高一物理第六节 牛顿运动定律的应用 第八节 牛顿运动定律的适用范围人教版知识精讲

1、高一物理高一物理第六节第六节 牛顿运动定律的应用牛顿运动定律的应用 第八节第八节 牛顿运动定律的适牛顿运动定律的适 用范围用范围人教版人教版 【同步教育信息】 一. 本周教学内容： 第六节 牛顿运动定律的应用 第八节 牛顿运动定律的适用范围 二. 知识要点： 进一步学习分析物体的受力情况，能结合力的性质和运动状态进行分析，掌握 应用牛顿运动定律解决问题的基本思路和方法，学会综合应用牛顿运动定律和运动 学公式解决动力学的两类问题。 三. 学习中注意点： 对物体进行受力分析，应用牛顿运动定律和运动学知识来分析解决物体在几个 力作用下的运动问题是本次课重点。 1. 动力学的两类基本问题 （1）根据物

2、体的受力情况，确定物体的运动情况。 基本思路是：利用牛顿第二定律maF 合 求出加速度a，再利用运动学的有关 公式求出速度，位移等。 （2）根据物体的运动情况，确定受力情况。 基本思路是：分析物体运动情况，运用运动学公式求出加速度a，再由牛顿第二定 律求出合力进而求出某个外力。 2. 复习应用牛顿运动定律解题的一般步骤。 【典型例题】 例 1 总重为t 8的载重汽车，由静止起开上一山坡，山坡的坡度为 0.02（即每前 进 100m，上升 2m）。在行驶了 100m 后，汽车的速度增大到 18km/h，如果摩擦阻 力是车重的 0.03 倍，汽车上坡时的牵引力多大？ y xFN Gx F f Gy

3、 G 图 171 解：0 0 v，smhkmvt/5/18，mS100 2 2 0 2 /125 . 0 1002 25 2 sm S vv a t 汽车受力如图 171 所示建坐标系如图示 maGfFF xx 合 mgf03 . 0 mgmgGx02 . 0 sin 0 yNy GFF合 mmgmgmaGfF x 125 . 0 03. 002. 0 3 108)125 . 0 8 . 903 . 0 8 . 902 . 0 (N4920 例 2 跳跃摸高是一项常用的运动方式，也是重要的身体素质测试项目。某同学 身高 1.80m，站立举手可摸高 2.20m。用力踏足蹬地时间约 0.45s 后

4、，跳起。若该 同学质量为 65kg，起跳过程中用力 1060N，可看作恒力，他跳起后最高可摸到多高？ （ 2 /10smg ） 解：起跳过程用恒力，人做向上的匀加速度运动，直到脚离地。而后又做匀减 速运动直到最高点。 人起跳过程中受力如图 172 所示，设起跳速度为 0 v atv mamgF 0 2 /31 . 6 10 65 1060 smg m F a smv/84 . 2 31 . 6 45. 0 0 跳起高度m g v h40 . 0 102 84 . 2 2 22 0 1 摸高=跳起高度 1 h +立定摸高 2 h=m60 . 2 20 . 2 40 . 0 . F mg a 跳起

5、高度 立定摸高 摸 高 （a） （b） 图 172 例 3 一个质量为kgm10的物块，在几个水平方向的共点力作用下静止在水平 面上此时无摩擦力，物块与水平面间的摩擦因数4 . 0。当撤去一个 F=100N 的力， 径 2s。物块的速度多大，方向是什么方向？在这 2s 内的位移是多少？（g 取 10m/s2） 解：原来几个力平衡，除 F 的另几个力合力为 0 F，则 0 FF，物块受力可看 作四个。经验算fF 0 。 mgF Ff mafF N N 0 m fF a 2 /0 . 6 10 10104 . 0100 sma smatv/1220 . 6方向与撤去的 F 方向相反 matS122

6、6 2 1 2 1 22 FN F0 f mg 图 173 例 4 蹦极是一项有挑战性的活动。某人质量为 60kg，自空中自由落一段高度 1 h ， 开始拉紧橡皮绳使橡皮绳伸长 2 h人减速为零。若橡皮绳产生弹力为 F=x400，x为 伸长量，一般人能承受的最大加速度为 3g。 （1）为保证人的安全，橡皮绳的最大伸长量 h2多大？ （2）若橡皮绳的平均力为最大值的一半，为人的安全起见，自由下落高度 1 h 不能超过多少？ 解：人自由下落 1 h 后速度为 1 v ， 11 2ghv 当橡皮绳伸长最大为 m x时，人的加速度最大为 g3 方向向上，人受力为弹力、 重力，gmmgFm3，mgFm4

7、。 由xF400知，mgxm4400，mxm6， mxh m 6 2 当人开始拉紧橡皮绳到伸长最大平均弹力为F NFF m 12004006 2 1 2 1 人的平均加速度a，g m mgF a 开始拉紧橡皮绳时速度 21 2 hav 21 2ghv 11 2ghv mhh6 21 人自由下落高度不得超过 6m。 . Fm mg a . F mg a （a）（b） 图 174 例 5 如图 175 所示，质量kgm40 1 的物块 A 放于光滑水平面上，另一质量 kgm10 2 的物块 B 放于 A 的上表面上，A 的上表面水平。A、B 间摩擦因数4 . 0。 （1）当水平拉力 F=40N 时

