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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载专题 3 牛顿运动定律的应用 一 导学目标 1. 把握超重、失重概念,会分析有关超重、失重问题 中的瞬时对应关系 .3. 学会分析临界与极值问题考点一 超重与失重 考点解读 1超重与失重的概念.2. 学会分析牛顿其次定律定义超重失重完全失重物体对支持物的压物体对支持物的压物体对支持物的压力 或对悬挂物的拉力 或对悬挂物的拉力 或对悬挂物的拉力_ 物体所受力_ 物体所受力 等于 _的产生重力的现象重力的现象状态物体有向 _的物体有向 _的a_,方向竖条件加速度加速度直向 _ 视重Fm gaFm g_F_ 2. 超重与失重的懂得
2、 1 当显现超重、失重时,物体的重力并没变化2 物体处于超重状态仍是失重状态,只取决于加速度方向向上仍是向下,而与速度方向 无关3 物体超重或失重的大小是 ma. 4 当物体处于完全失重状态时,平常一切由于重力产生的物理现象都会完全消逝,如单 摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力,液柱不再产生向下的压强等典例剖析名师归纳总结 例 1 在电梯内的地板上,竖直放置一根轻质弹簧,弹簧上端固定一个质量为m的物体当第 1 页,共 10 页电梯静止时,弹簧被压缩了x；当电梯运动时,弹簧又被连续压缩了x 10. 就电梯运动的情况可能是 A以大小为11 10g 的加速度加速上升B以大小为1 10g 的加
3、速度减速上升C以大小为1 10g 的加速度加速下降D以大小为1 10g 的加速度减速下降方法突破高考中对超重和失重的考查多为定性分析题,一类是分析生活中的一些现象；- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载另一类是台秤上放物体或测力计下悬挂物体,确定示数的变化 分析这些问题时应留意以下三方面思维误区：1 认为超重、失重取决于物体运动的速度方向,向上就超重,向下就失重 2 认为物体发生超重、失重时,物体的重力发生了变化3 对系统的超重、失重考虑不全面,只留意运动物体的受力情形而忽视四周物体的受力情形跟踪训练 1 2022 浙江理综14 如图1
4、 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 以下说法正确选项 图 1A在上升和下降过程中A对 B 的压力肯定为零B上升过程中A 对 B 的压力大于A 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 物体受到的重力考点二瞬时问题考点解读牛顿其次定律的表达式为Fma,其核心是加速度与合外力的瞬时对应关系,瞬时对应关系是指物体受到外力作用的同时产生加速度,外力恒定, 加速度也恒定,外力变化,加速度也立刻变化, 外力消逝, 加速度也立刻消逝题目中常相伴一些如“ 瞬时” 、“ 突然” 、“ 猛地” 等词语典例剖析例
5、2 如图 2 所示,质量为 m的小球用水平轻弹簧系住,并用倾角为30 的光滑木板 AB托住,小球恰好处于静止状态当木板 AB突然向下撤离的瞬时,小球的加速度大小为 2 3 3A0 B. 3 gCgD. 3g方法突破 分析物体在某一时刻的瞬时加速度,关键是分析物体在瞬时前后的受力情形及运 图 2动状态,再由牛顿其次定律求出瞬时加速度此类问题应留意两种模型的建立1 中学物理中的“ 线” 和“ 绳” 是抱负化模型,具有以下几个特性：轻：其质量和重力均可视为等于零,且一根绳 或线 中各点的张力大小相等,其方向总是沿绳且背离受力物体的方向不行伸长：即无论绳受力多大,绳的长度不变,由此特点可知,绳中的张力
6、可以突变 刚性杆、 绳 线 和接触面都可以认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体, 如剪断 或脱离 后,其中弹力立刻消逝,不需要形变复原时间,一般题目中所给杆、细线和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型来处理2 中学物理中的“ 弹簧” 和“ 橡皮绳” 也是抱负化模型,具有以下几个特性：轻：其质量和重力均可视为等于零,同一弹簧两端及其中间各点的弹力大小相等弹簧既能承受拉力,也能承担压力；橡皮绳只能承担拉力,不能承担压力由于弹簧和橡皮绳受力时,复原形变需要一段时间,所以弹簧和橡皮绳中的力不能突变名师归纳总结 跟踪训练 2 “ 儿童蹦极” 中, 拴在腰间左右两侧的是弹性极好图 3第 2 页,共
