物理第三章 牛頓運動定律 第2講 應用牛頓第二定律處理“四類”問題

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1、第三章第三章 牛頓運動定律牛頓運動定律第第2 2講應用牛頓第二定律處理講應用牛頓第二定律處理“四類四類”問題問題過好雙基關一、瞬時問題一、瞬時問題1.牛頓第二定律的表達式為：F合ma，加速度由物體所受 決定，加速度的方向與物體所受 的方向一致.當物體所受合外力發(fā)生突變時，加速度也隨著發(fā)生突變，而物體運動的 不能發(fā)生突變.2.輕繩、輕桿和輕彈簧(橡皮條)的區(qū)別：(1)輕繩和輕桿：剪斷輕繩或輕桿斷開后，原有的彈力將 .(2)輕彈簧和橡皮條：當輕彈簧和橡皮條與其它物體連接時，輕彈簧或橡皮條的彈力 .不能發(fā)生突變合外力合外力速度突變?yōu)?自測自測1如圖1，A、B、C三個小球質量均為m，A、B之間用一根沒

2、有彈性的輕質細繩連在一起，B、C之間用輕彈簧拴接，整個系統(tǒng)用細線懸掛在天花板上并且處于靜止狀態(tài).現(xiàn)將A上面的細線剪斷，使A的上端失去拉力，則在剪斷細線的瞬間，A、B、C三個小球的加速度分別是A.1.5g，1.5g，0 B.g，2g，0C.g，g，g D.g，g，0圖1解析解析剪斷細線前，由平衡條件可知，A上端的細線的拉力為3mg，A、B之間細繩的拉力為2mg，輕彈簧的拉力為mg.在剪斷細線的瞬間，輕彈簧中拉力不變，小球C所受合外力為零，所以C的加速度為零；A、B小球被細繩拴在一起，整體受到二者重力和輕彈簧向下的拉力，由牛頓第二定律，3mg2ma，解得a1.5g，選項A正確.二、超重和失重二、超

3、重和失重1.超重(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力) 物體所受重力的現(xiàn)象.(2)產生條件：物體具有 的加速度.2.失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力) 物體所受重力的現(xiàn)象.(2)產生條件：物體具有 的加速度.向下大于向上小于3.完全失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或對豎直懸掛物的拉力) 的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象.(2)產生條件：物體的加速度a ，方向豎直向下.4.實重和視重(1)實重：物體實際所受的重力，它與物體的運動狀態(tài) .(2)視重：當物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或對臺秤的壓力將 物體的重力.此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重.

4、不等于等于0g無關自測自測2關于超重和失重的下列說法中，正確的是A.超重就是物體所受的重力增大了，失重就是物體所受的重力減小了B.物體做自由落體運動時處于完全失重狀態(tài)，所以做自由落體運動的物 體不受重力作用C.物體具有向上的速度時處于超重狀態(tài)，物體具有向下的速度時處于失 重狀態(tài)D.物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力始終存在且不發(fā)生變化答案三、動力學圖象三、動力學圖象1.類型(1)已知圖象分析運動和 情況；(2)已知運動和受力情況分析圖象的形狀.2.用到的相關知識通常要先對物體受力分析求合力，再根據(jù) 求加速度，然后結合運動學公式分析.牛頓第二定律受力自測自測3(2016海南單科5)沿固定斜面下

5、滑的物體受到與斜面平行向上的拉力F的作用，其下滑的速度時間圖線如圖2所示.已知物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為常數(shù)，在05 s，510 s，1015 s內F的大小分別為F1、F2和F3，則圖2A.F1F3C.F1F3 D.F1F3答案研透命題點1.對超重和失重的理解對超重和失重的理解(1)不論超重、失重或完全失重，物體的重力都不變，只是“視重”改變.(2)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產生的物理現(xiàn)象都會完全消失.(3)盡管物體的加速度不是豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會處于超重或失重狀態(tài).(4)盡管整體沒有豎直方向的加速度，但只要物體的一部分具有豎直方向的分加速度，整體也會出現(xiàn)

