05年 豐縣中學(xué)高三物理 第三章 牛頓運動定律 第 頁 總6頁第三單元 牛頓運動定律應(yīng)用 ( 一) 考綱要求：內(nèi) 容要求牛頓運動定律應(yīng)用 本單元的四個問題：連接體問題、超失重問題、瞬時加速度問題、臨界問題一、連接體問題：1、定義：在研究力和運動的關(guān)系時，常會涉及相互關(guān)聯(lián)的物體間的相互作用問題，即“連接體問題”連接體問題一般是指由兩個或兩個以上的物體所構(gòu)成的有某種關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)其連接方式，一般是通過細繩、桿等物體來實現(xiàn)的。從連接體的“關(guān)聯(lián)”特征來看，也可以建立這樣的廣義連接體模型：通過某種相互作用來實現(xiàn)連接的物體，如物體的疊加，是通過摩擦力的作用形成連接；再如，電荷間的庫侖力，是通過電場形成連接。2、解題方法：研究連接體的受力或運動時，應(yīng)用牛頓定律求解關(guān)鍵是研究對象的選取和轉(zhuǎn)換一般若討論的問題不涉及系統(tǒng)內(nèi)部的作用力時，可以以整個系統(tǒng)為研究對象列方程求解；若涉及系統(tǒng)中各物體間的相互作用，則應(yīng)以系統(tǒng)的某一部分為對象列方程求解，這樣，便將物體間的內(nèi)力轉(zhuǎn)化為外力，從而體現(xiàn)出其作用效果，使問題得以求解需注意的是，有時即使是求解的是系統(tǒng)內(nèi)力，往往還先使用整體法列系統(tǒng)的方程，求出系統(tǒng)的相關(guān)量，如系統(tǒng)共同的加速度，再用隔離法列方程求解。故在求解連接體問題時，整體法和隔離法相互依存，相互補充交替使用，形成一個完整的統(tǒng)一體。典例1、兩個重疊在一起的滑塊，置于固定的、傾角為斜面上，如右圖所示，滑塊A、B的質(zhì)量分別為ml、m2，A與斜面間的動摩擦因數(shù)為1，B與A之間的動摩擦因數(shù)為2，已知兩滑塊一起從靜止開始以相同的加速度從斜面滑下，滑塊B受到的摩擦力為A、等于零 B、大小等于1m2gcosC、大小等于2m2gcos D、方向沿斜面向上 典例2、如圖所示，質(zhì)量為m的物體A放置在質(zhì)量為M的物體B上，B與彈簧相連，它們一起在光滑水平面上做簡諧運動，運動過程中A、B之間無相對運動設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為K當(dāng)物體離開平衡位置的位移為X時，A、B間摩擦力的大小等于( ) A、0 B、Kx C、 D、典例3、質(zhì)量不同的物塊A、B疊放在光滑水平面上，如圖所示，用水平恒力F不論拉B或A，A、B均可一起向右運動，在拉B時，它們的加速度為a1，A、B間的摩擦力為fl，在拉A時，它們的加速度a2，A、B間的摩擦力為f2，則 ( )A、al，a2一定相等 B、al，a2一定不等Cfl，f2一定相等 D、fl，f2一定不等典例4、如圖，質(zhì)量Ml0 kg的木楔ABC，靜置于粗糙水平地面上，與地面動摩擦因數(shù)002，在木楔傾角為300的斜面上，有一質(zhì)量m1.0 kg的物體由靜止開始沿斜面下滑，當(dāng)滑行路程S14 m時，其速度V14 ms在這個過程中木楔沒有動，求地面對木楔摩擦力的大小和方向(取g10 mS2)典例5、如圖，在傾角為的固定光滑斜面上，有一用繩子拴著的長木板木板上站著一只貓已知木板的質(zhì)量是貓的質(zhì)量的2倍，當(dāng)繩子突然斷開時，貓立即沿著板向上跑。以保持其相對斜面的位置不變，則此時木板沿斜面下滑的加速度為 ( )A、 B、gsin c D2gsin典例6、如圖甲所示，底座A上裝有一根直立的長桿，其總質(zhì)量為M，桿上套有質(zhì)量為m的環(huán)B，它與桿有摩擦，當(dāng)環(huán)從底座以初速向上飛起時，環(huán)的加速度為a1。