牛顿运动定律的应用-备战2019年浙江新高考物理考点一遍过含解析.pdf
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1、考 点G7牛顿运动定律的应用 考克 解 裱一、用牛顿第二定律解决动力学问题(1)从受力确定运动情况(。=)。m(2)从运动情况确定受力(F=,w)。(3)综合受力分析和运动状态分析,运用牛顿第二定律解决问题。二、瞬时变化的动力学模型受外力时的形变量纵向弹力弹力能否突变轻绳微小不计拉力能轻杆微小不计拉力或压力能轻橡皮绳较大拉力不能轻弹簧较大拉力或压力不能三、传送带模型分析方法传送带及其上的物体/O 进一步计算物体在传送带上的运动时 间 人相对位移Ax等四、滑块-木板模型分析方法物理确 定 滑 块一 木 板 模 型对滑块、木 板 分 别 受 力 分 析隔 离 法选研究由牛顿第二定律判 断扁:言公簧
2、隹判 断 是 否 存 在 速 度 相 等 的“临 界 点”无 临 界 滑块与木流 南I板分离确定相同时 间 内 的 位移 关 系,列式求解判断、结果,有临界滑块与木板没分 离,假设速度相等后加速度也相等由隔离法求滑块与木板间摩一擦力号及最大静摩擦 力 若F产耳.,L假设成立,整体列式若 3%,假设不成立,分别列式五、超重和失重1 .超重并不是重力增加了,失重并不是重力减小了,完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时,物体的重力依然存在,且不发生变化,只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生了变化(即“视重”发生变化)。2 .只要物体有向上或向下的加速度,物体就处于超重或失重状态,与
3、物体向上运动还是向下运动无关。3 .尽管物体的加速度不是在竖直方向,但只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态。4 .物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的,其大小等于 陵。5 .物体处于超重状态还是失重状态取决于加速度的方向,与速度的大小和方向没有关系。下表列出了加速度方向与物体所处状态的关系。加速度超重、失重视重Fa=0不超重、不失重F=mga的方向竖直向上超重F=m(g+。)a的方向竖直向下失重F=m(g Q)a=g,竖直向下完全失重F=0特别提醒:不论是超重、失重、完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变。6.超重和失重现象的判断“三”技巧(1)
4、从受力的角度判断,当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态,小于重力时处于失重状态,等于零时处于完全失重状态。(2)从加速度的角度判断,当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。(3)从速度变化角度判断物体向上加速或向下减速时,超重;物体向下加速或向上减速时,失重。重r 支考向一向一 乂受力确复运劭情况典 例 引您.(2 0 1 8,福建省闽侯第二中学、连江华侨中学等五校教学联合体)如图所示,质量为,”=2 k g 的物体放在粗糙的水平面上,物体与水平面间的动摩擦因数为=0.2,物体在方向与水平面成a=
