牛顿运动定律应用专题

1、专题专题二二 学案学案3应用牛顿运动定律解题瞬时问题 超重失重问题动力学问题 两个常见模型本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3【考点预测】牛顿运动定律是中学物理的基础，更是力学的核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，高考中对牛顿运动定律的考查频率非常高， 主要考查考生分析问题、 应用知识的能力，考查牛顿运动定律在动力学综合问题、电场与磁场中电荷运动问题、电磁感应综合问题中的应用本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二

2、学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3图图2 本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3图图5 图图5 本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3突破练习2如图 6 所示，总质量为 460 kg的热气球，从地面刚开始竖直上升时的加速度为 0.5 m/s2， 当热气球上升到 180 m 时， 以5

3、 m/s 的速度向上匀速运动 若离开地面后热气球所受浮力保持不变，上升过程中热气球总质量不变，重力加速度g10 m/s2.关于热气球，下列说法正确的是()A所受浮力大小为4 830 NB加速上升过程中所受空气阻力保持不变C从地面开始上升10 s 后的速度大小为5 m/sD以 5 m/s 匀速上升时所受空气阻力大小为230 N图图6 本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案33如图 8 所示，动物园的水平地面上放着一个质量为 M 的笼子，笼内有一只质量为m 的猴子， 当猴以某一加速度 a 沿竖直柱子加速上爬时，笼子对地面的压力为 F1

4、；当猴以同样大小的加速度沿竖直柱子加图 8速下滑时，笼子对地面的压力为 F2，关于 F1和 F2的大小，下列判断正确的是()AF1F2BF1(Mm)g，F2(Mm)gCF1F22(Mm)gDF1F22(Mm)g本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3图图10 本学案栏目开关本

5、学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3图图11 本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3物理模型一：滑块长木板模型滑块长木板模型是力学中常见的物理模型许多实际问题如木箱在汽车上的滑动、滑块在传送带上的滑动等都可以简化成滑块长木板模型分析该类模型的关键是正确分析滑块和长木板的受力， 分析各自的运动规律， 画出运动示意图，找出两者的位移关系和时间、速度关系本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关

6、专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3本学案栏目开关本学案栏目开关专题专题二二 学案学案3 “ “传送带类问题传送带类问题”是以真实物理现象为依据的问是以真实物理现象为依据的问题题, ,它既能训练学生的科学思维它既能训练学生的科学思维, ,又能联系科学、生又能联系科学、生产和生活实际产和生活实际, ,因而这种类型题具有生命力因而这种类型题具有生命力, ,当然也当然也是高考命题专家所关注的问题是高考命题专家所关注的问题. .由于由于“传送带类问题传送带类问

7、题”在高考考纲范围内属于涉及力、运动、能量等比较在高考考纲范围内属于涉及力、运动、能量等比较综合的一种常见的模型综合的一种常见的模型, ,所以是历年来高考试题考查所以是历年来高考试题考查的热点的热点. .学生对这类问题做答的得分率低学生对这类问题做答的得分率低. .物理模型二：物理模型二：传送带类问题传送带类问题专题专题二二 学案学案3 1. 1.知识概要与方法归纳知识概要与方法归纳 “ “传送带类问题传送带类问题”分水平、倾斜两种分水平、倾斜两种; ;按转向分按转向分顺时针、逆时针两种顺时针、逆时针两种. . 受力和运动分析受力和运动分析受力分析中的摩擦力突变受力分析中的摩擦力突变( (大小

8、、方向大小、方向)发生在发生在v v物物与与v v带带相同的时刻相同的时刻; ;运动分析中的速度变化运动分析中的速度变化相相对运动方向和对地速度变化对运动方向和对地速度变化. . 分析关键是分析关键是:(1):(1)v v物物、v v带带的大小方向的大小方向;(2);(2)mgmgsinsin与与F Ff f的大小与方向的大小与方向. .专题专题二二 学案学案3 2. 2.典型例题与规律总结典型例题与规律总结 (1)(1)水平放置运行的传送带水平放置运行的传送带 处理水平放置的传送带问题处理水平放置的传送带问题, ,首先应对放在传送首先应对放在传送带上的物体进行受力分析带上的物体进行受力分析,

