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文档简介
1、 第三辅导单元 牛顿运动定律A一、基本概念1. 牛顿第一定律:一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态.2. 牛顿第二定律:物体的加速度跟受到的作用力成_,跟它的质量成_,加速度的方向跟作用力的方向_ ,公式: F=ma 正比反比相同3. 牛顿第三定律:两个物体之间的 和 ,总是同时在同一条直线上,大小相等,方向相反。作用力 反作用力(一) 表达式:FF(负号表示方向相反)(二) 对作用力和反作用力的理解 特征:(1) 等值,即_总是相等的大小(2) 反向,即_总是相反的方向(3) 共线,即二者总是在同一条直线上性质:(1) 异体性:即作用力和反作用力是
2、分别作用在_的两个不同的物体上彼此相互作用(2) 同时性:即作用力和反作用力同时_,同时_,同时_产生.变化消失(3) 相互性:即作用力和反作用力总是_的、成对出现的相互(4) 同性性,即二者性质总是_的相同(三) 作用效果作用力和反作用力分别作用在两个物体上,其作用效果分别体现在各自的受力物体上,所以作用力和反作用力产生的效果_不能抵消4. 惯性1. 惯性是物体本身具有的一种属性,与物体所处的运动状态_是惯性的唯一量度物体的_越大,惯性越大;物体的_越小,惯性越小 无关质量质量质量:物体具有保持其原来匀速直线运动状态或静止状态的性质 5. 伽利略的结论: 2. 实验意义:伽利略理想实验将可靠
3、的事实和理论思维结合起来,其思维过程采用“_设计思路推断结论”的方式 科学猜想力是_ 受到摩擦阻力改变物体运动状态的原因6. 探究加速度与力的关系时基本思路 :保持物体的_不变,测量物体在不同的力的作用下的加速度,分析加速度与力的关系质量7. 探究加速度与质量的关系时基本思路3. 控制变量法:在研究三个物理量之间的关系时,先让其中一个量保持不变,研究另外两个量之间的关系,最后总结三个量之间的相互关系 :保持物体_相同,测量不同质量的物体在这个力作用下的加速度,分析加速度与质量的关系 所受的力8. 物理量:现有以下物理量或单位,按照要求填空:A密度Bm/sC牛顿D加速度E质量F秒G厘米H长度I时
4、间J千克(1)属于物理量的是_;(2)在国际单位制中,作为基本单位的物理量是_;(3)在国际单位制中,基本单位是_,导出单位是_(1)属于物理量是A、D、E、H、I;(2)属于基本单位的物理量是E、H、I;(3)国际单位制中,作为基本单位的是F、J;属于导出单位的是B、C.物理学中量度物体属性或描述物体 及其变化过程的量。运动状态9. 平衡力(1)定义:一个物体在两个力的作用下而处于平衡,那么我们就把这两个力叫做一对平衡力(2)特点:一对平衡力的效果是使物体处于平衡状态一对平衡力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上二、常规题型例1. 如图3所示,在一辆表面光滑足够长的小车上,有质量为m1
5、和m2的两个小球(m1>m2),两个小球随车一起运动,当车突然停止运动时,如不考虑其他阻力,则两个小球() A一定相碰 B一定不相碰C不一定相碰 D无法确定答案:B小车表面光滑,因此小球在水平方向上没有受到外力作用原来两个小球与小车有相同速度,当车突然停止运动时,由于惯性,两个小球的速度不变,所以不会相碰即时练习:1关于牛顿第一定律的下列说法中,正确的是()A牛顿第一定律是实验定律B牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的原因C惯性定律与惯性的实质是相同的D物体的运动不需要力来维持答案 BD牛顿第一定律强调了物体在不受力的情况下的运动规律,也说明了在受力时运动状态的改变,但自然界中不受力的
6、物体是不存在的,故A错误;惯性是物体保持原来运动状态不变的一种性质,惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律,故C错误;由牛顿第一定律可知,物体的运动不需要力来维持,但要改变物体的运动状态,则必须有力的作用,B、D正确2. 下列物体的运动状态发生了变化的有()A匀速飘落的羽毛B匀速拐弯的自行车C匀加速起动的火车D绕地球匀速运行的航天飞机答案:BCD3. 一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶,下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论,正确的是( )A车速越大,它的惯性越大 B质量越大,它的惯性越大C车速越大,刹车后滑行的路程越长 D车速越大,刹车后滑行的路程越长,所以惯性越大解
7、析:惯性只与质量有关,与速度无关,选项A错误B正确;刹车后在地面滑行的加速度大小相同,由v2=2ax可知,车速越大,刹车后滑行的路程越长,选项C正确D错误。点评:此题考查牛顿第一定律、惯性、牛顿第二定律及其相关知识。答案 BC小结:牛顿第一定律,力是改变物体运动状态的原因,惯性只与物体的质量有关。例2. 关于速度、加速度、合外力的关系,下列说法中不正确的是()A不为零的合外力作用于静止物体的瞬间,物体立刻获得加速度B加速度方向与合外力方向总是一致的,但与速度方向可能相同,也可能不同C在初速度为零的匀加速直线运动中,速度、加速度与合外力方向三者总是一致的D合外力变小,物体的速度一定变小答案 D由