5、37。斜向下、大小为1 0N的推力下作用下,从静止开始运动,$皿37。=0.6,c o s37=0.8,g=1 0 m/s2 求:(1)5 s 末物体的速度大小;(2)若 5 s 末撤去尸,物体又经过多久能停下来?【参考答案】(1)%=7.0 m/s(2)3.5s【详细解析】(1)物体受力如图所示,mq据牛顿第二定律有竖直方向上:N-mg-Fsina=O水平方向上:FcQ sa-f=ma又上 N解得:二 型”二 亚 鳖 31=1 4mzs2m则 5 s 末的速度大小巧=。八=1 4x 5 m/s=7.0 m/s(2)撤去力产后,据牛顿第二定律有子机优解得:/=-/z g=-2 m/s2则 t
6、止=一叫/=3.5 s重蚁柘展1.如图所示,质量相同的木块A、B 用轻质弹簧连接,静止在光滑的水平面上,此时弹簧处于自然状态。现用水平恒力F推 A,则从力尸开始作用到弹簧至弹簧第一次被压缩到最短的过程中77777777777777777777/77777777A.弹簧压缩到最短时,两木块的速度相同B.弹簧压缩到最短时,两木块的加速度相同C.两木块速度相同时,加速度以沏D.两木块加速度相同时,速度卜 山【答案】A C D【解析】从力尸开始作用到弹关至弹美第一次裱压缩到敲短的过程中,弹美弹力逐渐增大,则4做加速度感小的加班运动,6做加迫度增大的加速运动,4、B均由静止开始运动,只 要4的连度大于6
7、的速度弹簧就此于欷压缩变短的过程中,当4、5速度相同时弹美注缩到最短,四出这一过程4、S的v-f困象,则兀时刻,4、B两木块的加建度相同(切纹料率相同),且匕时刻4、5的连度相同,且故ACD正确,B错误。2.(2018浙江省温州九校高一期末)由于下了大雪,许多同学在课间追逐嬉戏,尽情玩耍,而同学王清和张华却做了一个小实验:他们造出一个方形的雪块,让它以初速度“=6.4 m/s从一斜坡的底端沿坡面冲上该足够长的斜坡(坡上的雪已压实,斜坡表面平整)。已知雪块与坡面间的动摩擦因数为=0.0 5,他们又测量了斜坡的倾角为6=3 7。,如图所示。求:(sin37=0.6,cos37=0.8,碗=3.75
8、)(1)雪块在上滑过程中加速度多大;(2)雪块沿坡面向上滑的最大距离是多少;(3)雪块沿坡面滑到底端的速度大小。【答案】(1)6.4 m/s2(2)3.2 m(3)6 m/s【解析】(1)雪块上滑的加速度:mgsine+irnigcose =ma j解得|=6.4 m/s2(2)雪块上滑的最大距离:。-呜=2(-%)x解得j=3.2m(3)雪块下滑的加速度:mgsinO-iimgcosQ =m a2解得 8=5.6m/s2到达底端的速度:v2-0=2a2x解得=-V14ra/s=6m/s5考 向 二 乂运劭情况牖定受力再 例 引我(2 0 1 8 陕西省高三教学质量检测试题)足够长光滑斜面8c
9、倾角a=5 3。,小物块与水平面间的动摩擦因数为0.5,水平面与斜面之间B点有一小段弧形连接,一质量m=2 k g 的小物块静止于A点。现在AB段对小物块施加与水平方向成a=5 3。的恒力尸作用,如图甲所示。小物块在48段运动的速度一时间图象如图乙所示,到达3点迅速撤去恒力去(已知s i n 5 3 o=0.8,c o s 5 3=0.6)o求:图甲 图乙(1)小物块所受到的恒力产;(2)小物块从B点沿斜面向上运动,到返回B点所用的时间:(3)小物块最终离A点的距离。【参考答案】(1)1 1 N (2)0.5 s (3)3.6 m、A v 2.0 0 -J n【详 细 解 析】(1)由 国 乙
10、 可 知,力B段 加 速 度 丹=-m/s =0.5 m/s ,4 4.0-0根 据 牛 蟆 第 二 定 律,有F c o s a-(喳F s i n a)=ma,得尸=上奴一=1 1此c o s a+/s i n a(2)在8 c段,*g s i n a=m a 2,解得4=g s i n a =8 m/s z,小物块从B到C所用时间与从C到8所用时间相等,所以小物块从B点沿斜面向上运动,到返回B点所用的时间为,=2生=0.5 s。a2(3)小物块从8向A运动过程中,有A wg=m.3,c i y 5 m/s2,y 滑块的位移s=-=0.4 m,sA B=vBt=4.0 m ,=5AB-5
