牛顿运动定律的10种典型例题.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2018/3/1,2021,#,1,2021,例,1.,如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是（,）,A.,小球刚接触弹簧瞬间速度最大,B.,从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上,C.,从小球接触弹簧到达最低点，小球的速度先增大后减小,D.,从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大,1.,力和运动的关系,加速度与力有直接关系，速度与力没有直接关系。,速度如何变化需分析加速度方向与速度方向之间的关系,:,加速度与速度同向时，速度增加；反之减小。在加速度为零时，速度有极值。,2,2021,例,2.,一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力，以下关于喷气方向的描述中正确的是（,）,A.,探测器加速运动时，沿直线向后喷气,B.,探测器加速运动时，竖直向下喷气,C.,探测器匀速运动时，竖直向下喷气,D.,探测器匀速运动时，不需要喷气,1.,力和运动的关系,3,2021,例,3,、如图所示，电梯与水平面夹角为,30,0,当电梯加速向上运动时，人对梯面压力是其重力的,6/5,，则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍？,1.,力和运动的关系,牛顿第二定律的矢量性,30,0,mg,图,1,4,2021,（,1,）若合外力变为零，加速度也立即变为零（加速度可以突变）。,（,2,）中学物理中的“绳”和“线”，一般都是理想化模型，具有如下几个特性：,轻，即绳（或线）的质量和重力均可视为零。由此特点可知，,同一根绳（或线）的两端及其中间各点的张力大小相等。,软，即绳（或线）只能受拉力，不能承受压力（因绳能弯曲）。由此特点可知，,绳与其他物体相互作用力的方向是沿着绳子且背离受力物体的方向,。,不可伸长：即无论绳子所受拉力多大，绳子的长度不变。由此特点知，,绳子中的张力可以突变。,（,3,）中学物理中的“弹簧”和“橡皮绳”，也是理想化模型，具有如下几个特性：,轻：即弹簧（或橡皮绳）的质量和重力均可视为零。由此特点可知，,同一弹簧的两端及其中间各点的弹力大小相等。,弹簧既能受拉力，也能受压力（沿弹簧的轴线）；橡皮绳只能受拉力，不能承受压力（因橡皮绳能弯曲）。,由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，发生形变需要一段时间，所以,弹簧和橡皮绳中的弹力不能突变,。但是，当弹簧和橡皮绳被,剪断时，它们所受的弹力立即消失。,2.,力和加速度的瞬时对应关系,5,2021,例,4.,如图所示，竖直光滑杆上套有一个小球和两根弹簧，两弹簧的一端各与小球相连，另一端分别用销钉,M,N,固定于杆上，小球处于静止状态，设拔去销钉,M,瞬间，小球加速度的大小为,12m/s,2,。若不拔去销钉,M,而拔去销钉,N,瞬间，小球的加速度可能是（,）,A.22m/s,2,，竖直向上,B.22m/s,2,，竖直向下,C.2m/s,2,，竖直向上,D.2m/s,2,，竖直向下,2.,力和加速度的瞬时对应关系,6,2021,例,5.,如图,2,（,a,）所示，一质量为,m,的物体系于长度分别为,L,1,、,L,2,的两根细线上，,L,1,的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，,L,2,水平拉直，物体处于平衡状态。现将,L,2,线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。,2.,力和加速度的瞬时对应关系,L,1,L,2,图,2(a),7,2021,（,l,）下面是某同学对该题的一种解法：,分析与解：设,L,1,线上拉力为,T,1,，,L,2,线上拉力为,T,2,，,重力为,mg,，物体在三力作用下保持平衡,有,T,1,cos,mg,，,T,1,sin,T,2,，,T,2,mgtan,剪断线的瞬间，,T,2,突然消失，物体即在,T,2,反方向获得加速度。因为,mg tan,ma,，所以加速度,a,g tan,，方向在,T,2,反方向。,你认为这个结果正确吗？请对该解法作出评价并说明理由。