8、牛顿第二定律知,合外力与加速度有瞬时对应关系,A正确;由a与v的关系知,a与v可能同向,也可能反向,B正确;在初速度为零的匀加速直线运动中,F与a同向,又a与v也是同向(在匀加速直线运动中),故三者同向,C正确;F合变小,a变小,但v不一定变小,例如a、v同向,a变小,v变大,故D项错即时练习:1. (2012海南)根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是()A物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B物体所受合外力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度C物体加速度的大小跟它的所受作用力中的任一个的大小成正比D当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比解析:
9、A、根据牛顿第二定律得知:物体加速度的大小跟质量成反比,与速度无关故A错误B、力是产生加速度的原因,只要有力,就产生加速度,力与加速度是瞬时对应的关系故B错误C、物体加速度的大小跟物体所受的合外力成正比,而不是跟它的所受作用力中的任一个的大小成正比故C错误D、当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,根据牛顿第二定律F=ma可知,物体水平加速度大小与其质量成反比故D正确2. (2010海南 9)下列说法正确的是()A若物体运动速率始终不变,则物体所受合力一定为零B若物体的加速度均匀增加,则物体做匀加速直线运动C若物体所受合力与其速度方向相反,则物体做匀减速直线运动D若物体在任意的相等时间间隔
10、内位移相等,则物体做匀速直线运动解析:本题考查运动和力的关系,意在考查考生理解和分析运动和力的关系的各种情况的能力物体的速率不变,不一定是速度不变,如匀速圆周运动,合外力总是指向圆心,而速率不变,所以选项A错误;匀加速直线运动的加速度是恒定的,加速度均匀增加就是变加速运动,故B也不对;物体所受合外力的方向与速度方向相反,物体将做减速运动,但如果合外力大小是变化的,则做的就是变减速运动,故选项C不对;在任意相等的时间间隔内物体的位移相等,因为位移是矢量,包含了方向,故是匀速直线运动,所以选项D正确3. (2009北京)如图所示,将质量为m的滑块放在倾角为的固定斜面上滑块与斜面之间的动摩擦因数为若
11、滑块与斜面之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等,重力加速度为g,则() A将滑块由静止释放,如果tan,滑块将下滑B给滑块沿斜面向下的初速度,如果tan,滑块将减速下滑C用平行于斜面向上的力拉滑块向上匀速滑动,如果=tan,拉力大小应是2mgsinD用平行于斜面向下的力拉滑块向下匀速滑动,如果=tan,拉力大小应是mgsin答案:C4. (2011天津)如图所示,A、B两物块叠放在一起,在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动,运动过程中B受到的摩擦力() A方向向左,大小不变 B方向向左,逐渐减小C方向向右,大小不变 D方向向右,逐渐减小解析:A、B两物块叠放在一起共同向右做匀减
12、速直线运动,对A、B整体根据牛顿第二定律有a(mA+mB)g/mA+mBg然后隔离B,根据牛顿第二定律有fAB=mBa=mBg 大小不变,物体B做速度方向向右的匀减速运动,故而加速度方向向左,摩擦力向左;故选A5. 小球A静止放在光滑车底板上,(设车厢底板足够长),如图所示, 当车厢受到水平向右的力F作用时,车厢从静止开始在水平面上做速度越来越大的直线运动,则在此运动过程中,小球A对地的运动情况 ( )A做匀速直线运动B处于静止状态C做与车厢同方向速度越来越大的直线运动D做与车厢反方向速度越来越大的直线运动答案:B小结:牛顿第二定律定义考察图2例3 . 图2
13、中小球M处于静止状态,弹簧与竖直方向的夹角为,烧断BO绳的瞬间,试求小球M的加速度的大小和方向gtan 方向水平向右解析烧断BO绳前,小球受力平衡,受力如图甲所示,由此求得BO绳的拉力Fmgtan ;烧断BO绳的瞬间,拉力消失,而弹簧还是保持原来的长度,弹力与烧断前相同此时,小球受到的作用力是弹力和重力,如图乙所示,其合力方向水平向右,与烧断前BO绳的拉力大小相等,方向相反,即F合mgtan ,由牛顿第二定律得小球的加速度agtan ,方向水平向右即时练习:1. 如图3所示,质量分别为mA和mB的A和B两球用轻弹簧连接,A球用细线悬挂起来,两球均处于静止状态,如果将悬挂A球的细线剪断,此时A和
14、B两球的瞬间加速度各是多少?图3aAg方向竖直向下aB02. (2010河北)如图,轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连,下端与另一质量为M的木块2相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,木块1、2的加速度大小分别为a1、a2重力加速度大小为g则有() 【答案】C。【解析】在抽出木板的瞬时,弹簧对1的支持力和对2的压力并未改变。对1物体受重力和支持力,mg=F,a1=0. 对2物体受重力和压力,根据牛顿第二定律【命题意图与考点定位】本题属于牛顿第二定律应用的瞬时加速度问题,关键是区分瞬时力与延时力。 小结:牛顿第二定律
