第5节牛顿运动定律的应用高一物理自学讲练资料

高一物理同步自学讲练资料——新教材第四章?牛顿运动定律的应用?【学习任务】1.进一步学习分析物体的受力状况，并能结合物体的运动状况进行受力分析。2.通过对动力学的两类问题的分析，理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁。3．把握解决动力学问题的根本思路和方法，会用牛顿运动定律和运动学公式解决有关问题。【学问梳理】学问点一：求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示分析解决这两类问题的关键：应抓住受力状况和运动状况之间联系的桥梁——加速度．学问点二：连接体问题1．整体法的选取原那么假设连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿其次定律求出加速度(或其他未知量)．2．隔离法的选取原那么假设连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿其次定律列方程求解．3．整体法、隔离法的交替运用假设连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取适宜的讨论对象，应用牛顿其次定律求作用力．即“先整体求加速度，后隔离求内力〞．【反应练习】推断题1．思索推断〔1〕物体向上运动时超重。()〔2〕支持力小于重力称为完全失重现象。()〔3〕传送带上的滑块所受摩擦力方向与传送带运动方向相同。()〔4〕重力属于内力。()〔5〕应用牛顿其次定律进行整体分析时，不需要分析内力。()〔6〕完全失重时，物体受到的重力变为零。()2．依据下面小情境，推断以下说法对错。如下图是一辆方程式赛车，车身结构一般采纳碳纤维等材料进行轻量化设计，比一般小汽车的质量小得多，而且还安装了功率很大的发动机，可以在的时间内从静止加速到。〔1〕方程式赛车运动很快，不易停下，说明速度大，惯性大。()〔2〕方程式赛车与地面间的摩擦力这对作用力与反作用力的性质可以不同。()〔3〕方程式赛车加速度的两个单位和是等价的。()〔4〕由牛顿其次定律可知，方程式赛车质量大其加速度肯定小。()〔5〕任何状况下，方程式赛车的加速度的方向始终与它所受的合外力方向全都。()【反应答案】1．错误错误错误错误正确错误【详解】〔1〕物体向上运动时假如加速度也向上那么超重，向上运动时假如加速度向下那么失重，〔1〕错误；〔2〕当物体有向下的加速度时对支持面的压力或悬挂物的拉力小于重力的现象，称为失重；当向下的加速度等于重力加速度时是完全失重现象。〔2〕错误；〔3〕传送带上的滑块所受摩擦力方向可能与传送带运动方向相同，也可能相反，〔3〕错误；〔4〕重力属于物体受的外力，〔4〕错误；〔5〕应用牛顿其次定律进行整体分析时，不需要分析内力，只需要分析整体所受的外力即可，〔5〕正确；〔6〕完全失重时，物体受到的重力不变，〔6〕错误。2．××√×√【详解】〔1〕[1]惯性只与质量有关，与物体速度无关，故错误；〔2〕[2]相互作用力的性质肯定是相同的，故错误；〔3〕[3]依据所以和是等价的，故正确；〔4〕[4]由牛顿其次定律可知，在合外力不变的状况下，方程式赛车质量大其加速度肯定小，故错误；〔5〕[5]依据牛顿其次定律可知，任何状况下，方程式赛车的加速度的方向始终与它所受的合外力方向全都，故正确；【认知提升】学问点1：从受力状况求运动状况1.根本思路分析物体的受力状况，求出物体所受的合外力，由牛顿其次定律求出物体的加速度;再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动状况.流程图如下：2.解题的一般步骤(1)确定讨论对象，对物体进行受力分析和运动分析，并画出物体的受力示意图。(2)依据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力。依据牛顿其次定律列方程,求岀物体的加速度。(3)结合给定的物体运动的初始条件，选择适宜的运动学公式，求解待求的物理量。〔1〕只要知道物体的受力状况,就能确定物体的运动状况.(X)解释：运动状况由受力状况和运动初始条件共同打算.〔2〕由运动学公式求加速度，要特別留意加速度的方向，并由此可以确定合外力的方向.〔X〕解释：合外力的方向与加速度的方向相同，而与速度的方向无关.学问点2：从运动状况求受力状况1.