,（,2,）若将图,2(a),中的细线,L,1,改为长度相同、质量不计的轻弹簧，如图,2(b),所示，其他条件不变，求解的步骤和结果与（,l,）完全相同，即,a,g tan,，你认为这个结果正确吗？请说明理由。,L,1,L,2,图,2(a),8,2021,例,6.,某型航空导弹质量为,M,，从离地面,H,高处水平飞行的战斗机上水平发射，初速度为,v,0,，发射之后助推火箭便给导弹以恒定的水平推力,F,作用使其加速，不计空气阻力和导弹质量的改变，下列说法正确的有（,）,A.,推力,F,越大，导弹在空中飞行的时间越长,B.,不论推力,F,多大，导弹在空中飞行的时间一定,C.,推力,F,越大，导弹的射程越大,D.,不论推力,F,多大，导弹的射程一定,3.,力的独立作用原理,9,2021,当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度（力的独立作用原理），而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。那个方向的力就产生那个方向的加速度。,例,7,、如图所示，一个劈形物体,M,放在固定的斜面上，上表面水平，在水平面上放有光滑小球,m,，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是：,A,沿斜面向下的直线,B,抛物线,C,竖直向下的直线,D.,无规则的曲线。,3.,力的独立作用原理,M,m,图,3,10,2021,例,8.,如图所示，质量为,2m,的物块,A,，与水平地面的摩擦不计，质量为,m,的物块,B,与地面的摩擦因数为，在已知水平推力,F,的作用下，A,、,B,做加速运动，则,A,和,B,之间的作用力为,_,。,此类问题，在高考中只限于两个物体的加速度相同的情况。通常是对两个物体组成的整体运用牛顿第二定律求出整体的加速度，然后用隔离法求出物体间的相互作用力,4.,连结体问题,(,整体法与隔离法,),11,2021,例,9,、一人在井下站在吊台上，用如图,4,所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。吊台的质量,m=15kg,人的质量为,M=55kg,起动时吊台向上的加速度是,a=0.2m/s,2,求这时人对吊台的压力。,(g=9.8m/s,2,)(200N,，方向竖直向下,),4.,连结体问题,(,整体法与隔离法,),此类问题，在高考中只限于两个物体的加速度相同的情况。通常是对两个物体组成的整体运用牛顿第二定律求出整体的加速度，然后用隔离法求出物体间的相互作用力,图,4,12,2021,例,10.,如图所示，质量为,M,的框架放在水平地面上，一个轻质弹簧固定在框架上，下端拴一个质量为,m,的小球，当小球上下振动时，框架始终没有跳起，在框架对地面的压力为零的瞬间，小球加速度大小为（,）,5,.,对系统应用牛顿第二定律,13,2021,例,11,、如图所示，水平粗糙的地面上放置一质量为,M,、倾角为的斜面体，斜面体表面也是粗糙的有一质量为,m,的小滑块以初速度,v,0,由斜面底端滑上斜面上经过时间,t,到达某处速度为零，在小滑块上滑过程中斜面体保持不动。求此过程中水平地面对斜面体的摩擦力与支持力各为多大？,5,.,对系统应用牛顿第二定律,x,y,V,0,M,m,图,17,14,2021,提示：取小滑块与斜面体组成的系统为研究对象，系统受到的外力有重力,(m+M)g/,地面对系统的支持力,N,、静摩擦力,f(,向下,),。建立如图,17,所示的坐标系，对系统在水平方向与竖直方向分别应用牛顿第二定律得：,f=0,mv,0,cos,/t,N,(m+M)g=0,mv,0,sin,/t,所以,，,方向向左；,15,2021,（,1,）定性分析,:,例,12.,如图所示，,A,为电磁铁，,C,为胶木秤盘，电磁铁,A,和秤盘,C,（包括支架）的总质量为,M,，,B,为铁片，质量为,m,，整个装置用轻绳悬挂于,O,点。当电磁铁通电，铁片被吸引上升的过程中，轻绳中拉力,F,的大小为（,）,F=mg,MgF(M+m)g,6.,超重和失重问题,关键是正确判断系统的超重与失重现象，清楚系统的重心位置的变化情况。当系统的重心加速上升时为超重，当系统的重心加速下降时为失重。,16,2021,（,1,）定,量计算,:,例,13.,如图所示，一根弹簧上端固定，下端挂一质量为,m,0,的秤盘，盘中放有质量为,m,的物体，当整个装置静止时，弹簧伸长了,L,，今向下拉盘使弹簧再伸长,L,，然后松手放开，设弹簧总是在弹性范围内，则刚松手时，物体,m,对盘压力等于多少？