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1、牛頓運動定律及其綜合應用
一、考點突破
知識點
考綱要求
題型
分值
牛頓運動定律
牛頓運動定律
牛頓運動定律的應用
超重和失重
選擇題
實驗題
解答題
6~18分
二、重難點提示
重難點:力與運動的關系、應用牛頓運動定律解決問題。
【要點詮釋】
一、牛頓第二定律的四性
性質
內容
瞬時性
力與加速度同時產(chǎn)生、同時消失、同時變化
同體性
在公式F=ma中,m、F、a都是同一研究對象在同一時刻對應的物理量
矢量性
加速度與合力方向相同
獨立性
當物體受幾個力的作用時,每一個力分別產(chǎn)生的加速度只與此力有關,與其他力無關
2、;物體的加速度等于所有分力產(chǎn)生的加速度的矢量和
二、超重與失重
1. 物體具有向上的加速度(或具有向上的加速度分量)時處于超重狀態(tài),此時物體重力的效果變大。
2. 物體具有向下的加速度(或具有向下的加速度分量)時處于失重狀態(tài),此時物體重力的效果變??;物體具有向下的加速度等于重力加速度時處于完全失重狀態(tài),此時物體重力的效果消失。
注意:①重力的效果指物體對水平面的壓力、對豎直懸繩的拉力等;②物體處于超重或失重(含完全失重)狀態(tài)時,物體的重力并不因此而變化。
三、力F與直線運動的關系
例題1 如圖所示,兩個質量分別為m1=2 kg、m2=3 kg的物體置于光滑的水
3、平面上,中間用輕質彈簧測力計連接,兩個大小分別為F1=30 N、F2=20 N的水平拉力分別作用在m1、m2上,則( ?。?
A. 彈簧測力計的示數(shù)是25 N
B. 彈簧測力計的示數(shù)是50 N
C. 在突然撤去F2的瞬間,m1的加速度大小為5 m/s2
D. 在突然撤去F1的瞬間,m1的加速度大小為13 m/s2
思路分析:先整體分析,在兩端水平拉力作用下,加速度方向向右,對整體由牛頓第二定律,F(xiàn)1-F2=(m1+m2)a,解得a=2 m/s2;隔離m1,設彈簧測力計的示數(shù)是F,由牛頓第二定律F1-F=m1a,解得F=26 N,選項AB錯誤;在突然撤去F2的瞬間,彈簧測力計中拉力不
4、變,m1的加速度不變,選項C錯誤;在突然撤去F1的瞬間,彈簧測力計中拉力不變,由牛頓第二定律-F=m1a,m1的加速度a=-13 m/s2,方向反向,選項D正確。
答案:D
技巧點撥:分析運動問題的動態(tài)變化,應首先根據(jù)物體的受力分析和初始條件(初速度),對物體進行運動分析,關注物體的受力變化對運動的影響,明確運動中哪些物理量是變化的以及如何變化,然后應用物理概念和規(guī)律求解。
例題2 如圖甲所示,繃緊的水平傳送帶始終以恒定速率運行。初速度大小為的小物塊從與傳送帶等高的光滑水平地面上的A處滑上傳送帶。若從小物塊滑上傳送帶開始計時,小物塊在傳送帶上運動的v-t圖象(以地面為參考系)如圖乙
5、所示。已知,則( )
A. 時刻,小物塊離A處的距離達到最大值
B. 時刻,小物塊相對傳送帶滑動的距離達到最大值
C. 0~時間內,小物塊受到的摩擦力方向先向右后向左
D. 0~時間內,小物塊始終受到大小不變的摩擦力作用
思路分析:結合圖乙,在0~t1時間內,物體往左做勻減速直線運動,t1時刻運動到最左邊(相對地面),A錯;在t1~t2時間內,物體往右做勻加速直線運動,但由于速度小于傳送帶的速度,物體與傳送帶的相對位移仍在增大,t2時刻相對傳送帶位移最大,B對;0~t2時間內,物體相對傳送帶向左運動,一直受到向右的滑動摩擦力,F(xiàn)f=μmg不變,但t2時刻以后物體相對傳送帶靜止,
6、摩擦力為0,CD錯。
答案:B
例題3 用水平力F拉著一物體在水平地面上做勻速運動,從某時刻起力F隨時間均勻減小,物體所受的摩擦力f隨時間t的變化如圖中實線所示,下列說法正確的是( ?。?
A. F從時刻開始減小,時刻物體的速度剛變?yōu)榱?
B. F從時刻開始減小,時刻物體的速度剛變?yōu)榱?
C. F從時刻開始減小,時刻物體的速度剛變?yōu)榱?
D. F從時刻開始減小,時刻物體的速度剛變?yōu)榱?
思路分析:當物體在水平地面上滑動時,所受的摩擦力是滑動摩擦力,大小不變;當物體速度減為零后,其所受的靜摩擦力隨F均勻減小,結合圖象可知,在時刻物體的速度剛變?yōu)榱?,因此F從時刻開始減小,選項A正確。
7、
答案:A
【必考點】動力學觀點分析動態(tài)運動問題
例題 如圖所示,電動機帶著繃緊的傳送皮帶始終以v0=2 m/s的速度運動,傳送帶與水平面的夾角為30°?,F(xiàn)把某一工件輕輕地放在皮帶的底端,經(jīng)過一段時間后,工件被送到高h=2 m的平臺上,已知工件與皮帶間的動摩擦因數(shù)μ=,g=10 m/s2。求:
(1)工件從傳送皮帶底端運動到頂端所用的時間為多長?
(2)工件在傳送帶上形成的劃痕有多長?
思路分析:(1)斜面長度=4 m
工件輕放在傳送帶上時,根據(jù)牛頓第二定律
μmgcos30°-mgsin30°=ma
解得工件的加速度a=μgcos30°-gsin30°=2.5 m/s2
故工件沿傳送皮帶向上做勻加速運動
工件達到速度v0=2 m/s所需的時間t1==0.8 s
此過程工件的位移=0.8 m