2019 最新滬科版物理高一上3-D牛頓運動定律的應用試題解析(二)一、動力學的兩類基本問題本節(jié)的主要內容是在對物體進行受力分析的基礎上 ,應用牛頓運動定律和運動學的知識來分析解決物體在幾個力作用下的運動問題。1根據(jù)物體的受力情況 (已知或分析得出)確定物體的運動情況(求任意時刻的速度、位移等) 。其解題基本思路是：利用牛頓第二定律F 合=ma 求出物體的加速度 a；再利用運動學的有關公式（ vtv0 at , s v0 t1 at 2 , vt2v022as等）求出速度 vt 和位移 s 等。22根據(jù)物體的運動情況 (已知 )確定物體的受力情況。其解題基本思路是：分析清楚物體的運動情況 (性質、已知條件等 ),選用運動學公式求出物體的加速度；再利用牛頓第二定律求力。3無論哪類問題 ,正確理解題意、把握條件、分清過程是解題的前提 ,正確分析物體受力情況和運動情況是解題的關鍵 ,加速度始終是聯(lián)系運動和力的紐帶、橋梁?？僧嫹娇驁D如下：物體受力情加物體運動狀牛頓第二定律速運動學公式?jīng)r及其分析度態(tài)及其變化4把動力學問題分成上述兩類基本問題有其實際重要意義。已知物體受力情況根據(jù)牛頓運動定律就可確定運動情況 ,從而對物體的運動做出明確預見。如指揮宇宙飛船飛行的科技工作者可以根據(jù)飛船的受力情況確定飛船在任意時刻的速度和位置。而已知物體運動情況確定物體受力情況則包含探索性的應用。如牛頓根據(jù)天文觀測積累的月球運動資料 ,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律就屬于這種探索。二、應用牛頓運動定律解題的一般步驟1、確定研究對象可根據(jù)題意選某物體 ( 題設情景中有多個物體時尤顯必要 )或某一部分物體或幾個物體組成的系統(tǒng)為研究對象。所選研究對象應是受力或運動情況清楚便于解題的物體。2、全面分析研究對象的受力情況,正確畫出受力示意圖?？梢园戳Φ男再|重力、彈力、摩擦力、其他力的次序分析物體所受各個力的大小和方向；再根據(jù)力的合成知識求得物體所受合力的大小和方向。也可以根據(jù)牛頓第二定律F 合 =ma,在加速度a 的大小方向已知或可求時 ,確定合力F 合 的大小和方向。畫示意圖時,可以用一方塊或一個點表示物體,各力作用點畫在一個點 (如方塊中心 )上。各力方向一定要畫準 ,力線段的長短要能定性地看出力大小的不同。3、全面分析研究對象的運動情況,畫出運動過程示意簡圖。特別注意：若所研究運動過程的運動性質、受力情況并非恒定不變時,則要把整個運動過程分成幾個不同的運動階段詳細分析。每個階段是一種性質的運動。要弄清楚各運動階段之間的聯(lián)系(如前一階段的末速度就是后一階段的初速度等)。4、建立坐標系,一般情況下可選擇物體的初速度方向或加速度方向為正方向。5、根據(jù)牛頓定律、運動學公式、題目給定的條件列方程；利用運動學公式或牛頓運動定律進一步解出所求物理量。注意：在求解過程中 ,要選準公式、正確運算、簡潔、規(guī)范。要先求出所求物理量的文字表達式再代人數(shù)字進行計算。6、審查結果是否合理或深入探討所得結果的物理意義、內涵及外延等。1 / 5034.07 08 學年度第一次質量檢測15（ 10 分）在消防演習中,消防隊員從一根豎直的長直輕繩上由靜止滑下 ,經(jīng)一段時間落地為了獲得演習中的一些數(shù)據(jù) ,以提高訓練質量 ,研究人員在輕繩上端安裝一個力傳感器并與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連接 ,用來記錄消防隊員下滑過程中輕繩受到的拉力與消防隊員重力的比值隨時間變化的情況已知某隊員在一次演習中的數(shù)據(jù)如圖所示 ,求該消防隊員在下滑過程中的最大速度和落地速度各是多少？ g 取 10m/s2解：該隊員先在 t1=1s 時間內以 a1 勻加速下滑然后在 t2=1.5s 時間內以 a2 勻減速下滑第 1s 由牛頓第二定律得：mg F 1=ma1（ 2 分）所以 a1= gF1 =4m/s2（ 1 分）m最大速度 vm=a1 t1代入數(shù)據(jù)解得： vm=4m/s（2 分）后 1.5s 由牛頓第二定律得：F 2 mg=ma2（ 2 分）a2= F2g =2m/s2（ 1 分）m隊員落地時的速度 v=vm a2t2 代入數(shù)據(jù)解得： v=1m/s（ 2 分）Fm g1.20.6t/s0123035.廣東 2007 年第二次模考 15（ 10 分）放在水平地面上的物塊,受到方向不變的水平推力 F 的作用 ,力 F 的大小與時間t 的關系和物塊的速度v 與時間 t 的關系如圖所示 ,取重力加2速度 g = 10 m/s ,求物塊的質量m 及物塊與地面間的動摩F/N-1擦因數(shù) 。6v/m?s6解： 0 3 s 內,力 F 未推動物塊。43 6 s 內 ,F2 mg= ma （2 分）23F2=6N（1 分）t/st/s003693 6 9由 vt 圖知 ,3 6 s 的加速度a602m/s 2 （ 2 分）636 9 s 內 ,F3mg= 0 （2 分）F3=4N 1 分）037.2008 屆高三第一次調研考試 13（ 10 分）一輛汽車在恒定牽引力作用下由靜止開始沿直線運動 ,4s 內通過 8m 的距離 ,此后關閉發(fā)動機 ,汽車又運動了 2s 停止 ,已知汽車的質量3,求：m=210 kg,汽車運動過程中所受阻力大小不變（1）關閉發(fā)動機時汽車的速度大小；（2）汽車運動過程中所受到的阻力大小；（3）汽車牽引力的大小解：（ 1）汽車開始做勻加速度運動v00s0t （ 1 分）2解得v02S04m / s（ 2 分）t1（2）汽車滑行減速過程加速度為a22 / 5a20 v02m / 2s（1 分）t 2f 4103N由牛頓第二定律 fma2（ 1 分） 解得（ 1 分）（3）開始汽車加速過程中加速度a1S01 a1t 12（ 1 分）F f ma12由牛頓第二定律（ 1 分）解得F f ma1 6103N（ 1 分）046.2008 屆第一次模擬考試15（本題10 分）如圖（ a）所示 ,質量為 M = 10kg 的滑塊放在水平地面上 ,滑塊上固定一個輕細桿 ABC, ABC = 45在 A 端固定一個質量為m = 2kg的小球 ,滑塊與地面間的動摩擦因數(shù)為= 0.5現(xiàn)對滑塊施加一個水平向右的推力F 1 = 84N,使滑塊做勻加速運動求此時輕桿對小球作用力F2 的大小和方向（取 g 10m/s2）有位同學是這樣解的小球受到重力及桿的作用力F2,因為是輕桿 ,所以 F2 方向沿桿向上 ,受力情況如圖（ b）所示根據(jù)所畫的平行四邊形,可以求得：F 22 mg2 2 10N 20 2 N 你認為上述解法是否正確？如果不正確,請說明理由 ,并給出正確的解答答：結果不正確（2 分）桿 AB 對球的作用力方向不一定沿著桿的方向 ,它可能會是右向上的方向大小和方向具體由加速度a 的大小來決定并隨著加速度a 的變化而變化（2 分）由牛頓第二定律,對整體有F (M+m)g（ M m） a （BAF 1C圖2 分）F 245F=maG=mg圖解得 aF( Mm ) g840.5( 102 ) 10 222Mm10 2m/s =2m/s （ 1 分）F2( mg )2( ma ) 2( 210)2( 22 ) 2 N 426 N 20.4N（ 1 分）輕桿對小球的作用力F 2 與水平方向夾角arctan mgarctan 5 ,斜向右上（ 2 分）ma063.