,6.,超重和失重问题,17,2021,例,14.,一斜面放在水平地面上，倾角,53,0,，一个质量为,0.2kg,的小球用细绳吊在斜面顶端，如图,9,所示。斜面静止时，球紧靠在斜面上，绳与斜面平行，不计斜面与水平面的摩擦，当斜面以,的加速度,10m/s,2,向右运动时，求细绳的拉力及斜面对小球的弹力。,7.,临界问题,18,2021,例,15,、如图所示，细线的一端固定于倾角为,45,0,的光滑楔形滑块,A,的顶端,P,处，细线的另一端拴一质量为,m,的小球。当滑块至少以加速度,a=,向左运动时，小球对滑块的压力等于零，当滑块以,a=2g,的加速度向左运动时，线中拉力,T=,。,7.,临界问题,a,A,P,45,0,19,2021,例,16,、如图，在光滑水平面上放着紧靠在一起的两物体，的质量是的,2,倍，受到向右的恒力,B,=2N,，受到的水平力,A,=(9-2t)N,，,(t,的单位是,s),。从,t,0,开始计时，则：,A,物体在,3s,末时刻的加速度是初始时刻的,5,11,倍；,B,t,s,后,物体做匀加速直线运动；,C,t,4.5s,时,物体的速度为零；,D,t,4.5s,后,的加速度方向相反。,7,临界问题,图,10,20,2021,当,t=4s,时,N=0,，,A,、,B,两物体开始分离，此后,B做匀加速直线运动，而,A,做加速度逐渐减小的加速运动，当,t=4.5s,时,A,物体的加速度为零而速度不为零。,t,4.5s,后,所受合外力反向，即,A,、,B,的加速度方向相反。当,t,s,时，,A,、,B,的加速度均为,。,综上所述，选项,A,、,B,、,D,正确。,21,2021,例,17,、一根劲度系数为,k,质量不计的轻弹簧，上端固定,下端系一质量为,m,的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。如图,7,所示。现让木板由静止开始以加速度,a(a,g),匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。,8.,面接触物体分离的条件及应用,相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。对于面接触的物体，在接触面间弹力变为零时，它们将要分离。抓住相互接触物体分离的这一条件，就可顺利解答相关案例。下面举例说明。,图,7,22,2021,例,18,、如图所示，一个弹簧台秤的秤盘质量和弹簧质量都不计，盘内放一个物体,P,处于静止，,P,的质量,m=12kg,，弹簧的劲度系数,k=300N/m,。现在给,P,施加一个竖直向上的力,F,，使,P,从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在,t=0.2s,内,F,是变力，在,0.2s,以后,F,是恒力，,g=10m/s,2,则,F,的最小值是,，,F,的最大值是,。,8.,面接触物体分离的条件及应用,相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。对于面接触的物体，在接触面间弹力变为零时，它们将要分离。抓住相互接触物体分离的这一条件，就可顺利解答相关案例。下面举例说明。,F,图,8,23,2021,分析与解：因为在,t=0.2s,内,F,是变力，在,t=0.2s,以后,F,是恒力，所以在,t=0.2s,时，,P,离开秤盘。此时,P,受到盘的支持力为零，由于盘和弹簧的质量都不计，所以此时弹簧处于原长。在,0,_,0.2s,这段时间内,P,向上运动的距离：,x=mg/k=0.4m,因为,，所以,P,在这段时间的加速度,当,P,开始运动时拉力最小，此时对物体,P,有,N-mg+F,min,=ma,又因此时,N=mg,，所以有,F,min,=ma=240N.,当,P,与盘分离时拉力,F,最大，,F,max,=m(a+g)=360N.,24,2021,例,19,、一弹簧秤的秤盘质量,m,1,=1.5kg,，盘内放一质量为,m,2,=10,5kg,的物体,P,，弹簧质量不计，其劲度系数为,k=800N/m,，系统处于静止状态，如图,9,所示。现给,P,施加一个竖直向上的力,F,，使,P,从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在最初,0.2s,内,F,是变化的，在,0.2s,后是恒定的，求,F,的最大值和最小值各是多少？