15、,不为零的合力作用在物体的瞬间,物体获得加速度且方向与合力方向一致。例4. (2011北京理综卷第18题)“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节处,从几十米高处跳下的一种极限运动。某人做蹦极运动,所受绳子拉力F的上部随时间t变化的情况如图所示,将蹦极过程近似为在竖直方向的运动,重力加速度为g。据图可知,此人在蹦极过程中最大加速度约为 A.g B.2gC.3gD.4g【解析】:从图象可知此人重力约为0.6F0,质量为0.6F0/g,弹性绳中最大拉力为1.8F0,由牛顿第二定律得,1.8F0-0.6F0=0.6F0/g·a,解得最大加速度a=2g,选项B正确。【答案】:B【点评
16、】此题考查牛顿第二定律、F-t图象等知识点。即时练习:1. (2012山西二模)静止在光滑水平面上的物体,在如图所示的水平力F作用下朝某一方向运动,且图中有t1=t0,t2=2t0,t3=3t0,则同该F-t图象相对应的v-t和a一t图象分别是() A. B. C. D. 解: A、B,由F-t图象分析得知,0-t0时间内,物体由静止开始做匀加速直线运动,速度图象是过原点的倾斜的直线;t0-2t2时间内,F=0,物体做匀速直线运动;2t0-3t0时间内,F0,物体沿原方向做匀减速直线运动所以A正确,B错误 C、D,根据牛顿第二定律得知:a与F成正比,a-t图象与F-t图象相似故C正确,D错误故
17、选AC2. 物体在力F作用下运动,F的方向与物体运动方向一致,其F-t图象如图所示,则物体()A在t1时刻加速度最大 B在0-t1时间内做匀加速运动C从t1时刻后便开始返回运动D在0-t2时间内,速度一直在增大解:A、根据牛顿第二定律得,力越大时,加速度越大,由图象可知t1时刻力F最大,所以加速度最大,所以A正确;B、由图象可得,在0-t1时间内力F逐渐增大,根据牛顿第二定律得,加速与会增大,所以物体做加速度逐渐增大的变加速运动,所以B错误;C、由图象知,t1时刻力F开始减小,但方向未发生变化,所以物体继续向前加速运动,所以C错误;D、由图象可知在0-t2时间内F的方向没发生变化,又F的方向与
18、物体运动方向一致,所以物体一直做加速运动,所以D正确;故选AD3. (2010福建理综)质量为2kg的物体静止在足够大的水平面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间t的变化规律如图11所示。重力加速度g取10m/s2,则物体在t=0到t=12s这段时间内的位移大小为()图11A.18m B.54m C.72m D.198m 在6-9s时间内:F=f,物体做匀速直线运动,位移 s3=vt=6×3m=18m。在9-12时间内:F>f,物体以v=6m/s为初速度,以a
19、=2m/s2的加速度做匀加速直线运动,位移 s4=vt+at2=6×3m+×2×32m=27m 所以012s内物体的位移为:s=s1+s2+s3+s4=54m,选项B正确。【答案】B【点评】本题属于多过程问题,综合考查静摩擦力、滑动摩擦力、牛顿运动定律、匀速直线运动和匀变速直线运动、F-t图象等知识点,需要考生准确分析出物体在每一段时间内的运动性质。4. (2012增城市模拟)某物体做直线运动的v-t图象如图所示,据此判断图F-t图象(F表示物体所受合力),四个选项中正确的是() 答案 B小结: F-T图像例5. 如图所示属于作用力和反作用力的是() A B C
20、D解:A、二力作用在两个物体上,大小相等、方向相反,作用在一条直线上,因此二力是作用力和反作用力的关系,故A符合题意;B、二力作用在一条直线上,一个物体上,大小也不相等,因此二力不是相互作用力的关系,故B不符合题意;C、二力大小相等,方向相反,作用在同一条直线上,作用在同一个物体上,是一对平衡力,故C不符合题意;D、二力作用在一个物体上,大小不相等,方向不同,不在一条直线上,故D不符合题意故选A即时练习:1. 关于作用力和反作用力,下列说法中正确的是()A物体相互作用时,先产生作用力,后产生反作用力B作用力和反作用力大小相等,方向相反,作用在同一直线上,因此它们的合力为零,对物体不能产生加速度
21、C压力和支持力是一对作用力和反作用力,可以将压力称为作用力,支持力称为反作用力,也可以将支持力称为作用力,压力称为反作用力D只有当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时作用力和反作用力才大小相等,方向相反解:A、物体相互作用时,作用力与反作用力同时产生、同时变化、同时消失,故A错误;B、作用力与反作用力作用在两个不同的物体上,作用效果不能抵消,不能合成,故B错误;C、压力和支持力是一对作用力和反作用力,可以将压力称为作用力,支持力称为反作用力,也可以将支持力称为作用力,压力称为反作用力,故故C正确;D、由牛顿第三定律可知,作用力与反作用力大小相等,方向相反,与所处的状态无关,故D错误;故选C2.