11、=3.6 mo2 q 2变青,屐1.如图所示,在光滑地面上,水平外力F 拉动小车和木块一起做无相对滑动的加速运动。小车质量是M,木块质量是?,力的大小是产,加速度大小是小 木块和小车间的动摩擦因数是外则在这个-过程中,木块受到的摩擦力大小是A.png【答案】BCB.maM +mD.(M+m)g【解析】先对整体受力分析,受重力、支持力而拉力,根据牛顿第二定律有F=(Af+雁)。,再叶物体也受力分析,受重力、支持力寂向前的静摩擦力,根据牛顿第二定律有/=皿,联 立 解 得/=;-,M +mB C正项。2.(2018浙江省杭州市命题比赛高考选考科目模拟测试)原地纵跳摸高是篮球和羽毛球重要的训练项目。
12、己知质量=60 kg 的运动员原地摸高为2.05米,比赛过程中,该运动员重心先下蹲0.5米,经过充分调整后,发力跳起摸到了 2.85米的高度。假设运动员起跳时为匀加速运动,求:(1)该运动员离地面时的速度大小为多少;(2)起跳过程中运动员对地面的压力;(3)从开始起跳到双脚落地需要多少时间?【答案】(1)4mls(2)1 5 6 0 N,方向向下(3)1.0 5 s【解析】(1)从开始起跳到脚离开地面重心上升&=血,离开地面到上升到最高点的过程中,重心上升距离力=0 8 m根据速度位移关系:于=2gh2解得:v=4 m/s(2)脚未离地过程中,根据速度位移关系:=2 a hiM,2a =16
13、m/s解得:3对人受力分析,根据牛顿第二定律有:FN-rng=m a,得/加=1 5 6 0 由牛顿第三定律可知运动员对地面的压力为1 5 6 0 N,方向向下v 4 v 4t-i =s-0.2 5 s t o s 0.4 s(3)加速上升时间 a 1 6 ,减速上升的时间 9 1 0加速下降和减速上升时间相同,故总时间为 =G +2 力=1 0 5 5一向三 三、杵、弹簧透接体典 例 引械(2 0 1 8 福建省闽侯第二中学、连江华侨中学等五校教学联合体)如图所示,物体a、b用一根不可伸长的细线相连,再用一根轻弹簧跟。相连,弹簧上端固定在天花板上,已知物体“、的质量相等。当在P点处剪断绳子的
14、瞬间/a6A.物体a 的加速度大小为零B.物体a 的加速度大小为gC.物体b的加速度大小为零D.物体匕的加速度大小为g【参考答案】BD【详细解析】设 物 体 的 质 量 为 团,剪断细线前,对,力整体受力分析,受到总重力和弹簧的弹力而平衡,故 F=2,g;再对物体a 受力分析,受到重力、细线拉力和弹簧的拉力;剪断细线后,重力和弹簧的弹力不变,细线的拉力减为零,故物体受到的力的合力等于,w g,向上,根据牛顿第二定律得A 的加速度为 牝=暨=g,故 B 正确,A 错误;对物体6 受力分析,受到重力、细线拉力,剪断细线后,重力不变,m细线的拉力减为零,故 物 体b受到的力的合力等于吆,向下,根据牛
15、顿第二定律得4的加速度为故 C 错误,D 正确。m玄蚊拓展1.如图所示,轻弹簧两端拴接两个质量均为m 的小球、儿 拴接小球的细线固定在天花板,两球静止,两细线与水平方向的夹角a=30。,弹簧水平,以下说法正确的是A.细线拉力大小为“gB.弹 簧 的 弹 力 大 小 为*mgC.剪断左侧细线瞬间,小球b 的加速度为0D.剪断左侧细线瞬间,小球a 的加速度为:g【答案】C【解 析】对 小 球 4,根 据 共 点 力 平 衡 条 件 可 得,细 线 的 拉 力 T=上冬-=2 加g,弹簧的弹力sin aF =T co sa =y3mg,AB错误;剪断左侧细线的瞬间,弹簧的弹力不变,故小球匕所受的合力