7、10 页的橡皮绳质量为m的小明如图3 静止悬挂时,两橡皮绳的拉力大小均恰为mg,如此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂,就小明此时 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载A速度为零B加速度 a g,沿原断裂橡皮绳的方向斜向下C加速度 a g,沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D加速度 ag,方向竖直向下考点三 传送带问题考点解读传送带问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题1 水平传送带问题：求解的关键在于对物体所受的摩擦力进行正确的分析判定判定摩擦力时要留意比较物体的运动速度与传送带的速度,也就是分析物体在运动位移 x 对地 的过程中速度是否和传送带速
8、度相等物体的速度与传送带速度相等的时刻就是物体所受摩擦力发生突变的时刻,这样就可以确定物体运动的特点和规律,然后依据相应规律进行求解2 倾斜传送带问题：求解的关键在于仔细分析物体与传送带的相对运动情形,从而确定是否受到滑动摩擦力作用假如受到滑动摩擦力作用应进一步确定其大小和方向,然后根据物体的受力情形确定物体的运动情形当物体速度与传送带速度相等时,物体所受的摩擦力有可能发生突变典例剖析例 3 如图 4 所示,倾角为37 ,长为l 16 m 的传送带,转动速度为v 一 10 m/s ,动摩擦因数 0.5 ,在传送带顶端A 处无初速度地释放图 4个质量为m0.5 kg的物体已知sin 37 0.6
9、 ,cos 37 0.8 ,g10 m/s2. 求：1 传送带顺时针转动时,物体从顶端 A 滑究竟端 B 的时间；2 传送带逆时针转动时,物体从顶端 A 滑究竟端 B 的时间方法突破 分析处理传送带问题时需要特殊留意两点：一是对物体在初态时所受滑动摩擦力的方向的分析；二是对物体在达到传送带的速度时摩擦力的有无及方向的分析例 4 如图 5 甲所示,水平传送带长L6 m,两个传送皮带轮的半径都是R0.25 m 现有一可视为质点的小物体以水平速度v0 滑上传送带设皮带轮沿顺时针方向匀速转动,当转动的角速度为 时,物体离开传送带B端后在空中运动的水平距离为s. 如皮带轮以不同角速度重复上述转动,而小物
10、体滑上传送带的初速度v0 始终保持不变,就可得到一些对应的 值和 s 值把这些对应的值在平面直角坐标系中标出并连接起来,就得到了图名师归纳总结 乙中实线所示的s 图象 g 取 10 m/s2 第 3 页,共 10 页1 小明同学在讨论了图甲的装置和图乙的图象后作出了以下判定：当 28 rad/s时,小物体从皮带轮的A 端运动到 B 端的过程中做什么运动只写结论,不需要分析缘由 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载2 求小物体的初速度 v0 及它与传送带间的动摩擦因数 . 3 求 B端距地面的高度 h. 图 5 跟踪训练 3 如图 6
11、所示,传送带的水平部分 ab 2 m,斜面部分 bc 4 m,bc 与水平面的夹角 37 . 一个小物体 A与传送带的动摩擦因数 0.25 ,传送带沿图示的方向运动,速率 v2 m/s. 如把物体 A轻放到 a 处,它将被传送带送到 c 点,且物体 A不会脱离传送带求物体 A 从 a 点被传送到 c 点所用的时间 已知： sin 37 0.6 ,cos 37 0.8 ,g10 m/s 2 图 6 7. 用极限法分析临界问题例 5 如图 7 所示,质量为m1 kg 的物块放在倾角为 37 的斜面体上,斜面质量为 M2 kg,斜面与物块间的动摩擦因数为 0.2 ,图 7地面光滑现对斜面体施一水平推
12、力 F,要使物块 m相对斜面静止,试确定推力 F 的取值范畴 g 10 m/s 2 方法提炼 巧用极限法分析解决临界问题在利用牛顿其次定律解决动力学问题的过程中,当物体的加速度不同时,物体有可能处于不同的运动状态,当题中显现“ 最大” 、“ 最小” 、“ 刚好” 等词语时,往往会有临界现象,此时要用极限法,看物体加速度不同时,会有哪些现象发生,找出临界点,求出临界条件 临界问题一般都具有肯定的隐藏性,审题时应尽量仍原物理情境,利用变化的观点分析物体的运动规律,利用极限法确定临界点,抓住临界状态的特点,找到正确的解题方向跟踪训练 4 一弹簧一端固定在倾角为37 的光滑斜面的底端,另图 8一端拴住