求環(huán)在上升和下落的過程中，底座對水平面的壓力分別是多大? 典例7、如圖所示，有一塊木板靜止在光滑且足夠長的水平面上，木板質(zhì)量為M=4kg，長為L=14m；木板右端放著一個小滑塊，小滑塊質(zhì)量為m=1kg，其尺寸遠小于L小滑塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為=04(g=10m/s2)(1)現(xiàn)用恒力F作用在木板M上，為了使得m能從M上面滑落下來，問：F大小的范圍是什么?(2)其它條件不變，若恒力F=228N，且始終作用在M上，最終使得m能從M上面滑落下來問：m在M上面滑動的時間是多大?典例8、一大塊木箱放在平板車的后部，到駕駛室的距離L=160m如圖所示，木箱與車板之間的動摩擦因數(shù)=0.484，平板車以恒定的速度V=220ms勻速行駛，突然駕駛員剎車，使車均勻減速，為不讓大木箱撞擊駕駛室，從開始剎車到車完全停止，至少要經(jīng)過多少時間?(g取l0ms2)典例9、如圖一平板車量M=l00kg，停在水平路面上，車身的平板離地面的高度h=1.25m，一質(zhì)量m=50kg的小物塊置于車的平板上，它到車尾端的距離b=100m，與平板間的動摩擦因數(shù)=020，如圖所示今對平板車施一水平方向的恒力，使車向前行駛，結(jié)果物塊從平板上滑落，物塊剛離開車的時刻，車向前行駛的距離So=20m求物塊落地時，落地點到車尾的水平距離不計路面與平板車間以及輪軸之間的摩擦取g=l0ms2。 二、超失重問題1超重與失重 (1)超重： 稱為超重現(xiàn)象 (2)失重： 稱為失重現(xiàn)象2視重： 叫視重3視重與重力的關(guān)系 (1)物體處于平衡狀態(tài)時，視重 重力 (2)物體處于超重狀態(tài)時，視重 重力 (3)物體處于失重狀態(tài)時，視重 重力4注意問題(1) 物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力是否變化?（2） 超重時的運動特點： 失重時的運動特點： 完全失重的特點： 典例1、下列四個實驗，哪些不能在繞地球飛行的宇宙飛船中完成 ( ) A、用天平測物體的質(zhì)量 B用彈簧秤做驗證平行四邊形定則實驗 C，用單擺測重力加速度 D用水銀氣壓計測艙內(nèi)大氣壓強典例2、某人在地面上最多能舉起質(zhì)量為60kg的物體，而在一個加速下降的升降機中最多能舉起80kg的物體，此電梯的加速度多大?若升降機以同樣大小的加速度加速上升，此人在升降機中最多能舉起質(zhì)量多重的物體？（g=10m/s2）典例3、如圖所示，A為電磁鐵，C為膠木秤盤，A和C(包括支架)的總質(zhì)量為m1，B為鐵片，質(zhì)量為m2，整個裝置用輕繩懸掛于O點當(dāng)電磁鐵通電，鐵片被吸引上升的過程中，輕繩上拉力F的大小為( )AFmlgBmlg<F<(m1+m2)gCF(m1+m2)gDF>(ml+m2)g典例4、如圖所示，浸在液體（密度為）中的小球固定在輕彈簧的一端，彈簧另一端固定在容器底部，已知小球密度0(0<)，體積為V，彈簧勁度系數(shù)為K，求下列兩種情況下彈簧的形變量：(1)整個系統(tǒng)勻速上升；(2)整個系統(tǒng)自由下落。典例5、如圖一根細線一端固定在容器的底部，另一端系一木球，木塊浸沒在水中，整個裝置在臺秤上，現(xiàn)將細線割斷，在木球上浮過程中不計水的阻力，則臺秤上的示數(shù)： ( ) A、增大 B、減小 C、不變 D、無法確定三、瞬時加速度問題：1、某時刻的加速度叫瞬時加速度。而加速度由合外力決定，當(dāng)合外力恒定時，加速度也恒定，合外力變化時，加速度也隨之變化，且瞬時力決定瞬時加速度，牛頓第二定律的核心是加速度與合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系，反映出加速度和力是同時產(chǎn)生，同時變化，同時消失，牛頓第二定律是力的瞬時作用規(guī)律。