16、为0,加速度为0,C 正确;剪断左侧细线的瞬间,弹簧的弹力不变,小球。所受的合力这=T =2 2g,根据牛顿第二定律得。=2g,D 错误。一 向 四 传送带典 例引扁r(2018辽宁省六校协作体)已知一足够长的传送带与水平面的倾角为仇 以一定的速度匀速运动,某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图甲所示),以此时为4 0 记录了小物块之后在传送带上运动速度随时间的变化关系(如图乙所示),图中取沿斜面向上的运动方向为正方向,已知传送带的速度保持不变,则A.物块在O f 内运动的位移比在tit2内运动的位移小B.0玄内,重力对物块做正功C.若物块与传送带间的动摩擦因数为,那么 tan
17、6,故 C 错误:由图“而 希 T 等于便移可知,物块的总位移沿斜面向下,高度下降,重力对物块做正功,设为亚G,根据动能定理得:犷+佻;讶 则 传 送 带 对 物 块 做 功 犷 工,阳 诏 一 阳心 故 D 错误.2 2 2 2变式名最1.如图所示,水平传送带始终以速度0顺时计转动,一物块以速度也(外 声 片)滑上传送带的左端,则物块在传送带上的运动一定不可能的是Ar-i(3 (,A.先加速后匀速运动 B.一直加速运动C.一直减速直到速度为0 D.先减速后匀速运动【答案】C【解析】若力 也,物块相对传送带向左滑动,受到向右的滑动摩擦力,可能先向右做匀加速运动,当物块速度增加到与传送带速度相等
18、后再做匀速运动,也可能一直向右做匀加速运动;若力也,物块相对传送带向右运动,受到向左的滑动摩擦力,可能先向右做匀减速运动,当物块速度减小到与传送带速度相等后再做匀速运动,也可能一直做匀减速运动,但不可能减速到0,选C。一 向 五 块一极典 例 引扁r(2 0 1 8江西省浮梁一中)如图,质量=1 k g的木板静止在水平地面上,质量?=l k g、大小可以忽略的铁块静止在木板的右端。设最大摩擦力都等于滑动摩擦力,书籍木板与地面间的动摩擦因数从=0/,铁块与木板之间的动摩擦因数必=04,取g =1 0 m/s 2。现给铁块施加一个水平向左的力几(1)若力尸恒为8 N,经1 s铁块运动到木板的左端。
19、求:木板的长度;(2)若力F从零开始逐渐增加,且木板足够长。试通过分析与计算,在坐标图中作出铁块受到的摩擦力/随力厂大小变化的图象。【参考答案】(l)L=lm【详细解析】(D对铁块,由牛顿第二定律:F-i1m g =m al对木板,由牛携第二定律:(M +m)g =M a2设木板的衣度为Z,经时间f铁块运动到木板的左竭,则:鼻 一 速=L联立解得 =lm(2)当 冗,从(,+Af)g=2 N,系统没有被拉动,静摩擦力与外力成正比,即鸟=尸 当 尸(/7i+A/)g=2 N时,如 果M、tn相 对 静 止,铁 块 与 木 板 有 相 同 的 加 速 度a,则/一外(6+A/)g=(/n+M)aF
20、 Ff=mil解得尸=2F,-2此时:Ff pm g=4 N,也即 F6 Np所以当2 6 N时,M、山相对滑动,此时铁块受到的摩擦力为:Ff=/J2m g=4 N6-尸图象如图所示变式去屐1.如图甲,水平地面上有一静止平板车,车上放一物块,物块与平板车的动摩擦因数为0.2,U 0时,车开始沿水平面做直线运动,其 VT图象如图乙所示,重力加速度g 取 10m/s2,若平板车足够长,关于物块的运动,以下描述正确的是A.06 s 加速,加速度大小为Zm/s2,612 s 减速,加速度大小为2 m/s?B.08 s 力 口 速,加速度大小为2m/s2,812 s 减速,加速度大小为4m/s?C.08