8、，A、B 的加速度多大？ （2）当 F=100N 时，A、B 的加速度又多大？（g 取 2 10 s m ） B A F 图 175 解：当有水平拉力 F 作用于 B 时，A、B 受力如图 176 所示 B amfF 2 A amf 1 ff gmfm 2 A 的最大加速度 22 /1 40 10104 . 0 sm m gm a A Am 若 AB 一起运动则NammF Amm 50)( 21 （1）NF40 m F AB 一起加速度 2 21 1 /8 . 0 50 40 sm mm F a （2） m FNF100 mA fam 1 AmA aa A、B 加速度不等，AB 间有滑动 Bm

9、 amfF 2 B a1040100 2 /0 . 6smaB 2 /0 . 1smaa AmA . FB fF m2g FA f F B m1g 图 176 例 6 质量为 m 的小球用绳 2 l和绳 1 l 拴住， 1 l 与水平顶的夹角为如图 17 7（a）所示，相同的小球用同样的绳 2 l及同 1 l 长度的弹簧固定，弹簧与水平顶的夹 角也为，如图 177（b）所示，剪断绳 2 l瞬间（a）（b）中小球加速度各是多少？ O 1 2 2 （a） （b） 图 177 解：（a）中绳 1 l 的张力可以突变，剪断 2 l的前后 1 l 张力不同，剪断 2 l后球与绳 1 l 只能绕 O 点运

10、动，即球的运动方向是 1 l 垂直方向，取 1 l 垂直方向为x轴 1 l 方向为 y轴，沿y方向加速度为 0（0v） maG GF x yT cosGGx cosga （b）中弹簧弹力在 2 l剪断瞬间不变。未剪 2 l时，弹簧与重力的合力沿水平方 向，与 2 l张力反向。 maFF x 1合 GF y 1 sin 11 FF y cos 11 FF x 代入后/：cot 1 GF x cotga y x Gy FT Gx G y x F1y F1x G F2 F1 （a） （b） 图 178 例 7 某升降电梯在下降时速度图象如图 179 所示，一质量为 60kg 的人随电梯 一起下降，对

11、电梯压力最大值、最小值各是多少（g 取 10m/s2） 图 179 解：人随电梯一起运动加速度相等 02s 2 1 /3sma 26s 0 2 a 68s 2 3 /3sma 运动中人受力 maFmg N 02s NmamgFN420)310(60 1 26s NmgFN600 2 68s NagmFN7801360)( 3 人对电梯压力为 FN为作用反作用力大小相等。 电梯向下运动减速时压力最大为 780N，向下加速时压力最小为 420N。 . FN mg v 图 1710 【模拟试题】 1. 在平直轨道上，密闭的车厢做向右匀加速直线运动，某时刻起车厢顶上 P 点 连续等时间间隔滴下油滴都落

12、在车厢地板上如图 1711 下列叙述正确的是（ ） A. 这几个油滴都落在 P 点正下方的 O 点 B. 这几个油滴都落在 OA 之间的同一点 C. 这几个油滴都落在 OA 之间每一滴比前一滴离 O 点近 D. 这几个油滴落在 OB 之间 . . A O B P 图 1711 2. 如图 1712 所示，静止的水槽中，弹簧上端连接一个密度小于水的球，下端 固定在水槽底上。若水槽在空中自由下落则弹簧的长度变化将是（ ） A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 恢复到自然长度 图 1712 3. 一个质量为 m=5kg 的物体沿水平地面向左运动，与地面间的动摩擦因数 4 . 0。当物体向左的速度

13、smv/10 1 时，开始受到一个水平向右的拉力 F=30N 作 用，g 取 10m/s2。 （1）经多长时间物体的速度变为sm/8向右运动。 （2）这段时间内物体通过位移是多少？ mF v 图 1713 4. 见图 1714 所示质量为 m 的物块放在倾角为的斜面体上，斜面体质量为 M，一切摩擦均可不计。要使物块与斜面体相对静止，水平推力为多大？ m M F 图 1714 5. 图 1715 所示，光滑水平面上，AB 两物体在水平恒力 1 F、 2 F作用下运动。 已知 21 FF ，下面叙述正确的是（ ） A. 若撤去 1 F，则 A 的加速度一定增大 B. 若撤去 2 F，则 B 的加速

14、度一定增大 C. 若撤去 1 F，A 对 B 的作用力一定减小 D. 若撤去 2 F，B 对 A 的作用力一定减小 AB F1F2 图 1715 6. 图 1716 所示，细绳一端固定在竖直墙上，另一端系质量kgm1的金属球， 球把水平弹簧压缩。当金属球静止时，细绳与竖直墙之间成60角，当把细绳剪断 的瞬间，金属球的加速度大小为 ，方向沿 方向（g 取 10m/s2） 60 图 1716 7. 一物体以大小为 12m/s 的初速度冲上斜面，然后又沿斜面滑下，在此过程中 的速度时间图象如图 1717 所示，则斜面倾角为 物体与斜面间的动 摩擦因数为 （g=10m/s2） 图 1717 8. 一水

15、平传送带以 2m/s 的速度匀速运动，传送带两端距离 S=20m，将一物体轻 轻放在传送带一端，物体由这一端运动到另一端所需时间st11，求物体与传送带 间摩擦因数多大？ . 图 1718 9. 图 1719 中，斜面倾角为光滑。一块木板质量为 M，长为 L。一人质量为 m，踏上木板。 （1）若使木板不下滑人应向什么方向跑动，加速度多大？ （2）若使人相对斜面位置不动人应向什么方向跑动，木板的加速度多大？ 图 1719 10. 为了测量正在轨道上运行的卫星质量，用一个已知质量的飞船和卫星接触并 推动它，动力来自飞船发动机，如果已知飞船发动机推力为 F，飞船总质量 1 m。测 出卫星速度改变量就可以测