高一物理牛顿运动定律的应用

牛顿运动定律的应用运动力关系？牛顿运动定律1、牛顿第一定律2、牛顿第二定律3、牛顿第三定律超重与失重一、动力学的两类问题1.已知物体的受力情况运动情况求2.已知物体的运动情况求受力情况四、解决动力学问题的基本思路受力情况合Fmaa运动学公式运动情况运动情况运动学公式a合Fma受力情况二、解题步骤：1.选取研究对象（哪个物体或哪几个物体组成的系统）2.受力分析，画出受力的示意图3.建立坐标系，选择运动方向或加速度方向为正方向4.根据牛顿定律、运动公式列出方程5.解方程，对结果进行分析、检验或讨论三、几种典型的解题方法：1.正交分解法2.整体法和隔离法3.假设法4.极限法5.图象法四、典型例题2.两类动力学问题1.牛顿第一定律的应用以及惯性问题5.临界问题6.超重、失重问题7.牛顿第三定律的应用问题4.瞬间问题：⑴刚性绳（或接触面）⑵弹簧（或橡皮绳）3.连接体问题：⑴整体法⑵隔离法例1.(2005年广东卷1)一汽车在路面情况相同的公路上行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是（）A.车速越大，它的惯性越大B.质量越大，它的惯性越大C.车速越大，刹车后滑行的路程越长D.车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大BC例2.下列关于运动状态与受力关系的说法中，正确的是：（）A.物体的运动状态发生变化，物体的受力情况一定变化B.物体在恒力作用下，一定作匀变速直线运动C.物体的运动状态保持不变，说明物体所受的合外力为零D.物体作曲线运动时，受到的合外力可能是恒力CD例3.如图所示,位于光滑固定斜面上的小物体P受到一水平向右的推力的作用.已知物块P沿斜面加速下滑.现保持F的方向不变,使其减小,则加速度()A.一定变小B.一定变大C.一定不变D.可能变小,可能变大,也可能不变FP解:画出物体P受力图如图示:FPFNmg由牛顿第二定律得mgsinθ-Fcosθ=ma保持F的方向不变,使F减小,则加速度a一定变大B例4.一物体放置在倾角为θ的斜面上，斜面固定于加速上升的电梯中，加速度为a，如图所示．在物体始终相对于斜面静止的条件下，下列说法中正确的是()A．当θ一定时，a越大，斜面对物体的正压力越小B．当θ一定时，a越大，斜面对物体的摩擦力越大C．当a一定时，θ越大，斜面对物体的正压力越小D．当a一定时，θ越大，斜面对物体的摩擦力越小θa解:物体受力情况如图所示，mgFNfayaax由牛顿第二定律得，f-mgsinθ=masinθFN-mgcosθ=macosθ∴f=m(g＋a)sinθFN=m(g＋a)cosθ若不将加速度分解,则要解二元一次方程组.BC例5物体B放在物体A上，A、B的上下表面均与斜面平行(如图)，当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时()A．A受到B的摩擦力沿斜面方向向上B．A受到B的摩擦力沿斜面方向向下C．A、B之间的摩擦力为零D．A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质解：对A、B整体，由牛顿第二定律得，()sin(),sin,ABABmmgmmaagθ(mA+mB)gFNxy例5.物体B放在物体A上，A、B的上下表面均与斜面平行(如图)，当两者以相同的初速度靠惯性沿光滑固定斜面C向上做匀减速运动时()A．A受到B的摩擦力沿斜面方向向上B．A受到B的摩擦力沿斜面方向向下C．A、B之间的摩擦力为零D．A、B之间是否存在摩擦力取决于A、B表面的性质C解：对A、B整体，由牛顿第二定律得，()sin(),sin,ABABmmgmmaagθfABmBgFAByx假设B受摩擦力如图所示，则对B，由牛顿第二定律得，sin,0,BABBABmgfmaf例6.如图所示，一根轻质弹簧和一根细线共同拉住一个质量为m的小球，平衡时细线恰是水平的，弹簧与竖直方向的夹角为θ.若突然剪断细线，则在刚剪断的瞬时，弹簧拉力的大小是，小球加速度的大小为，方向与竖直方向的夹角等于.小球再回到原处时弹簧拉力的大小是.θm解：小球受力如图示，TFmg由平衡条件得弹簧拉力为F=mg/cosθ剪断线的瞬时，弹簧拉力不变仍为F．小球加速度的大小为a=T/m=gtanθ方向沿水平方向．