22、 关于两个物体间的作用力和反作用力,下列说法中正确的是()A作用力和反作用力一定同时产生,同时消失B作用力和反作用力可以不同时产生C作用力和反作用力可以是不同性质的D作用力和反作用力的效果会相互抵消解析:A、 根据牛顿第三定律,作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,故一定同时产生,同时消失,故A正确,B错误;C、力是物体间的相互作用,作用力和反作用力的性质一定相同,故C错误;D、作用力和反作用力作用在不同的物体上,作用效果不能抵消,不能合成,故D错误;故选A3. 有一位女跳伞员在空中跳伞时,不幸伞未全部张开,如图所示,眼看就要酿成惨剧,但她非常沉着,在快落到地面时,她用尽
23、全力将未张开的伞向下猛拉,结果落到地面后,虽然受了伤却保住了性命,试用学过的物理知识解释这个现象 解析:根据牛顿第三定律可知人用尽全力将未张开的伞向下猛拉,则伞对人有一个向上的拉力,如果伞对人的拉力大于人的重力,则人要做减速运动;如果此时人恰好落地,则地面对人的作用力将变小,由于以上原因使人保住了生命故答案为:人用尽全力将未张开的伞向下猛拉,则伞对人有一个向上的拉力,伞对人的拉力大于人的重力,则人要做减速运动;如果此时人恰好落地,则地面对人的作用力将变小小结:牛顿第三定律作用力与反作用力例6. (2007年海南高考物理)游乐园中,游客乘坐能加速或减速运动的升降机,可以体会超重或失重的感觉。下列
24、描述正确的是 A当升降机加速上升时,游客是处在失重状态 B当升降机减速下降时,游客是处在超重状态 C当升降机减速上升时,游客是处在失重状态D当升降机加速下降时,游客是处在超重状态BC。即时练习:1.(2007·山东理综)下列实例属于超重现象的是A汽车驶过拱形桥顶端B荡秋千的小孩通过最低点C跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上运动。D火箭点火后加速升空。答案:BD解析:汽车驶过拱形桥顶端,加速度向下,属于失重现象;荡秋千的小孩通过最低点,加速度向上,属于超重现象;跳水运动员被跳板弹起,离开跳板向上做减速运动,加速度向下,属于失重现象;火箭点火后加速升空,加速度向上,属于超重现象;所以选项
25、BD正确。2.(2005·全国理综1)一质量为的人站在电梯中,电梯加速上升,加速度大小为,为重力加速度。人对电梯底部的压力为A B C D答案:D解析:设电梯对人的支持力为F,由牛顿第二定律,F-mg=ma,解得F=.由牛顿第三定律可知,人对电梯底部的压力为,选项D正确。3. (2004全国)下列哪个说法是正确的:( )A.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于失重状态4. (2011四川)如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示
26、意图,假定其过程可简化为:打开降落伞一段时间后,整个装置匀速下降,为确保安全着陆,需点燃返回舱的缓冲火箭,在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动,则()A火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小 B返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力C返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D.返回舱在喷气过程中处于失重状态解:A、火箭开始喷气前匀速下降拉力等于重力减去返回舱受到的空气阻力,火箭开始喷气瞬间反冲力直接对返回舱作用因而伞绳对返回舱的拉力变小所以A正确B、返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力,不是空气阻力,所以B错误C、在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动,加速度方
27、向向上,返回舱处于超重状态,动能减小,返回舱所受合外力做负功,所以C错误D、由C的分析可知,D错误故选A小结:超重和失重例7. (2010新课标卷)如图1所示,一物块置于水平地面上.。当用与水平方向成60°角的力F1拉物块时,物块做匀速直线运动;当改用与水平方向成30°角的力F2推物块时,物块仍做匀速直线运动.若F1和F2的大小相等,则物块与地面之间的动摩擦因数为 A B C D1-【解析】物体受重力mg、支持力N、摩擦力f和已知力F1或F2处于平衡状态,根据平衡条件,将F1或F2分别沿水平方向和竖直方向分解,根据平衡条件,【答案】B 【点评】此题考查受力分析和平衡条件的应
