高中物理(人教版)必修1配套课件+专题复习四+牛顿运动定律的基本应用

1、专题复习四专题复习四 牛顿运动定律的基本应用牛顿运动定律的基本应用学以致用学以致用1掌握解决动力学两类问题的思路方法掌握解决动力学两类问题的思路方法动力学的两类基本问题动力学的两类基本问题其中受力分析是基础，牛顿第二定律和运动学公式是工具，其中受力分析是基础，牛顿第二定律和运动学公式是工具，加速度是连接力和运动的桥梁加速度是连接力和运动的桥梁2力的处理方法力的处理方法(1)平行四边形定则平行四边形定则由牛顿第二定律由牛顿第二定律F合合ma可知，可知，F合合是研究对象是研究对象m受到的外受到的外力的合力；加速度力的合力；加速度a的方向与的方向与F合合的方向相同解题时，的方向相同解题时，若已知加速

2、度的方向就可推知合力的方向；反之，若已若已知加速度的方向就可推知合力的方向；反之，若已知合力的方向，亦可推知加速度的方向知合力的方向，亦可推知加速度的方向若物体在两个共点力的作用下产生加速度，可用平行四若物体在两个共点力的作用下产生加速度，可用平行四边形定则求边形定则求F合合，然后求加速度，然后求加速度(2)正交分解法正交分解法【典例典例1】 风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球风力现将一套有小球的细直杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径孔径略大于细杆直径(如图如图41所示所示)图图41(1)当杆

3、在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球在杆上匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的杆上匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重力的0.5倍，求小球与杆间的动摩擦因数倍，求小球与杆间的动摩擦因数(2)保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为保持小球所受风力不变，使杆与水平方向间夹角为37并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离s所需时间为所需时间为多少？多少？(sin 370.6，cos 370.8)解析解析 (1)设小球所受的风力为设小球所受的风力为F，小球的质量为，小球的质量为m，因小球做，

4、因小球做匀速运动，则匀速运动，则Fmg，F0.5mg，所以，所以0.5.(2)小球受力分析如图所示根据牛顿第二定律，沿杆方向小球受力分析如图所示根据牛顿第二定律，沿杆方向上有上有Fcos 37mgsin 37Ffma，垂直于杆的方向上有垂直于杆的方向上有FNFsin 37mgcos 370又又FfFN1用水平力用水平力F拉一物体在水平地面上拉一物体在水平地面上匀速运动，从某时刻起力匀速运动，从某时刻起力F随时间随时间均匀减小，物体所受的摩擦力均匀减小，物体所受的摩擦力f随随时间时间t的变化如图的变化如图42中实线所中实线所示下列说法正确的是示下列说法正确的是 ()图图42A0t1内匀速运动内匀

5、速运动 Bt1t2内匀速运动内匀速运动Ct1t2内变减速运动内变减速运动 Dt2t3内变减速运动内变减速运动解析解析物体在水平外力作用下匀速运物体在水平外力作用下匀速运动，其合力为动，其合力为0，对物体水平方向上受力，对物体水平方向上受力分析，如图所示，则分析，如图所示，则Ff0，随着，随着F均均匀减小，由匀减小，由fFma，物体做加速度，物体做加速度逐渐变大的减速运动，直到停下此后，物体处于静止状态逐渐变大的减速运动，直到停下此后，物体处于静止状态其所受合力为零，即其所受合力为零，即Ff0.可见，物体在可见，物体在0t1内匀速运内匀速运动，动，t1t2内变减速运动，内变减速运动，t2t3内静

6、止不动，内静止不动，A、C正确，正确，B、D错误错误答案答案AC2如图如图43所示为粮袋的传送装置，已所示为粮袋的传送装置，已知知AB间长度为间长度为L，传送带与水平方向的，传送带与水平方向的夹角为夹角为，工作时其运行速度为，工作时其运行速度为v，粮袋，粮袋与传送带间的动摩擦因数为与传送带间的动摩擦因数为，正常工，正常工作时工人在作时工人在A点将粮袋放到运行中的传点将粮袋放到运行中的传送带上，关于粮袋从送带上，关于粮袋从A到到B图图43的运动，以下说法正确的是的运动，以下说法正确的是(设最大静摩擦力等于滑动摩擦设最大静摩擦力等于滑动摩擦力力) ()A粮袋到达粮袋到达B点的速度与点的速度与v比较