根本思路分析物体的运动状况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿其次定律求出物体所受的合外力；再分析物体的受力状况,求出物体受到的作用力.流程图如下：2.解题的一般步骤(1)确定讨论对象，对物体进行受力分析和运动分析.并画出物体的受力示意图。(2)选择适宜的运动学公式，求出物体的加速度。(3)依据牛顿其次定律列方程，求出物体所受的合力。(4)选择适宜的力的合成与分解的方法，由合力和力求出待求的力。〔1〕解决两类动力学根本问题的关键①两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析。②一个“桥梁〞——物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁.两类动力学根本问题都涉及加速度，因此加速度在解决动力学问题中起到关键作用。〔2〕应用牛顿运动定律时的考前须知〔1〕假设物体做直线运动，一般将力沿运动方向和垂直于运动方向进行分解；假设求加速度，一般要沿加速度方向分解力；假设求某一个力，可沿该力的方向分解加速度。〔2〕物体的受力状况与运动状态有关，所以受力分析和运动分析往往同时考虑，交叉进行，作受力分析图时，把所受的外力画到物体上的同时，速度和加速度的方向也可以标在图中。“等时圆模型"适用条件：弦是光滑的，且物体自弦的顶端由静止释放.(1)各弦交点为最低点:=1\*GB3①xAD=2Rsinα=2\*GB3②mgsinα=ma=3\*GB3③xAD=at2联立①=2\*GB3②=3\*GB3③解得t=结论：运动时间与倾角无关，即沿各弦运动时间相同。(2)各弦交点为最高点时，结论同上。【精准练习】一、单项选择题1．〔2023春·四川成都·高一棠湖中学校联考期末〕跳伞运发动是一项刺激但布满危急的运动。某跳伞爱好者〔可视为质点〕在某次跳伞时，已胜利翻开降落伞，受到竖直向上的恒定阻力作用，并将速度掌握在8m/s竖直向下匀速下落。在距地面高度为96m处时，突然受到一股水平恒定风力作用，将跳伞爱好者吹离了原来设定的降落路线。恒定风力大小为120N，跳伞爱好者及他所携带装备的总质量为60kg，重力加速度大小取。以下说法正确的选项是〔〕A．跳伞爱好者受到风力作用后，其运动轨迹也是直线B．跳伞爱好者受到风力作用3s后，其速度大小为10m/sC．跳伞爱好者从受到风力作用到落地所用的时间小于12sD．跳伞爱好者从受到风力作用到落地，其位移大小为240m2．〔2023春·河南驻马店·高一河南省驻马店高级中学校考阶段练习〕如下图，通过物体做加速运动来测定动摩擦因数。小木块在倾角为θ的固定斜面上由静止加速下滑，时间t内的位移为s，以下表述正确的选项是〔〕A．动摩擦因数tanB．t时刻的速度为C．s大小不变，θ越小，时间t越长D．θ太小木块不能下滑是由于动摩擦因数变大3．〔2023春·安徽六安·高一六安市裕安区新安中学校考期中〕如下图，固定的光滑斜面其倾角为30°，斜面顶端固定一小定滑轮，两个小物块P和Q用细线绕过定滑轮相连，细线平行于斜面，P、Q的质量分别为3m和m，在手的作用下保持静止。现在松手释放该系统，那么细线的拉力为〔〕A． B． C． D．4．〔2023春·安徽·高一合肥一六八中学校联考期中〕类比方法在物理学的开展中起着及其重要的作用，其主要有因果类比、数学类比、概念类比和模型类比。请同学们类比利用图像的面积来推导匀变速直线运动位移公式的方法，解决下面情境中的问题。如下图，水平面由光滑和粗糙两方形区域组成，质量为m，长为L的长方体匀质物块，从光滑面以速度垂直于分界线进入到粗糙面，物块与粗糙面间的动摩擦因数为，重力加速度为g，那么该过程中物块刚好有一半进入粗糙面时的速度为〔〕A． B．C． D．二、多项选择题5．〔2023春·广东深圳·高一校考期中〕如下图，水平面上有一边长为1m的正方体空间，某一质量为的质点固定在O点处，向它施加两个恒力，方向沿正方体的两边，大小，g取。从O点由静止释放后〔〕A．质点将从A点飞出B．质点将从B点飞出C．质点在正方体区域内运动时间为1sD．质点在正方体区域内运动时间为6．〔2023春·辽宁·高一校联考阶段练习〕如下图，A、B两个相同材料制成的正方体物块静止在水平地面上，二者之间不存在相互挤压，边长之比为，现将水平向右、大小为35N的推力F作用在物块A上，此时A、B之间的弹力大小为，那么以下说法正确的选项是〔〕A．假设水平面光滑，B．假设水平面光滑，仅将大小为35N的推力向左作用于物块B上，A、B之间的弹力不发生变化C．