9、 ,分清物体所受摩擦力是阻分清物体所受摩擦力是阻力还是动力力还是动力; ;然后对物体进行运动状态分析然后对物体进行运动状态分析, ,即对静即对静态态动态动态终态进行分析和判断终态进行分析和判断, ,对其全过程作出合对其全过程作出合理分析、推论理分析、推论, ,进而采用有关物理规律求解进而采用有关物理规律求解. .这类问这类问题可分为题可分为: :运动学型运动学型; ;动力学型动力学型; ;能量守恒型能量守恒型; ;图象型图象型. .专题专题二二 学案学案3 例例5 5 如图如图7 7所示所示, ,质量为质量为m m的物体从离传送带高的物体从离传送带高为为H H处沿光滑圆弧轨道下滑处沿光滑圆弧轨

10、道下滑, ,水平进入长为水平进入长为L L的静止的的静止的传送带传送带, ,之后落在水平地面的之后落在水平地面的Q Q点点. .已知物体与传送带已知物体与传送带间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为, ,则当传送带转动时则当传送带转动时, ,物体仍以物体仍以上述方式滑下上述方式滑下, ,将落在将落在Q Q点的左边还是右边？点的左边还是右边？图图 7 7 专题专题二二 学案学案3 解析解析 物体从物体从P P点落下点落下, ,设水平进入传送带的速设水平进入传送带的速度为度为v v0 0, ,则由机械能守恒定律得则由机械能守恒定律得 mgHmgH= = (1) (1)当传送带静止时当传送带静止时, ,分

11、析物体在传送带上的受力分析物体在传送带上的受力, ,可知物体做匀减速运动可知物体做匀减速运动, ,a a= =mgmg/ /m m= =g g. .物体离开传物体离开传送带时的速度为送带时的速度为v vt t= ,= ,随后做平抛运动而落随后做平抛运动而落在在Q Q点点. . (2) (2)当传送带逆时针方向转动时当传送带逆时针方向转动时, ,物体的受力情况物体的受力情况与传送带静止时相同与传送带静止时相同, ,因而物体离开传送带时的速度因而物体离开传送带时的速度仍为仍为v vt t= ,= ,随后做平抛运动而仍落在随后做平抛运动而仍落在Q Q点点.(.(当当 2 2gLgL时时, ,物体将不

12、能滑出传送带而被传物体将不能滑出传送带而被传送带送回送带送回, ,显然不符合题意显然不符合题意, ,舍去舍去.).)2021mgL220gL22020专题专题二二 学案学案3 (3) (3)当传送带顺时针转动时当传送带顺时针转动时, ,可能出现五种情况可能出现五种情况: : 当传送带的速度当传送带的速度v v带带较大时较大时, ,v v带带则分析物体在传送带上的受力可知则分析物体在传送带上的受力可知, ,物体一直做匀加物体一直做匀加速运动速运动, ,离开传送带时的速度为离开传送带时的速度为 v v= = v vt t= = 因而将落在因而将落在Q Q点的右边点的右边. . 当传送带的速度当传送

13、带的速度v v带较小时带较小时, ,v v带带则分析物体在传送带上的受力可知则分析物体在传送带上的受力可知, ,物体一直做匀减速物体一直做匀减速运动运动, ,离开传送带时的速度为离开传送带时的速度为v vt t= =因而仍将落在因而仍将落在Q Q点点. .gL220,220gL,220gLgL220,220gL专题专题二二 学案学案3 当传送带的速度当传送带的速度 v v带带 , ,则分则分析物体在传送带上的受力可知析物体在传送带上的受力可知, ,物体将在传送带上先做物体将在传送带上先做匀加速运动匀加速运动, ,后做匀速运动后做匀速运动, ,离开传送带时的速度离开传送带时的速度v vt t 因