小球再次回到原处时,由圆周运动规律得F1-mgcosθ=mv2/l=0∴F1=mgcosθmg/cosθgtanθ90°mgcosθ例7.在运动的升降机中天花板上用细线悬挂一个物体A，下面吊着一个轻质弹簧秤（弹簧秤的质量不计），弹簧秤下吊着物体B，如下图所示，物体A和B的质量相等，都为m＝5kg，某一时刻弹簧秤的读数为40N，设g=10m/s2，则细线的拉力等于_____，若将细线剪断，在剪断细线瞬间物体A的加速度是，方向______；物体B的加速度是；方向_____．80N18m/s2向下2m/s2向下AB例8.如图，有一斜木块，斜面是光滑的，倾角为θ，放在水平面上，用竖直放置的固定挡板A与斜面夹住一个光滑球，球质量为m，要使球对竖直挡板无压力，球连同斜木块一起应向(填左、右)做加速运动，加速度大小是.解:画出小球的受力图如图示:mgFN合力一定沿水平方向向左,F=mgtanθ∴a=gtanθ左gtanθ例9.一质量为M、倾角为θ的楔形木块，静止在水平桌面上，与桌面的动摩擦因素为μ，一物块质量为m，置于楔形木块的斜面上，物块与斜面的接触是光滑的，为了保持物块相对斜面静止，可用一水平力F推楔形木块，如图示，此水平力的大小等于.θ解：对于物块，受力如图示：mgFN1物块相对斜面静止，只能有向左的加速度，所以合力一定向左．由牛顿运动定律得mgtanθ=maa=gtanθ对于整体受力如图示：fFθ(M+m)gFN2由牛顿运动定律得F–f=(m+M)aFN2-(m+M)g=0f=μFN2=μ(m+M)g∴F=f+(m+M)a=(m+M)g(μ+tanθ)(m+M)g(μ+tanθ)解：由牛顿第二定律得,例10.(05年理综全国卷I/14)一质量为m的人站在电梯中，电梯加速上升，加速度大小为，g为重力加速度．人对电梯底部的压力为（）A．B.2mgC.mgD．g31mg31mg34D电梯对人的支持力为由牛顿第三定律得，avFNFN′mg所求压力为FN′=4mg/3,FN=ma+mg=4mg/3,FN-mg=ma,例11．(2005年北京春季理综20)如图，一个盛水的容器底部有一小孔．静止时用手指堵住小孔不让它漏水，假设容器在下述几种运动过程中始终保持平动，且忽略空气阻力，则（）A．容器自由下落时，小孔向下漏水B．将容器竖直向上抛出，容器向上运动时，小孔向下漏水；容器向下运动时，小孔不向下漏水C．将容器水平抛出，容器在运动中小孔向下漏水D．将容器斜向上抛出，容器在运动中小孔不向下漏水D容器及水均处于完全失重状态，水不产生压强，小孔的上下方压强相等，所以水不会流出．例l2．(2005年陕西、四川、云南1)如图所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a右运动。若保持力的方向不变而增大力的大小，则A.a变大B.a不变C．a变小D.因为物块的质量未知，故不能确定a变化的趋势F例l2.(2005年陕西、四川、云南1)如图所示，一物块位于光滑水平桌面上，用一大小为F、方向如图所示的力去推它，使它以加速度a右运动．若保持力的方向不变而增大力的大小，则（）A.a变大B.a不变C．a变小D.因为物块的质量未知，故不能确定a变化的趋势FyxGFNαFcosα=ma，解：根据牛顿第二定律得，cos,FamA例13.人和雪橇的总质量为75kg，沿倾角θ=37°且足够长的斜坡向下运动，已知雪橇所受的空气阻力与速度成正比，比例系数k未知，从某时刻开始计时，测得雪橇运动的v-t图象如图中的曲线AD所示，图中AB是曲线在A点的切线，切线上一点B的坐标为（4,15），CD是曲线AD的渐近线，g取10m/s2，试回答和求解：⑴雪橇在下滑过程中，开始做什么运动，最后做什么运动？⑵当雪橇的速度为5m/s时，雪橇的加速度为多大？⑶雪橇与斜坡间的动摩擦因数μ多大？t/sv/ms-15401510DABC解：⑴由图线可知，雪橇开始以5m/s的初速度作加速度逐渐减小的变加速运动，最后以10m/s作匀速运动⑵t=0，v0=5m/s时AB的斜率等于加速度的大小a=Δv/Δt=10/4=2.5m/s2⑶t=0,v0=5m/s,f0=kv0由牛顿运动定律mgsinθ-μmgcosθ–kv0=ma①t=4svt=10m/sft=kvtmgsinθ-μmgcosθ–kvt=0②解①②得k=37.5Ns/mμ=0.125t/sv/ms-15401510DABC