假设水平面粗糙，可能为0D．假设水平面粗糙，可能为8N三、推断题7．〔2022·高三课时练习〕依据下面小情境，推断以下说法对错。如下图是一辆方程式赛车，车身结构一般采纳碳纤维等材料进行轻量化设计，比一般小汽车的质量小得多，而且还安装了功率很大的发动机，可以在的时间内从静止加速到。〔1〕方程式赛车运动很快，不易停下，说明速度大，惯性大。()〔2〕方程式赛车与地面间的摩擦力这对作用力与反作用力的性质可以不同。()〔3〕方程式赛车加速度的两个单位和是等价的。()〔4〕由牛顿其次定律可知，方程式赛车质量大其加速度肯定小。()〔5〕任何状况下，方程式赛车的加速度的方向始终与它所受的合外力方向全都。()8．〔2023·高三课时练习〕思索推断〔1〕物体向上运动时超重。()〔2〕支持力小于重力称为完全失重现象。()〔3〕传送带上的滑块所受摩擦力方向与传送带运动方向相同。()〔4〕重力属于内力。()〔5〕应用牛顿其次定律进行整体分析时，不需要分析内力。()〔6〕完全失重时，物体受到的重力变为零。()四、解答题9．〔2023春·浙江杭州·高一校联考期中〕如下图，甲同学需要用平板车搬运学习用品，经过一段校内道路。平板车和用品的总质量为30kg，道路可以简化为一段长为的水平道路和一段倾角为37°的斜坡组成。甲同学拉动平板车由静止从A点动身，经9s时间运动至点，然后冲上斜坡。甲同学的拉力大小恒定，且拉力方向始终沿着小车的运动方向。当车刚滑上斜坡运动，乙同学在后面关心推车，其推力大小为104N，方向沿斜面对上。平板车所受摩擦阻力为其对接触面压力的倍，求：〔1〕平板车到达点时的速度大小；〔2〕甲同学的拉力大小；〔3〕平板车刚滑上斜面时的加速度大小和方向。10．〔2023秋·高一校考课时练习〕密执安高校五名学航天工程的高校生搭乘NASA的“VomitComet〞，参与了“微重力同学飞行时机方案〔ReducedGravityStudentFlightOpportunitiesProgram〕〞。飞行员将飞机开到空中后，让其自由下落，以模拟一种无重力的环境。每次下降过程中，可以获得持续25s之久的零重力状态，这样高校生们就可以进行不受引力影响的试验。假设试验时飞机离地面的高度不得低于500m，高校生最大可以承受两倍重力的超重状态，设当地重力加速度恒为g=10m/s2，那么飞机的飞行高度至少应为多少？11．〔2022春·北京·高一北京四中校考期末〕如下图，小金属块A〔可看作质点〕与木板B叠放一起，静止在光滑的水平面上。敲击B，使B获得大小为的水平初速度。小金属块的质量m，开头时位于木板右端，木板B的质量，木板长，。假设小金属块恰好不会从木板上滑出。求〔1〕画出金属块A与木板B运动的示意图；〔2〕小金属块最终能到达的速度大小以及A、B之间的动摩擦因数μ；〔3〕B的初速度大于3m/s，金属块将会从B上掉落。假设B的初速度越大，那么A掉落地面的位置距离A的起始位置越近还是越远？请解释说明。〔木板B的厚度可以忽视〕12．〔2021秋·北京顺义·高一牛栏山一中校考阶段练习〕如下图，传送带的速度恒为米/秒，转轮A和B的大小不计，AB米〔即传送带的总长度为米〕。某偷油老鼠跳到A点，并以相对传送带米/秒的速度向B点爬去，到达B点后马上回头仍以相对传送带米/秒的速度返回A点。回到A点后，该老鼠将再次向B点爬去，到达B点后再次返回…如此反复下去，且老鼠相对传送带的速度始终为米/秒。老鼠在A、B两端点速度转向所需的时间不计，从该老鼠由A点动身时开头记时，经过多长时间，传送带上将都会被老鼠身上的油渍污染？五、填空题13．〔2023春·河南焦作·高一武陟县第一中学校考阶段练习〕如下图，一轻绳两端各系重物A和B，挂在汽车顶部的定滑轮上，绳的质量及滑轮摩擦均不计，mA>mB，A静止在汽车底板上，轻绳呈竖直方向。当汽车在水平大路上匀速行驶时，A对汽车底板的压力为______，汽车以加速度a向右匀加速运动时，A仍在原来的位置相对车底静止，此时A对车底的压力为______。14．〔2021秋·高一课时练习〕起重机钢索将质量的物体由静止提升速度到达，物体加速度________，钢索拉力________N。这属于________求________类问题。15．〔2021秋·高一课时练习〕“动力学〞是指物体的运动与受力关系的描述，解动力学题时将运动公式与牛顿定律综合应用，那么联系这两者的物理量是________。