13、质量为m14 kg 的物块 P,Q为一重物,已知Q的质量为 m28 kg ,弹簧的质量不计,劲度系数k600 N/m ,系统处于静止,如图8 所示现给Q施加一个方向沿斜面对上的力F,使它从静止开头沿斜面对上做匀加速运动,已知在前0.2 s 时间内, F 为变力, 0.2 s 以后,名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - F 为恒力,求：力学习好资料欢迎下载2 F的最大值与最小值 sin 37 0.6 ,g10 m/sA组 超重与失重1用力传感器悬挂一钩码,一段时间后, 钩码在拉力作用下沿竖直方向由静止开头运动如图 9 所
14、示中实线是传感器记录的拉力大小变化情形,就 图 9 A钩码的重力约为4 N A、D,失重状态的是B、CB钩码的重力约为2 N CA、B、C、D四段图线中,钩码处于超重状态的是DA、B、C、D四段图线中,钩码处于超重状态的是A、B,失重状态的是C、D2如图 10 图 10 是我国“ 美男子” 长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情形宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重与失重的考查,以下说法正确选项 A火箭加速上升时,宇航员处于失重状态B飞船加速下落时,宇航员处于失重状态C飞船落地前减速,宇航员对座椅的压力大于其重力D火箭上升的加速度逐步减小时,宇航员对座椅的压力小于其重力B组 瞬时问题3如
15、图 11 所示, A、B 两木块间连一轻质弹簧,A、B 质量相等,一起静止地放在一块光滑木板上,如将此木板突然抽去,在此瞬时, A、B 两木块的加速度分别是 图 11AaA0,aB 2gBaAg,aBgCaA0,aB 0 D aAg,aB2g名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载4如图 12 所示,质量为 m的球与弹簧和水平细线相连,、的另一端分别固定于P、 Q. 球静止时,中拉力大小为F1,中图 12a拉力大小为F2,当仅剪断、中的一根的瞬时时,球的加速度应是 电A如断,就ag,方向竖直向下B如断
16、,就aF2 m,方向水平向左C如断,就aF1 m,方向沿的延长线D如断,就ag,方向竖直向上C组传送带问题5如图 13 所示,绷紧的传送带与水平面的夹角 30 ,皮带在动机的带动下,始终保持以v02 m/s 的速率运行现把一质量为 m10 kg 的工件 可视为质点 轻轻放在皮带的底端,经时间 图 13 1.9 s ,工件被传送到 h1.5 m 的高处, g 取 10 m/s 2. 求工件与皮带间的动摩擦因数6传送带在工农业生产中有着广泛的应用,如图 14 所示就是利 用传送带将货物“ 搬运” 到大卡车上的示意图已知传送带 的 AB段长为 L1,与水平面间夹角为 ,BC段水平且长为 L2. 图
17、14 现将货物轻放在传送带 A端,货物与传送带间的动摩擦因数为 ,且 tan . 当货物 C点时,恰好与传送带保持相对静止 假设货物经过 B 点瞬时速度 到达传送带水平部分的大小不变,且不脱离传送带一、挑选题1如图 1 所示, 求传送带匀速运动的速度是多少？课时规范训练 限时： 60 分钟 图 1 一人站在电梯中的体重计上,随电梯一起运动 以下各种情形中,体重计的示数最大的是 A电梯匀减速上升,加速度的大小为1.0 m/s2B电梯匀加速上升,加速度的大小为1.0 m/s2C电梯匀减速下降,加速度的大小为0.5 m/s2D电梯匀加速下降,加速度的大小为0.5 m/s22如图 2 所示,一个箱子中
18、放有一物体已知静止时物体对下底面的压图 2名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 10 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载力等于物体的重力,且物体与箱子上底面刚好接触现将箱子以初速 度 v0竖直向上抛出,已知箱子所受空气阻力与箱子运动的速率成正 比,且箱子运动过程中始终保持图示姿势就以下说法正确选项 A上升过程中,物体对箱子的下底面有压力,且压力越来越小 B上升过程中,物体对箱子的上底面有压力,且压力越来越大 C下降过程中,物体对箱子的下底面有压力,且压力可能越来越大 D下降过程中,物体对箱子的上底面有压力,且压力可能越来越小 3如图 3
19、所示,倾角为 的传送带沿逆时针方向以加速度 a 加速 转动时,小物体 A 与传送带相对静止, 重力加速度为 g. 就 A只有 agsin , A 才受沿传送带向上的静摩擦力作用 B只有 a2d,木板与轮子间的动摩擦因数均为 0.16 ,就木板的重心恰好运动到 O1 轮正上方所需要的时间是 图 5 A1 s B 0.5 s C1.5 s D条件不足,无法判定6在静止的升降机中有一天平,将天平左边放物体,右边放砝码,调至平稳,就以下说法名师归纳总结 中正确选项 假如升降机匀加速上升,就天平仍保持平稳第 7 页,共 10 页假如升降机匀加速上升,就天平右倾- - - - - - -精选学习资料 -