7、，可能大，也可能相等或小比较，可能大，也可能相等或小B粮袋开始运动的加速度为粮袋开始运动的加速度为g(sin cos )，若，若L足够大，足够大， 则以后将一定以速度则以后将一定以速度v做匀速运动做匀速运动C若若tan ，则粮袋从，则粮袋从A到到B一定一直是做加速运动一定一直是做加速运动D不论不论大小如何，粮袋从大小如何，粮袋从A到到B一直做匀加速运动，且一直做匀加速运动，且 agsin 解析解析本题考查滑动摩擦力的计算和牛顿第二定律的应本题考查滑动摩擦力的计算和牛顿第二定律的应用开始时，粮袋相对传送带向上运动，受重力、支持力和用开始时，粮袋相对传送带向上运动，受重力、支持力和沿传送带向下的摩

8、擦力，由牛顿第二定律可知，沿传送带向下的摩擦力，由牛顿第二定律可知，mgsin FNma，FNmgcos ，解得，解得agsin gcos ，故，故B、D错误；粮袋加速到与传送带相对静止时，若错误；粮袋加速到与传送带相对静止时，若mgsin mgcos ，即当，即当tan 时粮袋将继续做加速运动，时粮袋将继续做加速运动，C错误错误答案答案A动力学中的图象常见的有动力学中的图象常见的有Ft图象、图象、at图象、图象、Fa图象图象等对于等对于Fa图象，首先要根据具体的物理情景，对物体进图象，首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出两个量间的函数行受力分析，然后根据牛

9、顿第二定律推导出两个量间的函数关系式，由函数关系式结合图象明确图象的斜率、截距或面关系式，由函数关系式结合图象明确图象的斜率、截距或面积的意义，从而由图象给出的信息求出未知量积的意义，从而由图象给出的信息求出未知量牛顿运动定律中的图象问题牛顿运动定律中的图象问题对对at图象，要注意加速度的正负，分析每一段的运动情图象，要注意加速度的正负，分析每一段的运动情况，然后结合物体的受力情况根据牛顿第二定律列方程况，然后结合物体的受力情况根据牛顿第二定律列方程对对Ft图象要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律求出加图象要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律求出加速度，分析每一时间段的运动性质速度，分析每一时

10、间段的运动性质【典例典例2】 粗糙的水平面上一物体在水平方向拉力作用下做粗糙的水平面上一物体在水平方向拉力作用下做直线运动，水平拉力直线运动，水平拉力F及运动速度及运动速度v随时间随时间t变化的图线如变化的图线如图图44(a)、(b)所示取重力加速度所示取重力加速度g10 m/s2.求：求：图图44(1)前前2 s内物体运动的加速度大小和位移大小；内物体运动的加速度大小和位移大小；(2)物体的质量物体的质量m和物体与地面间的动摩擦因数和物体与地面间的动摩擦因数.解析解析(1)由由vt图线知：物体在前图线知：物体在前2 s内做匀加速直线运动，内做匀加速直线运动，前前2 s内物体运动的加速度内物体

11、运动的加速度(2)物体受力如图所示物体受力如图所示对前对前2 s，由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得FFfma，Ffmg，后后2 s物体匀速运动，由平衡条件得物体匀速运动，由平衡条件得FFf，由由Ft图线知图线知F15 N，F5 N，代入数据解得代入数据解得m5 kg，0.1.答案答案(1)2 m/s24 m(2)5 kg0.11用一水平力用一水平力F拉静止在水平面上拉静止在水平面上的物体，在的物体，在F从从0开始逐渐增大开始逐渐增大的过程中，加速度的过程中，加速度a随外力随外力F变变化的图象如图化的图象如图45所示，所示，g10 m/s2，则可以计算出，则可以计算出 ()图图45A物体与水平