6、超重或失重狀態(tài).基礎考點自主悟透基礎考點自主悟透2.判斷超重和失重的方法判斷超重和失重的方法從受力的角度判斷當物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時，物塊處于失重狀態(tài)；等于零時，物體處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當物體具有向上的加速度時，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的加速度時，物體處于失重狀態(tài)；向下的加速度等于重力加速度時，物體處于完全失重狀態(tài)從速度變化的角度判斷物體向上加速或向下減速時，超重物體向下加速或向上減速時，失重例例1(多選)一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時間t變化的圖線如圖3所示，以豎直向上為a的正方向，則人對地板的壓力A.t2 s時最

7、大 B.t2 s時最小C.t8.5 s時最大 D.t8.5 s時最小圖3解析解析人乘電梯向上運動，規(guī)定向上為正方向，人受到重力和支持力兩個力的作用，則有Fmgma，即Fmgma，根據(jù)牛頓第三定律知，人對地板的壓力大小等于支持力的大小，將對應時刻的加速度(包含正負號)代入上式，可得選項A、D正確，B、C錯誤.變式變式1廣州塔，昵稱小蠻腰，總高度達600米，游客乘坐觀光電梯大約一分鐘就可以到達觀光平臺.若電梯簡化成只受重力與繩索拉力，已知電梯在t0時由靜止開始上升，at圖象如圖4所示.則下列相關說法正確的是A.t4.5 s時，電梯處于失重狀態(tài)B.555 s時間內，繩索拉力最小C.t59.5 s時，

8、電梯處于超重狀態(tài)D.t60 s時，電梯速度恰好為零圖4解析解析利用at圖象可判斷：t4.5 s時，電梯有向上的加速度，電梯處于超重狀態(tài)，則A錯誤；05 s時間內，電梯處于超重狀態(tài)，拉力重力，555 s時間內，電梯處于勻速上升過程，拉力重力，5560 s時間內，電梯處于失重狀態(tài)，拉力M，有x1x2B.若msin ，有x1x2D.若sin ，有x1x2圖13解析解析在水平面上滑動時，對整體，根據(jù)牛頓第二定律，有F(mM)g(mM)a1隔離物塊A，根據(jù)牛頓第二定律，有FTmgma1聯(lián)立解得FT在斜面上滑動時，對整體，根據(jù)牛頓第二定律，有F(mM)gsin (mM)a2隔離物塊A，根據(jù)牛頓第二定律，有

9、FTmgsin ma2聯(lián)立解得FT比較可知，彈簧彈力相等，與動摩擦因數(shù)和斜面的傾角無關，故A、B正確，C、D錯誤.變式變式6(多選)如圖14所示，傾角為的斜面放在粗糙的水平地面上，現(xiàn)有一帶固定支架的滑塊m正沿斜面加速下滑.支架上用細線懸掛的小球達到穩(wěn)定(與滑塊相對靜止)后，懸線的方向與豎直方向的夾角也為，斜面體始終保持靜止，則下列說法正確的是A.斜面光滑B.斜面粗糙C.達到穩(wěn)定狀態(tài)后，地面對斜面體的摩擦力水平向左D.達到穩(wěn)定狀態(tài)后，地面對斜面體的摩擦力水平向右圖14解析解析隔離小球，可知小球的加速度方向為沿斜面向下，大小為gsin ，對支架系統(tǒng)進行分析，只有斜面光滑，支架系統(tǒng)的加速度才是gsi

10、n ，所以A正確，B錯誤.將支架系統(tǒng)和斜面看成一個整體，因為整體具有沿斜面向下的加速度，故地面對斜面體的摩擦力水平向左，C正確，D錯誤.故選A、C.課時作業(yè)1.在兒童蹦極游戲中，拴在腰間左右兩側的是彈性極好的橡皮繩，質量為m的小明如圖1所示靜止懸掛時，兩橡皮繩的拉力大小均恰為mg.若此時小明左側橡皮繩斷裂，則小明A.加速度為零，速度為零B.加速度ag，沿原斷裂橡皮繩的方向斜向下C.加速度ag，沿未斷裂橡皮繩的方向斜向上D.加速度ag，方向豎直向下雙基鞏固練雙基鞏固練123456789101112答案解析圖1解析解析根據(jù)題意，腰間左右兩側的橡皮繩的彈力等于重力.小明左側橡皮繩斷裂，則小明此時所受

