线被剪断的瞬间。关于两球下落加速度的说法中，正确的是 ( ) A、aAaB0 B、aAaBg C、aAg，aB0 D、 aAg，aB0 解析： 分别以 A、B两球为研究对象。当细线束剪断前，A球受到竖直向下的重力mAg、弹簧的弹力T，竖直向上细线的拉力T； B球受到竖直向下的重力mBg，竖直向上弹簧的弹力T，如下图。它们都处于力平衡状态，因此满足条件，T mBg T mAgT(mAmB)g 细线剪断的瞬间，拉力T消失，但弹簧仍

2、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】如图所示，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，它们的质量精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页名师总结优秀知识点之比是 l 23，设所有接触面都光滑，当沿水平方向抽出木块C的瞬间，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瞬间，弹簧弹力不变，所以，A所受合力仍为零，故aA0。木块 B所

3、受合力FB mBgF，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，从它接触弹簧开始，到弹簧压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度、合外力的变化情况是怎样的？（按论述题要求解答）解析： 因为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，必须要分析小球受到的合力的变化。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（因为F合mg kx，而 x 增大），

4、因而加速度减少（a F合m ），由于a 与 v 同向，因此速度继续变大。当弹力增大到大小等于重力时，合外力为零，加速度为零，速度达到最大。之后，小球由于惯性仍向下运动，但弹力大于重力，合力向上且逐渐变大（F合kxmg ）因而加速精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页名师总结优秀知识点度向上且变大，因此速度减小至零。（注意：小球不会静止在最低点，将被弹簧上推向上运动，请同学们自己分析以后的运动情况）综上分析得：小球向下压弹簧过程， 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

5、向下，大小先变大后变小。（向上推的过程也是先加速后减速）。举一反三【变式】如图所示，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，试判断下列说法正确的是：（） 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的过程中水平方向一直受到向左的滑动摩擦力Ff mg大小不变；还一直受到向右的弹簧的弹力，从某个值逐渐减小为零，开始时，弹力大于摩擦力

6、，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，速度达到最大；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，物体开始做减速运动，所以小物块由A到 B的过程中，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

7、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)精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页名师总结优秀知识点解析 ：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，它们有相同的加速度。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： agsin gcos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： F2mgco

8、s由得tan 举一反三【变式】如图示，两个质量均为m的完全相同的物块，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；倘若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，比较F1、F2的大小可知 ( ) 。A、F1F2B、 F1F2 C、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相同，可以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

9、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，则绳子的张力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页名师总结优秀知识点可见这种情况下，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、如图所示，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 )m

10、g C、D 、解析： 题目描述主要有两个状态：(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： Fmg ma 对、解得：答案： B类型五、临界问题的分析与求解5、如图所示，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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页名师总结优秀

11、知识点思路点拨 ：斜面由静止向右加速运动过程中，当a 较小时，小球受到三个力作用，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： a0gcot 7.5m/s2a8m/s2 a0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

12、，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 m 1.5kg ，弹簧的质量不计，劲度系数k=800N/m，系统处于静止，如下图所示，现给P施加一个方向竖直向上的力F，使它从静止开始向上做匀加速运动，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) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 12 页名师总结优秀知识点解析： (1)P 做匀加速运动，它受到的合外力一定是恒力。P受到的合外力共有3 个：重力、向上的力F及对 Q对 P的支持力FN，其中重力

13、Mg为恒力， FN为变力，题目说0.2s 以后 F为恒力，说明t 0.2s 的时刻，正是P与 Q开始脱离接触的时刻，即临界点。(2)t 0.2s 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具有相同的速度及加速度。因此，此时刻弹簧并未恢复原长，也不能认为此时刻弹簧的弹力为零。(3) 当 t 0 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，由于弹簧弹力逐渐变小，而P与 Q受到的合力保持不变，因此，力F逐渐变大，至t 0.2s 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，只有明确了P与 Q脱离接触的

14、瞬间情况，才能确定这0.2s 时间内物体的位移，从而求出加速度a，其余问题也就迎刃而解了。解： 设开始时弹簧压缩量为x1，t 0.2s 时弹簧的压缩量为x2，物体 P的加速度为a，则有：kx1 (Mm)g kx2 mg ma x1x2由式得：解式得：a 6m/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，受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。由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地

15、面之间的动摩擦因数分别为 ( ) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页名师总结优秀知识点A、m 0.5kg ， 0.4 B、m 1.5kg ，C、m 0.5kg ， 0.2 D、m 1kg，0.2 解析： 由 v t 图可知在02s 静止， 24s 是以初速度为0，加速度a 2m/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：mg 2N，ma3N2N ，解得 m 0.5kg ，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，

16、如下图所示，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始以相同的加速度从斜面滑下，滑块B受到的摩擦力 ( ) 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)gsin 1(Mm)gcos(Mm)a 得a g(gsin 1cos) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页名师总结优秀知识点由于agsin ， 可见 B随 A一起下滑过程中，

17、 必须受到A对它沿斜面向上的摩擦力，设摩擦力为FB( 如图所示 ) ，由牛顿第二定律：mgsinFBma 得 FBmgsinmamgsin mg(sin 1cos ) 1mgcos答案： B、C 总结升华： 由于所求的摩擦力是未知力，如果不从加速度大小比较先判定其方向，也可任意假设，若设 B受到 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(sin 1cos) mgsin 1mgcos，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】如图所示，传送带与水平面夹角37，并以 v10m/s 的速度运

18、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、1.8s B、 2.0s C、2.1s D、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，agsin gcos 2m/s2。由，解得： t 4.0s 。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，物体开始受向下的摩擦力，向下加速运动，a1gsin gcos 10m/s2，当速度达到l0m/s 时，运动位移，所用

19、的时间为，t1，以后由于下滑力的作用物块又受向上的摩擦力，此时它的加速度为a22m/s2，在此加速度下运动的位移 s2ss111m ，又由精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页名师总结优秀知识点得 1110t2t22，解得 t21s。所以，小物体从A端运动到B端所需的时间：t总 t1 t22s，B正确。答案： B、D。探究园地3、如图 a，质量 m 1kg 的物体沿倾角 37的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，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

20、 b 所示。求：（sin37 =0.6,cos37 =0.8,g=10m/s2）（1）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：mgsin Nkvcos 0 又 Nmgcoskvsin 由图得出此时v=5m/s 代入式解得：k0.84kg/s 2、 如图所示，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：（ ）ABC精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结

21、 - - - - - - -第 10 页，共 12 页名师总结优秀知识点D解析： 正确选项是C。对于 A、B 选项我们应该知道它们错在哪里。A 选项误把A 受到的力算到AB整个上面了。 B 选项则没有分析正确地面给A 的摩擦力， A 对地面的压力是，因此摩擦力是。D 选项把 AB 之间的摩擦力方向搞反了。7、如图所示， AB 为一轻杆， AC 为一轻绳， 物体 m 的重为 G=100N，=30，求绳上的张力TAC=？解析 ：方法（ 1） ：力的作用效果将 A 点所受竖直向下的拉力T 分解，如图：TAC=方法（ 2） ：共点力平衡A 点受力如图：由平衡条件可得F=0 (3)正交分解如图建立坐标系：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页名师总结优秀知识点A 点静止精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页