12、面间的最大静摩擦力物体与水平面间的最大静摩擦力BF为为14 N时物体的速度时物体的速度C物体与水平面间的动摩擦因数物体与水平面间的动摩擦因数D物体的质量物体的质量解析解析由由aF图象可知，拉力在图象可知，拉力在7 N之前加速度都是之前加速度都是0，因，因此可知最大静摩擦力为此可知最大静摩擦力为7 N，A正确；再由图象可知，当正确；再由图象可知，当F7 N时，加速度为时，加速度为0.5 m/s2，当，当F14 N时，加速度为时，加速度为4 m/s2，即即F1mgma1，F2mgma2，可求得动摩擦因数及物，可求得动摩擦因数及物体的质量，体的质量，C、D正确；物体运动为变加速运动，不能算出正确；物

13、体运动为变加速运动，不能算出拉力为拉力为14 N时的速度，时的速度，B错误错误答案答案ACD2“蹦床蹦床”是奥运体操的一种竞技项目，比赛时，可在弹性是奥运体操的一种竞技项目，比赛时，可在弹性网上安装压力传感器，利用压力传感器记录运动员运动网上安装压力传感器，利用压力传感器记录运动员运动过程中对弹性网的压力，并由计算机作出压力过程中对弹性网的压力，并由计算机作出压力(F)时间时间(t)图象，如图图象，如图46为某一运动员比赛时计算机作出的为某一运动员比赛时计算机作出的Ft图象，不计空气阻力，则关于该运动员，下列说法正确图象，不计空气阻力，则关于该运动员，下列说法正确的是的是 ()图图46A裁判打

14、分时可以把该运动员的运动看成质点的运动裁判打分时可以把该运动员的运动看成质点的运动B1 s末该运动员的运动速度最大末该运动员的运动速度最大C1 s末到末到2 s末，该运动员在做减速运动末，该运动员在做减速运动D3 s末该运动员运动到最高点末该运动员运动到最高点解析解析运动员的外形和动作影响裁判打分，不能把该运动员运动员的外形和动作影响裁判打分，不能把该运动员的运动看成质点的运动，则的运动看成质点的运动，则A错误；错误；1 s末对弹性网的压力最末对弹性网的压力最大，运动员在最低点，速度为大，运动员在最低点，速度为0.1 s末到末到2 s末，运动员在做加末，运动员在做加速运动，速运动，2 s末到末

15、到3 s末，运动员做竖直上抛运动，末，运动员做竖直上抛运动，3 s末运动末运动员运动到最高点，则员运动到最高点，则D正确正确答案答案D“实重实重”是指物体实际的重力，它不因物体的运动状态而是指物体实际的重力，它不因物体的运动状态而改变；改变；“视重视重”是指物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的是指物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力，它与物体的运动状态有关视重大于实重的现象压力，它与物体的运动状态有关视重大于实重的现象叫做超重现象，而视重小于实重的现象叫做失重现叫做超重现象，而视重小于实重的现象叫做失重现象对超重与失重的理解应把握以下四点：象对超重与失重的理解应把握以下四点：1物体处于超重和失重状

16、态时，物体的重力始终存在，大物体处于超重和失重状态时，物体的重力始终存在，大小不变小不变超重与失重问题超重与失重问题2发生超重或失重现象只取决于加速度的方向，与物体的速度发生超重或失重现象只取决于加速度的方向，与物体的速度方向与大小均无关方向与大小均无关物体处于超重状态时，物体不一定是向上加速运动，也可以物体处于超重状态时，物体不一定是向上加速运动，也可以是向下减速运动，即只要物体的加速度方向是向上的，物体是向下减速运动，即只要物体的加速度方向是向上的，物体就处于超重状态，物体的运动方向可能向上也可能向下同就处于超重状态，物体的运动方向可能向上也可能向下同理，物体处于失重状态时，物体的加速度方