11、合力方向沿原斷裂橡皮繩的方向斜向下，大小等于mg，所以小明的加速度ag，沿原斷裂橡皮繩的方向斜向下，選項B正確.1234567891011122.兩個質量分別為m1、 m2的物體A和B緊靠在一起放在光滑水平桌面上， 如圖2所示， 如果它們分別受到水平推力2F和F， 則A、 B之間彈力的大小為123456789101112圖2答案解析3.電梯在t0時由靜止開始上升，運動的at圖象如圖3所示(選取向上為正)，電梯內乘客的質量m050 kg，重力加速度g取10 m/s2，下列說法正確的是A.第9 s內乘客處于失重狀態(tài)B.18 s內乘客處于平衡狀態(tài)C.第2 s內乘客對電梯的壓力大小為550 ND.第9

12、 s內電梯速度的增加量為1 m/s123456789101112答案圖34.(多選)如圖4甲所示，質量為m2 kg的物塊靜止放置在粗糙水平地面O處，物塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)0.5，在水平拉力F作用下物塊由靜止開始沿水平地面向右運動，經過一段時間后，物塊回到出發(fā)點O處，取水平向右為速度的正方向，物塊運動過程中其速度v隨時間t變化規(guī)律如圖乙所示，重力加速度g取10 m/s2，則A.物塊經過4 s回到出發(fā)點B.物塊運動到第3 s時改變水平拉力的方向C.3.5 s時刻水平力F的大小為4 ND.4.5 s時刻水平力F的大小為16 N答案123456789101112圖45.如圖5所示，質量為m的小球

13、用一水平輕彈簧系住，并用傾角為60的光滑木板AB托住，小球恰好處于靜止狀態(tài)，在木板AB突然向下撤離的瞬間，小球的加速度為A.0B.大小為g，方向豎直向下C.大小為 g，方向垂直木板向下D.大小為2g，方向垂直木板向下123456789101112圖5解析解析撤離木板AB瞬間，木板對小球的支持力消失，而小球所受重力和彈力不變，且二力的合力與原支持力等大反向.6.(多選)(2017河北保定一模)如圖6所示，一質量M3 kg、傾角為45的斜面體放在光滑水平地面上，斜面體上有一質量為m1 kg的光滑楔形物體.用一水平向左的恒力F作用在斜面體上，系統(tǒng)恰好保持相對靜止地向左運動.重力加速度為g10 m/s

14、2，下列判斷正確的是A.系統(tǒng)做勻速直線運動B.F40 NC.斜面體對楔形物體的作用力大小為5 ND.增大力F，楔形物體將相對斜面體沿斜面向上運動123456789101112圖6123456789101112解析解析對整體受力分析如圖甲所示，由牛頓第二定律有F(Mm)a，對楔形物體受力分析如圖乙所示，由牛頓第二定律有mgtan 45ma，可得F40 N，a10 m/s2，A錯，B對.外力F增大，則斜面體加速度增加，楔形物體不能獲得那么大的加速度，將會相對斜面體沿斜面上滑，D對.1234567891011127.如圖7所示，質量分別為m1、m2的兩個物體通過輕彈簧連接，在力F的作用下一起沿水平方

15、向做勻加速直線運動(m1在光滑地面上，m2在空中).已知力F與水平方向的夾角為.則m1的加速度大小為答案解析圖78.(2014北京理綜18)應用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學習更加有趣和深入.例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運動，直至將物體拋出.對此現(xiàn)象分析正確的是A.手托物體向上運動的過程中，物體始終處于超重狀態(tài)B.手托物體向上運動的過程中，物體始終處于失重狀態(tài)C.在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度D.在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度123456789101112答案解析解析解析手托物體拋出的過程，必有一段加速過程，其后可以減速，可以勻速，當手和物