20、- - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载假如升降机匀加速下降,就天平左倾 假如升降机匀减速下降,就天平仍保持平稳 A B C D 7如图 6 所示,一足够长的木板静止在光滑水平面上,一物块静 止在木板上,木板与物块间粗糙现用水平力向右拉木板,当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时,撤掉拉力,图 6此后木板和物块相对于水平面的运动情形为 A物块先向左运动,再向右运动 B物块向左运动,速度逐步变小,直到为零 C木板向右运动,速度逐步变小,直到做匀速运动 D木板和物块的速度都逐步变小,直到为零 8. 传送机的皮带与水平方向的夹角为 ,如图 7 所示,将质量为 m的 物体放在皮带传送
21、机上,随皮带一起向下以加速度 a agsin 匀 加速直线运动,就 图 7A小物体受到的静摩擦力的方向肯定沿皮带向上 B小物体受到的静摩擦力的方向肯定沿皮带向下C小物块受到的静摩擦力的大小可能等于mgsin D小物块受到的静摩擦力的大小可能等于零 9在升降电梯内的地面上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示数为50 kg. 电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发觉体重计示数如图8 所示,在这段图 8时间内以下说法中正确选项 A晓敏同学所受的重力变小了 B晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力 C电梯肯定在竖直向下运动 D电梯的加速度大小为 g/5 ,方向肯定竖直向下 二、非
22、挑选题 10传送带以恒定速度 v4 m/s 顺时针运行,传送带与水平面的夹 角 37 . 现将质量 m2 kg 的小物品轻放在其底端 小物品可看 成 质点 ,平台上的人通过一根轻绳用恒力 F20 N 拉小物品,经 图 9过一段时间物品被拉到离地面高为 H1.8 m 的平台上,如图 9 所示已知物品与传送带之间的动摩擦因数 0.5 ,设最大静摩擦力等于滑动摩擦力, g 取 10 m/s 2,已知 sin 37 0.6 ,cos 37 0.8. 问：1 物品从传送带底端运动到平台上所用的时间是多少？2 如在物品与传送带达到同速瞬时撤去恒力F,求物品仍需多少时间离开传送带？名师归纳总结 11如图 1
23、0 甲所示,质量为m1 kg 的物体置于倾角为 37 的固定斜面上 斜面足够第 8 页,共 10 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载长 ,对物体施加平行于斜面对上的恒力 F,作用时间 t 11 s 时撤去拉力,物体运动的部分 vt 图象如图乙所示,取g10 m/s2. 试求：乙甲图 10 1 物体与斜面间的动摩擦因数和拉力F 的大小；v t 图象补画完整,要2 t 6 s 时物体的速度,并在图乙上将t 6 s 内物体运动的求标明有关数据复习讲义 课堂探究例 1 D 0.2 31.25 m 跟踪训练 1 A 例 2 B 跟踪训练 2
24、 AB 例 3 14 s 22 s 例 4 1 正确匀加速运动25 m/s 跟踪训练 3 2.4 s 例 5 14.3 N F33.6 N跟踪训练 4 最大值 72 N ,最小值 36 N 分组训练 1AC 2.BC 3.A 4.AB 3 5. 2 2 gcos gsin L12 gL2 6.课时规范训练 1B 2C 3B 4AC 5C 6C 7C 8.BC 9D 名师归纳总结 10 11 s 22 2 s v20 m/s. 设再经过t2速度第 9 页,共 10 页11 1 F30 N 0.5 2 见解析解析 2加速上滑的时间t11 s ,撤去拉力时的速度为- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习好资料 欢迎下载减至 0. 由 0 va2t 2得 t 2 2 s. 在最高点时,因 mgsin 37 mgcos 37 ,故物体将沿斜面加速 下滑,设加速度大小为 a3. 据牛顿其次定律得 mgsin 37 mgcos 37 ma3 2 再经过 3 s 物体的速度大小为 6 m/s ,方向沿斜 解得 a32 m/s面对下,补画完整后的图线及有关数据如下列图名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 10 页