17、向向下，物体既理，物体处于失重状态时，物体的加速度方向向下，物体既可以做向下的加速运动，也可以做向上的减速运动可以做向下的加速运动，也可以做向上的减速运动3在完全失重的状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将在完全失重的状态下，平时一切由重力产生的物理现象都将完全消失，比如物体对支持物无压力，摆钟停止摆动，浸在完全消失，比如物体对支持物无压力，摆钟停止摆动，浸在水中的物体不再受浮力，液体柱不再产生向下的压强等靠水中的物体不再受浮力，液体柱不再产生向下的压强等靠重力才能使用的仪器将失效，不能再使用重力才能使用的仪器将失效，不能再使用(如天平、液体气压如天平、液体气压计等计等)4物体不在竖直方向上

18、运动，只要其加速度在竖直方向上物体不在竖直方向上运动，只要其加速度在竖直方向上有分量有分量ay(ay0)，则当，则当ay方向为竖直向上时，物体处于超方向为竖直向上时，物体处于超重状态；当重状态；当ay方向为竖直向下时，物体处于失重状态方向为竖直向下时，物体处于失重状态【典例典例3】 原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉原来做匀速运动的升降机内，有一被伸长弹簧拉住的并具有一定质量的物体住的并具有一定质量的物体A静止在地板上，如图静止在地板上，如图47所所示，现发现示，现发现A突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此时升突然被弹簧拉向右方，由此可判断，此时升降机的运动可能是降机的运动可能是 ()图

19、图47A加速上升加速上升 B减速上升减速上升C加速下降加速下降 D减速下降减速下降解析解析匀速运动时，地板对物体的静摩擦力与弹簧的弹力平匀速运动时，地板对物体的静摩擦力与弹簧的弹力平衡，且该静摩擦力可能小于或恰等于最大静摩擦力当升降衡，且该静摩擦力可能小于或恰等于最大静摩擦力当升降机有向下的加速度时，必然使物体对地板的正压力减小，从机有向下的加速度时，必然使物体对地板的正压力减小，从而导致最大静摩擦力减小，如果此时最大静摩擦力减至比电而导致最大静摩擦力减小，如果此时最大静摩擦力减至比电梯匀速运动时的静摩擦力还小，而弹簧弹力瞬间不会变化，梯匀速运动时的静摩擦力还小，而弹簧弹力瞬间不会变化，则则A

20、就会被拉向右方注意题中只要电梯有向下的加速度，就会被拉向右方注意题中只要电梯有向下的加速度，A就有可能被拉向右方，与运动方向无关，故就有可能被拉向右方，与运动方向无关，故B、C正确正确答案答案BC技巧点拨技巧点拨超重和失重现象是由物体加速运动所引起的，与超重和失重现象是由物体加速运动所引起的，与加速度的方向有关，由加速度的方向唯一确定，而与物体运加速度的方向有关，由加速度的方向唯一确定，而与物体运动方向无关，不要被物体的运动方向所迷惑，此外一个恒定动方向无关，不要被物体的运动方向所迷惑，此外一个恒定的加速度可以对应多种不同的运动形式，应注意考虑周全的加速度可以对应多种不同的运动形式，应注意考虑周全1用力传感器悬挂一钩码沿竖直方向由静止开始运动如用力传感器悬挂一钩码沿竖直方向由静止开始运动如图图48所示，图中实线是传感器记录的拉力大小的变化所示，图中实线是传感器记录的拉力大小的变化情况，则情况，则 ()图图48A钩码的重力约为钩码的重力约为4 NB钩码的重力约为钩码的重力约为3 NCA、B、C、D四段图线中，钩码处于超重状态的是四段图线中，钩码处于超重状态的是A、 D，失重状态的是，失重状态的是B、CDA、B、C、D四段图线中，钩码处于超重状态的是四段图线中，钩码处于超重状态的是A、 B，失重状态的是，失重状态