16、體勻速運動時，物體既不超重也不失重；當手和物體減速運動時，物體處于失重狀態(tài)，選項A錯誤；物體從靜止到運動，必有一段加速過程，此過程物體處于超重狀態(tài)，選項B錯誤；當物體離開手的瞬間，物體只受重力，此時物體的加速度等于重力加速度，選項C錯誤；手和物體分離之前速度相同，分離之后手速度的變化量比物體速度的變化量大，物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度，所以選項D正確.1234567891011129.(2018湖南懷化質檢)如圖8所示，A、B、C三球質量均為m，輕質彈簧一端固定在斜面頂端、另一端與A球相連，A、B間固定一個輕桿，B、C間由一輕質細線連接.傾角為的光滑斜面固定在地面上，彈簧、輕桿與

17、細線均平行于斜面，初始系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)，細線被燒斷的瞬間，下列說法正確的是A.A球受力情況未變，加速度為零B.C球的加速度沿斜面向下，大小為gC.A、B之間桿的拉力大小為2mgsin D.A、B兩個小球的加速度均沿斜面向上，大小均為 gsin 123456789101112圖8解析解析細線被燒斷的瞬間，以A、B整體為研究對象，彈簧彈力不變，細線拉力突變?yōu)?，合力不為0，加速度不為0，故A錯誤；對球C，由牛頓第二定律得：mgsin ma，解得：agsin ，方向沿斜面向下，故B錯誤；以A、B、C組成的系統(tǒng)為研究對象，燒斷細線前，A、B、C靜止，處于平衡狀態(tài)，合力為零，彈簧的彈力F3mgsin ，

18、燒斷細線的瞬間，由于彈簧彈力不能突變，彈簧彈力不變，以A、B整體為研究對象，由牛頓第二定律得：3mgsin 2mgsin 2ma，則A、B的加速度a gsin ，故D正確；12345678910111210.(多選)如圖9所示，在豎直平面內，A和B是兩個相同的輕彈簧，C是橡皮筋，它們三者間的夾角均為120，已知A、B對小球的作用力均為F，此時小球平衡，C處于拉直狀態(tài)，已知當?shù)刂亓铀俣葹間.則剪斷橡皮筋的瞬間，小球的加速度可能為圖9123456789101112解析解析由于橡皮筋C只能提供向下的拉力，所以輕彈簧A和B對小球的作用力一定是拉力.可能有兩種情況：(1)橡皮筋可能被拉伸，設拉力為FT

19、，由平衡條件可知，2Fcos 60mgFT，解得橡皮筋拉力FTFmg.剪斷橡皮筋的瞬間，小球所受合外力等于橡皮筋拉力FTFmg，方向豎直向上，由牛頓第二定律，F(xiàn)合ma，解得小球的加速度a g，選項B正確；(2)橡皮筋可能沒有發(fā)生形變，拉力為零，則剪斷橡皮筋的瞬間，小球的加速度為零，選項C正確.12345678910111211.如圖10甲所示，在傾角為30的足夠長的光滑斜面上，有一質量為m的物體，受到沿斜面方向的力F作用，力F按圖乙所示規(guī)律變化(圖中縱坐標是F與mg的比值，力沿斜面向上為正).則物體運動的速度v隨時間t變化的規(guī)律是(物體初速度為零，重力加速度取10 m/s2)圖10123456

20、78910111212345678910111212.(2018四川德陽模擬)如圖11甲所示，長木板B固定在光滑水平面上，可看做質點的物體A靜止疊放在B的最左端.現(xiàn)用F6 N的水平力向右拉物體A，經過5 s物體A運動到B的最右端，其vt圖象如圖乙所示.已知A、B的質量分別為1 kg、4 kg，A、B間的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，g取10 m/s2.(1)求物體A、B間的動摩擦因數(shù)；答案答案0.4123456789101112圖11以A為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得FmAgmAaA123456789101112(2)若B不固定，求A運動到B的最右端所用的時間.設A運動到B的最右端所用的時間為t，123456789101112答案解析