质点动力学往往有两类问题，一类是“受力求运动〞即把物体受的全部力求合力再通过牛顿其次定律求出________再找到两个运动学量可求出另两个运动学量；另一类是“运动求受力〞首先可找出________个运动学量，求出________再由牛顿其次定律求出合外力，依据力可求出未知力。【精准练习参考答案】1．B【详解】A．跳伞爱好者受到风力之前速度方向竖直向下，遇到风力作用后，合力方向变为水平，与速度方向有夹角，那么其运动轨迹变为曲线，选项A错误；B．跳伞爱好者受到风力作用3s后，水平速度其速度大小为选项B正确；C．跳伞爱好者遇到风力后竖直方向仍做匀速运动，那么从受到风力作用到落地所用的时间选项C错误；D．跳伞爱好者从受到风力作用到落地，其水平位移那么位移大小为选项D错误。应选B。2．C【详解】A．小木块在倾角为θ的固定斜面上由静止加速下滑,那么有可得即故A错误；B．时间t内的位移为s，有那么t时刻的速度为故B错误；C．假设s大小不变，θ越小，那么加速度越小，由，可知时间t越长，故C正确；D．θ太小木块不能下滑是由于重力的下滑分力小于最大静摩擦力，而动摩擦因数不变，故D错误。应选C。3．D【详解】P沿斜面对下的分力为，整个系统沿绳子的合外力为，那么系统的加速度为，对Q由牛顿其次定律得得应选D。4．C【详解】均质长方体物块进入粗糙面长度为x〔〕时，其加速度大小为，由牛顿其次定律可得即与进入长度成正比，其图像如下图假设把物块从开头进入粗糙面到恰好有一半进入得过程匀称分割n段，n趋向无穷大，那么每一小段可看成匀减速直线运动，那么有即每小段得加速度和位移乘积〔即图像对应得面积〕等于该段得初末速度平方差。全部乘积段累加起来刚好等于上图图线围城得三角形面积，即解得5．BD【详解】依据力的合成可得F1、F2两个力的合力大小为方向沿OA方向，受到的重力为因此小球在OA和竖直方向均做初速度为零的匀加速直线运动，依据牛顿其次定律可得解得当小球落到水平面上时，在竖直方向有解得那么在这段时间内，沿OA方向运动的距离为解得所以小球穿出正方形区从B点射出，应选BD。6．ACD【详解】A．A、B材料相同，边长之比为，由可知，A、B的质量之比为假设水平面光滑，对整体由牛顿其次定律有对B由牛顿其次定律有那么A、B之间的作用力为A正确；B．假设水平面光滑，仅将大小为35N的推力向左作用于物块B上，A、B之间的作用力为B错误；C．假设水平面粗糙，物块A与水平地面间的最大静摩擦力大于35N时C正确；D．假设A、B与地面间的动摩擦因数相同，均为，且推力大于A、B与地面间的最大静摩擦力之和，那么对整体由牛顿其次定律有对B有，D正确。应选ACD。7．××√×√【详解】〔1〕[1]惯性只与质量有关，与物体速度无关，故错误；〔2〕[2]相互作用力的性质肯定是相同的，故错误；〔3〕[3]依据所以和是等价的，故正确；〔4〕[4]由牛顿其次定律可知，在合外力不变的状况下，方程式赛车质量大其加速度肯定小，故错误；〔5〕[5]依据牛顿其次定律可知，任何状况下，方程式赛车的加速度的方向始终与它所受的合外力方向全都，故正确；8．错误错误错误错误正确错误【详解】〔1〕物体向上运动时假如加速度也向上那么超重，向上运动时假如加速度向下那么失重，〔1〕错误；〔2〕当物体有向下的加速度时对支持面的压力或悬挂物的拉力小于重力的现象，称为失重；当向下的加速度等于重力加速度时是完全失重现象。〔2〕错误；〔3〕传送带上的滑块所受摩擦力方向可能与传送带运动方向相同，也可能相反，〔3〕错误；〔4〕重力属于物体受的外力，〔4〕错误；〔5〕应用牛顿其次定律进行整体分析时，不需要分析内力，只需要分析整体所受的外力即可，〔5〕正确；〔6〕完全失重时，物体受到的重力不变，〔6〕错误。9．〔1〕3m/s；〔2〕100N；〔3〕，方向沿斜面对下【详解】〔1〕从A点到B点，由匀加速直线运动规律解得平板车到达点时的速度大小〔2〕从A点到B点，由匀加速直线运动规律由牛顿其次定律解得甲同学的拉力大小为〔3〕平板车刚滑上斜面时，由牛顿其次定律解得所以平板车刚滑上斜面时的加速度大小为，方向沿斜面对下。10．6750m【详解】自由下落时，飞行员处于完全失重状态，自由下落的高度h=gt2解得25s末，飞机速度同学承受最大压力为由牛顿其次定律有解得竖直向上，所以减速位移解得所以总高度为11．〔1〕；〔2〕；〔3〕越近，见解析【详解】〔1〕A先相对于B向左运动，A受到向右的摩擦力，A向右做匀加速直线运动，B受到向左的摩擦力，B向右做匀减速直线运动，当两者到达相等速度时，以共同速度向右做匀速直线运动。对A、B分析有，依据速度公式有木板长，那么有解得，，作出A与B运动的示意图如