南匯區(qū) 2008 年第二次模擬考試20A （ 10 分）在地面上以一定的初速度將球豎直向上拋出 ,在上升過程中球的速度圖像如圖所示,已知球的質量m0.8kg, 設空氣阻力大小不變,取2g 10m/s 。求：-1（1）空氣阻力的大小v/m s18（2）球從最高點落回地面所需的時間解：（ 1）小球在上升過程中：12018m/s212m/s2 （ 1 分）a1v1t（ 1 分）6v10t11.5O根據(jù)牛頓第二定律,有（ mg f） ma1 （ 2 分）0.51.01.5 t/s解得f 1.6N（1 分）3 / 5（2）由圖象可知,小球上升的高度h 1/2 18 1.5m 13.5m（ 1 分）小球下落過程中的加速度a2mg f0.8 10 1.6 m/s28m/s2（ 2 分）m0.8由 s1 at 2 （ 1 分）得 t 22h1.84s（ 1 分）a22066.2008 年高考模擬考試17（ 15 分）固定光滑斜面與地面成一定傾角,一物體在平行斜面向上的拉力作用下向上v-1運動 ,拉力 F 和物體速度F/ Nv/m?s隨時間的變化規(guī)律如圖所F5.51.0示,取重力加速度A5.0g =10m/s 2求物體的質量t/st/s及斜面與地面間的夾角02460246解：由圖可得 ,0 2s內物體的加速度為 av0.5 m / s2（ 4 分）t由牛頓第二定律可得：F mg sinma2s 后有： Fmg sin聯(lián)立 ,并將 F5.5 N , F5N（ 4 分）（ 3 分）代入解得： m1.0kg30（ 4 分）067.重點中學07 08 學年度第三次質檢13 . (10 分 )從 2007 年 1 月 1 日起 ,全面禁止摩托車上路 ,摩托車行駛的安全性較差是“禁摩 ”的原因之一若摩托車行駛中不慎發(fā)生事故,駕駛員以 36km h 的速度正面撞上水泥電桿 ,碰撞時間為 t=0.05s,設碰撞后駕駛員變?yōu)殪o止求：(1) 碰撞過程中駕駛員的平均加速度a 平的大小(2) 若駕駛員的質量為 m=70kg, 試估算碰撞時駕駛員所受的撞擊力大小解：(1) v=10m s(2 分 )平均加速度 a平v(2 分 )t代入數(shù)據(jù)得 a平2.0102m/s2 (2 分 )(2) F ma平(2 分 )代入數(shù)據(jù)得 F 1.4 104N(2 分 )gk011.2008 年高考物理海南卷 15、科研人員乘氣球進行科學考察氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質量為990 kg 氣球在空中停留一段時間后,發(fā)現(xiàn)氣球漏氣而下降 ,及時堵住堵住時氣球下降速度為1 m/s,且做勻加速運動 ,4 s 內下降了 12 m為使氣球安全著陸 ,向艙外緩慢拋出一定的壓艙物此后發(fā)現(xiàn)氣球做勻減速運動,下降速度在 5 分鐘內減少 3m/s若空氣阻力和泄漏氣體的質量均可忽略 ,重力加速度 g 9.89 m/s2,求拋掉的壓艙物的質量解：由牛頓第二定律得：mg f mah v0t1 at 224 / 5拋掉質量為 m的壓艙物后減速下降,有： f ( m m ) g ( m m )avat解得： m m aam av /t101 kggagv /t5 / 5