14、而将落在因而将落在Q Q点右边点右边. . 当传送带的速度当传送带的速度 v v带带 时时, ,则分则分析物体在传送带上的受力可知析物体在传送带上的受力可知, ,物体将在传送带上先物体将在传送带上先做匀减速运动做匀减速运动, ,后做匀速运动后做匀速运动, ,离开传送带时的速度离开传送带时的速度v vt t , ,因而将落在因而将落在Q Q点右边点右边. .gL220gH2,220gLgH2gL220gL220专题专题二二 学案学案3 当传送带的速度当传送带的速度v v带带= = 时时, ,则物体在传送带则物体在传送带上不受摩擦力的作用而做匀速运动上不受摩擦力的作用而做匀速运动, ,故将落在故将

15、落在Q Q点的点的右边右边. . 综上所述综上所述: :当传送带的速度当传送带的速度v v带带 时时, ,物体仍落在物体仍落在Q Q点点; ;当传送带的速度当传送带的速度v v带带 时时, ,物体将落在物体将落在Q Q点的右边点的右边. .答案答案 见解析见解析gH2gLv220gLv220专题专题二二 学案学案3 (2) (2)倾斜放置运行的传送带倾斜放置运行的传送带 这种传送带是指两皮带轮等大这种传送带是指两皮带轮等大, ,轴心共面但不在轴心共面但不在同一水平线上同一水平线上( (不等高不等高),),传送带将物体在斜面上传送传送带将物体在斜面上传送的装置的装置. .处理这类问题处理这类问题

16、, ,同样是先对物体进行受力分同样是先对物体进行受力分析析, ,再判断摩擦力的方向是解题关键再判断摩擦力的方向是解题关键, ,正确理解题意正确理解题意和挖掘题中隐含条件是解决这类问题的突破口和挖掘题中隐含条件是解决这类问题的突破口. .这类这类问题通常分为问题通常分为: :运动学型运动学型; ;动力学型动力学型; ;能量守恒型能量守恒型. .专题专题二二 学案学案3 【例例8 8】如图如图8 8所示所示, ,传送带与水平面传送带与水平面夹角为夹角为3737, ,并以并以v v=10 m/s=10 m/s运行运行, ,在传送带在传送带的的A A端轻轻放一个小物体端轻轻放一个小物体, ,物体与传送

17、带物体与传送带之间的动摩擦因数之间的动摩擦因数=0.5,=0.5,ABAB长长1616米米, ,求以下两种情况下物体从求以下两种情况下物体从A A到到B B所用的时间所用的时间. . (1) (1)传送带顺时针方向转动传送带顺时针方向转动. . (2) (2)传送带逆时针方向转动传送带逆时针方向转动. .图图 8 8专题专题二二 学案学案3 解析解析 (1)(1)传送带顺时针方向转动时受力如题图传送带顺时针方向转动时受力如题图所示所示: : mgmgsinsin- -mgmgcoscos= =mama a a= =g gsinsin- -gcosgcos=2 m/s=2 m/s2 2 x x= = atat2 2 t t= =4 s.= =4 s. (2) (2)传送带逆时针方向转动传送带逆时针方向转动, ,物体受力如图物体受力如图: :开始摩擦力方向沿传送带向下开始摩擦力方向沿传送带向下, ,向下匀加速运动向下匀加速运动 a a= =g gsin 37sin 37+ +g gcos 37cos 37=10 =10 m/sm/s2 2 t t1 1= =v v/ /a a=1 =1 s s21s21622ax专题专题二二 学案学案3 x x1 1= = atat2 2=5 m=5 m x x2 2=11 m=11 m 1 1秒后秒后, ,速度达到速度达到10 m/s,