28、用。要注意两种情况下压力不同,滑动摩擦力不同。即时练习:1. (2004全国理综卷2)如图所示,ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆,a、b、c、d 位于同一圆周上, a点为圆周的最高点,d点为最低点。每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出),三个滑环分别从 a、b、c处释放(初速为0),用t1、t2、t3 依次表示各滑环到达d所用的时间,则At1 <t2 <t3 Bt1、>、t2、>t3 Ct3 > t1、>t2、 Dt1=、t2、=t3 解析:设圆的直径为s1,小滑环从a处下落,做自由落体运动,由s1=gt12,解得t1=;设bd与ad的夹角为,小
29、滑环从b处下滑,由牛顿第二定律可知mgcos=ma,加速度为a=gcos,由s2=gcos t22,s2= s1cos,解得t2=;同理,小滑环从c处下滑,解得t3=.。【答案】D2. (2010海南)在水平的足够长的固定木板上,一小物块以某一初速度开始滑动,经一段时间t后停止现将该木板改置成倾角为45°的斜面,让小物块以相同的初速度沿木板上滑若小物块与木板之间的动摩擦因数为则小物块上滑到最高位置所需时间与t之比为()解:木板水平时,物块的合力是滑动摩擦力根据牛顿第二定律得出:小物块的加速度a1=g,设滑行初速度为v0,则滑行时间为t=v0/g ;木板改置成倾角为45°的斜
30、面后,对物块进行受力分析:小滑块的合力F合=mgsin45°+f=mgsin45°+mgcos45°小物块上滑的加速度a2=(mgsin45°+mgcos45°)/ m =(1+)2/g 2 ,滑行时间t=v0/a2 =v0/(1+)2g ,因此t/t =a1/a2 =2/1+ 3. (2011虹口区二模)质量为 10 kg的物体在F200 N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角37O力F作用2秒钟后撤去,物体在斜面上继续上滑了125秒钟后,速度减为零求:物体与斜面间的动摩擦因数和物体的总位移s
31、。 (已知 sin37o06,cos37O08,g10 m/s2)解析:物体在重力、支持力FN1、摩擦力和水平推力F的作用下沿斜面上滑,设物体的加速度为a1,沿斜面方向由牛顿第二定律得FcosFN1 mgsinma1物体的总位移s=解得物体的总位移s=16.25m。4.(2013松江区一模)如图所示,一辆长L=2m,高 h=0.8m,质量为 M=12kg 的平顶车,车顶面光滑,在牵引力为零时,仍在向前运动,设车运动时受到的阻力与它对地面的压力成正比,且比例系数=0.3当车速为 v0=7m/s 时,把一个质量为 m=1kg 的物块(视为质点)轻轻放在车顶的前端,并开始计时那么,经过t= s物块离
32、开平顶车;物块落地时,落地点距车前端的距离为s= m 解:由于m与M无摩擦,所以开始物块m在车上静止,离开车后做自由落体运动,放上m后地面对M的摩擦力F1=(m+M)g,小结:牛顿第二定律和直线运动综合题例8. (2013海南)一质点受多个力的作用,处于静止状态,现使其中一个力的大小逐渐减小到零,再沿原方向逐渐恢复到原来的大小在此过程中,其它力保持不变,则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是()Aa和v都始终增大Ba和v都先增大后减小Ca先增大后减小,v始终增大Da和v都先减小后增大解:由于质点初始处于静止状态,则其所受合力为零这就相当于受两个等大反向的力:某个力和其余几个力的合力其中某
33、个力逐渐减小,而其余几个力的合力是不变的,则其合力就在这个力的反方向逐渐增大,这个力再由零增大到原来大小,则合力又会逐渐减小直到变为零,所以合力变化为先增大后减小,故加速度a先增大后减小,因此A错D错合外力的方式始终与其余几个力的合力保持一致由牛顿第二定律F合=ma知其加速度先增大后减小所以从加速变化看只有C项符合,又由于其合外力方向始终不变,则加速度方向始终不变,所以其速度会一直增大因此B错,C对故选C即时练习:1. (2011安徽理综卷)一质量为m的物块恰好静止在倾角为的斜面上。现对物块施加一个竖直向下的恒力F,如图所示。则物块 A.仍处于静止状态 B.沿斜面加速下滑 C.受到的摩擦力不变
34、 D.受到的合外力增大【解析】:由物块恰好静止在倾角为的斜面上可知,mgsin =mgcos,解得动摩擦因数=tan,现对物块施加一个竖直向下的恒力F,则该力与重力合力沿斜面向下的分力为(mg+F)sin,该力与重力合力垂直斜面向下的分力为(mg+F)cos,满足(mg+F)sin=(mg+F)cos,所以物块仍处于静止状态,选项A正确。【答案】:A【点评】此题考查受力方向、物体平衡条件、力的分解等知识点。2. (2011浙江)如图所示,甲、乙两人在冰面上“拔河”两人中间位置处有一分界线,约定先使对方过分界线者为赢若绳子质量不计,冰面可看成光滑,则下列说法正确的是()A甲对绳的拉力与绳对甲的拉