典例1、如下圖甲、乙所示，圖中細線均不可伸長，物體均處于平衡狀態(tài)如果突然把兩水平細線剪斷，求剪斷瞬間小球A、B的加速度各是多少?(角已知)典例2、如右圖所示，兩個質(zhì)量相同的小球A和B，甲圖中兩球用不可伸長的細繩連接，然后用細繩懸掛起來，若剪斷懸掛線OA的瞬間，A球和B球的加速度分別是多少?乙圖中兩球間用輕彈簧連接，也用細繩懸掛起來，剪斷細繩OA瞬間，A球與B球的加速度又分別是多少?典例3、如右圖所示，繩OA、BC系兩個質(zhì)量均為m的重物，C段為橡皮繩，整個裝置以加速度a向上做勻加速直線運動，若剪斷OA，則在剪斷的瞬間，ml和m2的加速度分別為多少？典例4、如右圖所示，木塊A與B用一輕質(zhì)彈簧相連，豎直放在木板C上，三者靜止于水平面，A與B質(zhì)量之比是1：2，B與C和C與水平面間接觸都是光滑的，當(dāng)沿水平方向迅速抽出C的瞬間，A和B的加速度分別是Ag，g B0，g C0，3g D0，3g/2典例5、如右圖所示，豎直光滑桿上套有一小球和兩根彈簧，兩彈簧的一端各與小球相連，另一端分別用銷釘M、N固定于桿上，小球處于靜止?fàn)顟B(tài)設(shè)拔去銷釘M瞬間，小球加速度為12 m/s2，若不拔去銷釘M而拔去銷釘N瞬間小的加速度可能是( )A、22m/s2，豎直向上B、22 m/s2，豎直向下C、2 m/s2，豎直向上D、2 m/s2，豎直向下典例6、如圖所示，兩矩形物塊A和B質(zhì)量均為m，疊放在一個豎直彈簧上彈簧的勁度系數(shù)為k，其質(zhì)量忽略不計今用一豎直向下的力F壓物塊A，彈簧在力F作用下又伸長了L(仍在彈性限度內(nèi))然后突然撤去力F，此時物塊A對物塊B的壓力大小為：AF BF十mg CkL2+mg DkL2+2mg四、臨界問題：1、某種物理現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為另一種物理現(xiàn)象的轉(zhuǎn)折狀態(tài)叫做臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)又可理解為“恰好出現(xiàn)”與“恰好不出現(xiàn)”的交界狀態(tài)。2、處理臨界狀態(tài)的基本方法和步驟是： 分析兩種物理現(xiàn)象及其與臨界值相關(guān)的條件；用假設(shè)法求出臨界值， 比較所給條件與臨界值的關(guān)系，確定物理現(xiàn)象，然后求解。典例1、將質(zhì)量為m的小球用輕質(zhì)細繩拴在質(zhì)量為M的傾角為的楔形木塊B上，如圖所示。已知B的傾斜面是光滑的，底面與水平地面之間的摩擦因數(shù)為。 (1)若對B施加向右的水平拉力，使B向右運動，而A不離開B的斜面，這個拉力不得超過多少? (2)若對B施以向左的水平推力，使B向左運動，而A不致在B上移動，這個推力不得超過多少?典例2、如圖，兩細繩與水平車頂面夾角為600和300，物體質(zhì)量為m，當(dāng)小車以大小為2g的加速度向右勻加速運動時，繩1和繩2的張力大小分別是多大? 典例3、勁度系數(shù)為K的輕質(zhì)彈簧上端固定，下端掛一個質(zhì)量為m的物體，現(xiàn)用一塊小木板將物體拖起，使彈簧恢復(fù)原長，如圖，然后讓木板由靜止開始以加速度a(a<g)向下做勻加速運動，求：木板開始運動時，物體對木板的壓力和木板運動至與物體剛分離時經(jīng)歷的時間典例4、用輕彈簧把兩塊質(zhì)量分別為m1和m2的木塊連接在一起，放在水平地面上，如圖所示。試問：必須在木板上加多大的壓力F，才能使撤去此力后，上板跳起時恰能把下板稍稍翹起?典例5、質(zhì)量均為m的兩個梯形木塊A和B，緊挨著并排放在水平面上，在水平推力F作用下向右做加速運動，如圖所示，為使運動過程中，A和B之間恰不發(fā)生相對滑動，求推力F的大小(不計一切摩擦力)