21、 s 加速,加速度大小为2m/s2,816 s 减速,加速度大小为2 mHD.012s力 口 速,加速度大小为1.5m/s2,1216 s 减速,加速度大小为4m H【答案】C【解析】根 据“/图象可知,车先以4m/s2的加速度匀加速运动,后以Ym/s2的加建度匀减邃运动,根据物块与车的动摩擦困数可如,物块与车间的;骨动摩擦力产生的加速度为2 m/s2,根据牛螟第二定律可知,OWs物块加速,车的速度始路大于物块:4 6 s后,车减速、物块继续加迫,设 再 经&时 间 共 建,有v=2(6+4)=2 J4&,可 得&=2s,v=16m/s,即 以8 s物块加速:812s物块减退,车减班,车的速度
22、始终小于物块:Z=12s后车静止,物块速度为8m/s,继续减速4 s,即816s物块藏速。选 U一一变阻力典 例 引扁T(2 0 1 8 普通高等学校招生全国统一考试模拟试题)如图甲所示,某高架桥的引桥可视为一个倾角6 =3()。、长/=5 0 0 m的斜面。一辆质量,片2 0 0 0 k g 的电动汽车从引桥底端由静止开始加速,其加速度随速度可变化的关系图像如图乙所示,电动汽车的速度达到1 m/s后,牵引力的功率保持恒定。己知行驶过程中电动汽车受到的阻力?(摩擦和空气阻力)不变,重力加速度g 取 1 0 m/s2。下列说法正确的是甲A.电动汽车所受阻力号 12 0 0 0 NB.电动汽车的速
23、度达到1 m/s后,牵引力的功率R)=12 k WC.第 1 s 内电动汽车牵引力的功率尸与时间,满足尸=12 0 0 0/D.第 1 s 内电动汽车机械能的增加量等于牵引力与阻力做功的代数和,大小为6 0 0 0 J【参考答案】D【详细解析】加速阶段由牛顿第二定律可知:F-Fj-mgs n6=ma,之后保持功率不变,-Fp-mgsin3=ma,v电功汽车做加速度逐渐减小的加速运动,最终加速度减小到0,电动汽车达到该功率该路况下的最大速度,Po-Fj-mgsm9=0解得尸 0=14 kW;F 尸2 0 0 0 N ;选项A B 错误;第 1 s 内电动汽车牵引力的功率P=F v=14 0 0
24、0 r,“m a xv2选项C错误;电动汽车做匀加速运动的过程,位移=0.5 m,牵引力大小为14 0 0 0 N,牵引力与阻力做2a功的代数和为(/-6)x=6 0 0 0 J,选项D正确。变蚊卷及1 .从地面上以初速度均竖直向上抛出一质量为m的小球,若运动过程中小球受到的空气阻力与其速率成正比,小球运动的速度大小随时间变化的规律如图所示,八时刻到达最高点,再落回地面,落地速率为0,且落地前小球己经做匀速运动,则在整个过程中,下列说法中不正确的是A.小球被抛出时的加速度值最大,到达最高点的加速度值最小B.小球的加速度在上升过程中逐渐减小,在下降过程中也逐渐减小C.小球抛出瞬间的加速度大小为(
25、1+a)gD.小球下落过程的平均速度大于2【答案】A【解析】小球上升过春的加汰度大小为4=g+g,通速度减小而减小,到达轰高点时加邃度为g,mAv下落过程的加速_ 度大小为?=g 一 g,睡着速度增大,加速度减小,放后感小到0,故小球裱抛出m时 的 加 班 度 值 量 大,A 错 误,B 正 璘:当小球匀速.时,有 7Mg=M,则 抛 出 瞬 间 的 加速.度+勺 g,C 正确:下落过程小球做加速度减小的加退运动,平均速度大于乜,D 正确.m”2一 向 七 卷 章 和 夫 变龚例引 我(2018北京市东城区)“天地双雄”是欢乐谷的一项游乐设施,它的两座高度均为五十多米的高塔竖直矗立在游乐场上,
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