35、力是一对平衡力 B甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C若甲的质量比乙大,则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D若乙收绳的速度比甲快,则乙能赢得“拔河”比赛的胜利解:A、甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是作用力和反作用力,故A错误;B、甲对绳的拉力与乙对绳的拉力的一对平衡力,故B错误;C、若甲的质量比乙大,则甲的加速度比乙的小,可知乙先到分界线,故甲能赢得“拔河”比赛的胜利,故C正确;D、收绳速度的快慢并不能决定“拔河”比赛的输赢,故D错误故选C3. (2010浙江)如图所示,A、B两物体叠放在一起,以相同的初速度上抛(不计空气阻力)下列说法正确的是 () A在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B
36、上升过程中A对B的压力大于A对物体受到的重力C下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力解:以A、B整体为研究对象:在上升和下降过程中仅受重力,由牛顿第二定律知加速度为g,方向竖直向下 再以A为研究对象:因加速度为g,方向竖直向下,由牛顿第二定律知A所受合力为A的重力,所以A仅受重力作用,即A和B之间没有作用力故选A4. (2008山东)直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子,如图所示设投放初速度为零,箱子所受的空气阻力与箱子下落速度的平方成正比,且运动过程中箱子始终保持图示姿态在箱子下落过程中,下列
37、说法正确的是()A箱内物体对箱子底部始终没有压力 B箱子刚从飞机上投下时,箱内物体受到的支持力最大C箱子接近地面时,箱内物体受到的支持力比刚投下时大D若下落距离足够长,箱内物体有可能不受底部支持力而“飘起来”解:A、由于箱子在下降的过程中受到空气的阻力,加速度的大小要小于重力加速度,由牛顿第二定律可知物体一定要受到箱子底部对物体的支持力的作用,所以A错误B、箱子刚从飞机上投下时,箱子的受到为零,此时受到的阻力的大小也为零,此时加速度的大小为重力加速度,物体处于完全失重状态,箱内物体受到的支持力为零,所以B错误C、箱子接近地面时,速度最大,受到的阻力最大,所以箱子底部对物体向上的支持力也是最大的
38、,所以C正确D、若下落距离足够长,由于箱子阻力和下落的速度成二次方关系,最终将匀速运动,受到的压力等于重力,所以D错误故选C5(2011江苏)如图所示,倾角为的等腰三角形斜面固定在水平面上,一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧,绸带与斜面间无摩擦现将质量分别为M、m(Mm)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上两物块与绸带间的动摩擦因数相等,且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等在角取不同值的情况下,下列说法正确的有()A两物块所受摩擦力的大小总是相等B两物块不可能同时相对绸带静止CM不可能相对绸带发生滑动Dm不可能相对斜面向上滑动解:D、当动摩擦因数较大时,由于绸带与斜面之间光滑,并且M
39、m,所以M、m和绸带一起向左滑动,加速度为a,根据牛顿第二定律,有:整体:Mgsin-mgsin=(M+m)a隔离M,有:Mgsin-fM=Ma对m有:fm-mgsin=ma解得:fMfm2Mm/M+m *gsin故D错误;A、B、当动摩擦因素较小时,M加速下降的同时,m也加速下降;当动摩擦因素较大时,M加速下降的同时,m加速上升;根据牛顿第三定律,可知绸带对两木块的拉力与两木块对绸带的拉力大小相等,而绸带质量不计,故两个物块对其的摩擦力一定等大,否则产生很大的加速度(若质量为零,加速度为无穷大),矛盾;故A正确,B错误;C、由于绸带质量很小,可以忽略不计,故两木块对绸带的拉力也必然相等,由于
40、M与绸带间的最大静摩擦力较大,故绸带与M始终相对静止,故C正确;故选AC小结: 受力分析和平衡条件例9.(2006 济南模拟题)如图4所示,一个各面均光滑的劈形物体A放在固定的斜面上,上表面呈水平,在其水平面上放一个小球B,劈形物体从静止开始释放,则小球在碰到斜面前的运动轨迹是()图4A沿斜面向下的直线B竖直向下的直线C无规则曲线D抛物线答案:B即时练习:1.(2007年高考江苏物理)如图所示,光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块,其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连,木块间的最大静摩擦力是mg。现用水平拉力F拉其中一个质量为2 m的木块,使四个木块以同一加速度运动,则轻绳对