（,g=10m/s,2,）,8.,面接触物体分离的条件及应用,相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。对于面接触的物体，在接触面间弹力变为零时，它们将要分离。抓住相互接触物体分离的这一条件，就可顺利解答相关案例。下面举例说明。,F,图,9,25,2021,分析与解：因为在,t=0.2s,内,F,是变力，在,t=0.2s,以后,F,是恒力，所以在,t=0.2s,时，,P,离开秤盘。此时,P,受到盘的支持力为零，由于盘的质量,m,1,=1.5kg,，所以此时弹簧不能处于原长，这与例,2,轻盘不同。设在,0,_,0.2s,这段时间内,P,向上运动的距离为,x,对物体,P,据牛顿第二定律可得：,F+N-m,2,g=m,2,a,对于盘和物体,P,整体应用牛顿第二定律可得：,令,N=0,，并由述二式求得,，而,，所以求得,a=6m/s,2,.,当,P,开始运动时拉力最小，此时对盘和物体,P,整体有,F,min,=(m,1,+m,2,)a=72N.,当,P,与盘分离时拉力,F,最大，,F,max,=m,2,(a+g)=168N.,26,2021,例,20,、如图,18,所示，某工厂用水平传送带传送零件，设两轮子圆心的距离为,S,，传送带与零件间的动摩擦因数为，传送带的速度恒为,V,，在,P,点轻放一质量为,m,的零件，并使被传送到右边的,Q,处。设零件运动的后一段与传送带之间无滑动，则传送所需时间为,，摩擦力对零件做功为,.,9.,传送带有关的问题。,27,2021,例,21,、如图所示，传送带与地面的倾角,=37,从,A,到,B,的长度为,16,，传送带以,v,0,=10m/s,的速度逆时针转动。在传送带上端无初速的放一个质量为,0.5,的物体，它与传送带之间的动摩擦因数,=0.5,，求物体从,A,运动到,B,所需的时间是多少？,(sin37,=0.6,cos37,=0.8),(,注意,:,滑动摩擦力的方向在获得共同速度的瞬间发生了“突变,”a,1,=10m/s,2,第二阶段,a,2,2m/s,2,.,=t,1,t,2,=2s ).,9.,传送带有关的问题。,28,2021,(07,年广东,6),平行板间加如图所示周期变化的电压，重力不计的带电粒子静止在平行板中央，从,t=0,时刻开始将其释放，运动过程无碰板情况，能定性描述粒子运动的速度图象正确的是（,）,10.,图像问题,29,2021,(06,年北京,23),（,18,分）如图,1,所示，真空中相距,d,5cm,的两块平行金属板,A,、,B,与电源连接（图中未画出），其中,B,板接地（电势为零），,A,板电势变化的规律如图,2,所示。,将一个质量,m=2.0,10 kg,，电量,q,+1.6,10,-19,C,的带电粒子从紧临,B,板处释放，不计重力。求,（,1,）在,t,0,时刻释放该带电粒子，释放瞬间粒子加速度；,（,2,）若,A,板电势变化周期,T,1.0,10,-5,s,，在,t,0,时将带电粒子从紧临,B,板处无初速释放，粒子达到,A,板时动量大小；,（,3,）,A,板电势变化频率多大时，在,t,T/4,到,t,T/2,时间内从紧临,B,板处无初速释放该带电粒子，粒子不能到达,A,板。,10.,图像问题,30,2021,(11,年安徽,20,）,20,如图（,a,）所示，两平行正对的金属板,A,、,B,间加有如图（,b,）所示的交变电压，一重力可忽略不计的带正电粒子被固定在两板的正中间,P,处。若在,t,0,时刻释放该粒子，粒子会时而向,A,板运动，时而向,B,板运动，并最终打在,A,板上。则,t,0,可能属于的时间段是,。,10.,图像问题,31,2021,(2010,江苏,15),制备纳米薄膜装置的工作电极可简化为真空中间距为,d,的两平行极板，如图甲所示，加在极板,A,、,B,间的电压,作周期性变化，其正向电压为,U,0,，反向电压为,-kU,0,，,电压变化的周期为,2r,，如图乙所示。在,t=0,时，极板,B,附近的一个电子，质量为,m,、电荷量为,e,，受电场作用由静止开始运动。若整个运动过程中，电子未碰到极板,A,，且不考虑重力作用。,（,1,）若,K=5/4,，电子在,0,2r,时间内不能到达极板,A,，求,d,应满足的条件；,（,2,）若电子在,0,2r,时间未碰到极板,B,，求此运动过程中电子速度,随时间,t,变化的关系；,（,3,）若电子在第,N,个周期内的位移为零，求,k,的值。,9.,传送带有关的问题。,32,2021,