41、m的最大拉力为 A、 B、 C、 D、 【解析】由于四个木块以同一加速度运动,可以把四个木块看作整体,由牛顿第二定律可得F=(m+2m+m+2m)a当右边木块间的摩擦力达到最大时,轻绳中拉力最大,设最大拉力为FT,隔离右边上面的木块, 由牛顿第二定律可得mg -FT=ma隔离右边下面的木块,由牛顿第二定律可得F -mg =2ma联立上述三式解得轻绳对m的最大拉力FT=,正确选项为B.【答案】B2.如图所示,一轻绳跨过光滑定滑轮,两端分别系一个质量为m1、m2的物块m1放在地面上,m2离水平地面有一定高度当m2的质量发生改变时,m1的加速度a的大小也将随之改变下列四个图象中最能正确反映a与m2之
42、间关系的是3. (2013上海)如图,质量MAMB的两物体A、B叠放在一起,靠着竖直墙面让它们由静止释放,在沿粗糙墙面下落过程中,物体B的受力示意图是()解:A与B整体同时沿竖直墙面下滑,受到总重力,墙壁对其没有支持力,如果有,将会向右加速运动,因为没有弹力,故也不受墙壁的摩擦力,即只受重力,做自由落体运动;由于整体做自由落体运动,处于完全失重状态,故A、B间无弹力,再对物体B受力分析,只受重力;故选A4. (2013深圳一模)如图,光滑斜面固定于水平地面,滑块A、B叠放后一起由静止开始下滑,在斜面上运动时,A的受力示意图为() 解:整体向下做匀加速直线运动,加速度方向沿斜面向下,则A的加速度
43、方向沿斜面向下根据牛顿第二定律知,A的合力沿斜面向下,则A一定受到水平向左的摩擦力以及重力和支持力故C正确,故选C小结:连接体问题,运用隔离法。B一、“双基”针对性精讲释疑,解题步骤归纳总结1.作用力、反作用力与平衡力的区别 一对平衡力一对作用力与反作用力区别两个力作用在同一物体上两个力作用在相互作用的_上. 两个物体两个力性质不一定相同.两个力_一定相同. 性质一个力的产生、变化、消失不一定影响另一个力.两个力同时产生、同时变化、同时消失两个力共同作用,效果是使物体处于平衡状态且所受合力为零.两个力各有各的_,故对其中任一物体不能说是合力. 作用效果相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线
44、上二、常规题型例1. 如图4所示,质量为m的人站在自动扶梯上,扶梯正以加速度a向上做减速运动,a与水平方向的夹角为.求人受到的支持力和摩擦力 解:以人为研究对象,他站在减速上升的扶梯上,受到竖直向下的重力mg和竖直向上的支持力FN,还受到水平方向的静摩擦力F静,由于扶梯斜向下的加速度有一个水平向左的分量,故可判断静摩擦力的方向水平向左,人的受力情况如图(a)所示,建立如图(a)所示的坐标系,并将加速度分解为水平方向的加速度ax和竖直方向的加速度ay,如图(b)所示,则ax=acos,ay=asin. 由牛顿第二定律得F静=max,mg-FN=may,解得F静=macos,FN=m(g
45、-asin).即时练习:1. (2009安徽)为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转一顾客乘扶梯上楼,恰好经历了这两个过程,如图所示那么下列说法中正确的是() A顾客始终受到三个力的作用B顾客始终处于超重状态C顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下D顾客对扶梯作用的方向先指向右下方,再竖直向下解:在慢慢加速的过程中,受力如图,物体加速度与速度同方向,合力斜向右上方,因而顾客受到的摩擦力与接触面平行水平向右,电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上,由牛顿第三定律,它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下,由于
46、加速向右上方,处于超重状态;在匀速运动的过程中,顾客处于平衡状态,只受重力和支持力,顾客与电梯间的摩擦力等于零,顾客对扶梯的作用仅剩下压力,方向沿竖直向下;故选C2. (2013济宁模拟)图示为索道输运货物的情景已知倾斜的索道与水平方向的夹角为37°,重物与车厢地板之间的动摩擦因数为0.30 当载重车厢沿索道向上加速运动时,重物与车厢仍然保持相对静止状态,重物对车厢内水平地板的正压力为其重力的1.15倍,那么这时重物对车厢地板的摩擦力大小为() A0.35mgB0.30mgC0.23mgD0.20mg小结:牛顿第二定律,加速度分解法求受力。例2. 水平地面上有一楔形物块,其斜面上有一
47、小物块b,b与平行于斜面的细绳的一端相连,细绳的另一端固定在斜面上a与b之间光滑,a和b以共同速度在地面轨道的光滑段向左运动当它们刚运行至轨道的粗糙段时a b 右左图6A绳的张力减小,b对a的正压力减小B绳的张力增加,斜面对b的支持力增加C绳的张力减小,地面对a的支持力增加D绳的张力增加地面对a的支持力减小【解析】:在光滑段运动时,系统及物块b做匀速直线运动,处于平衡状态,隔离小物块b,设绳的张力为F,a对b的支持力为FN,画出受力分析图如图6所示,应用平衡条件有Fcosq -FNsinq =0,Fsinq +FNcosq-mg =0;当它们向左运动刚运行至轨道的粗糙段时,楔形物块水平向右的加
48、速度,做减速运动,而小物块b由于惯性沿斜面向上运动,具有向上的加速度,处于超重状态,因此绳的张力减小,地面对a的支持力增大,因此选项C正确。FNmgF图6【答案】C即时练习:1. (2011新课标卷)如图4,在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板,其上叠放一质量为m2的木块。现假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt(k是常数),木板和木块加速度大小分别为a1和a2。下列反映a1和a2变化的图线正确的是 【答案】:A 2. (2008四川延考区理综)水平面上有一带圆弧形凸起的长方形木块A,木块A上的物体B用绕过凸起的轻绳与物体C相连,B与
49、凸起之间的轻绳是水平的。用一水平向左的拉力F作用在物体B上。恰使物体A、B、C保持相对静止,如图。已知物体A、B、C的质量均为m,重力加速度为g,不计所有的摩擦,则拉力F应为多大?解析:设绳中拉力为T,A、B、C共同的加速度为a,与C相连部分的绳与竖直线的夹角为,由牛顿第二定律,对A、B、C组成的整体有F=3ma, 对B有 F-T=ma 对C有 Tcos=mg 3.(2004全国理综4)如图,在倾角为的固定光滑斜面上,有一用绳子拴着的长木板,木板上站着一只猫。已知木板的质量是猫的质量的2倍。当绳子突然断开时,猫立即沿着板向上跑,以保持其相对斜面的位置不变。则此时木板沿斜面下滑的加速度为( )A
50、gsinBgsinCgsinD2 gsin答案:C解析:根据猫保持其相对斜面的位置不变,猫所受合外力为零,长木板对猫沿斜面向上的摩擦力等于m gsin。由牛顿第三定律可知,猫对长木板沿斜面向下的摩擦力等于mgsin,长木板所受沿斜面向下的合外力等于3mgsin,由牛顿第二定律,3mgsin=2ma,解得木板沿斜面下滑的加速度为a=gsin,选项C正确。4. (2010高考海南物理)图3-1中,质量为m的物块叠放在质量为2m的足够长的木板上方右侧,木板放在光滑的水平地面上,物块与木板之间的动摩擦因数为0.2在木板上施加一水平向右的拉力F,在03s内F的变化如图3-2所示,图中F以mg为单位,重力
51、加速度g=10m/s2整个系统开始时静止 (1)求1s、1.5s、2s、3s末木板的速度以及2s、3s末物块的速度;2m m F 图1图21213t/s00.4F/mg 1.5图3-1 图3-2(2)在同一坐标系中画出03s内木板和物块的vt图象,据此求03s内物块相对于木板滑过的距离。【解析】(1)设木板和物块的加速度分别为a和a,在t时刻木板和物块的速度分别为vt和vt,木板和物块之间摩擦力的大小为f,依牛顿第二定律、运动学公式和摩擦定律得f=ma f=mg,当vt< vtvt2=vt1+a(t2-t1)F-f=(2m)avt2=vt1+a (t2-t1)由式与题给条件得v1=4m/
52、s,v1.5=4.5m/s,v2=4m/s,v3=4m/s,v2=4m/s,v3=4m/s,v/(ms-1)123t/s04.51.542物块木板图9(2)由式得到物块与木板运动的图象,如右图所示。在03s内物块相对于木板的距离s等于木板和物块vt图线下的面积之差,即图中带阴影的四边形面积,该四边形由两个三角形组成,上面的三角形面积为0.25(m),下面的三角形面积为2(m),因此s=2.25。【点评】此题考查隔离法受力分析、牛顿第二定律、直线运动规律及图象等。5. (2006全国理综1)一水平浅色长传送带上放置一煤块(可视为质点),煤块与传送带之间的动摩擦因素为。初始时,传送带与煤块都是静止的。现让传送带以恒定的加速度a0开始运动,当其速度达到V0后,便以此速度做匀速运动。经过一段时间,煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后,煤块相对于传送带不再滑动。求此黑色痕迹的长度。s0和s,有s0=a0t2+v0t' s=传送带上留下的黑色痕迹的长度L=s0s由以上各式得L
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