（高考零距离）（上海专用）2014-2015高三物理总复习（考点解读+教学归纳+分类解析）第三章 第15讲 运动定律综合应用

（高考零距离）（上海专用）2014-2015高三物理总复习（考点解读+教学归纳+分类解析）第三章 第15讲 运动定律综合应用内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 点 解读 学习水平 题 目 分 布牛顿定律与力矩结合问题 牛顿定律与力矩结合问题 别应用牛顿第二定律和力矩平衡条件处理问题分类剖析(一)力的合成法与正交分解法在牛顿第二定律中的应用如果物体只受两个互成角度的共点力作用而做加速运动，可以利用力的平行四边形法则，求出合力并由牛顿第二定律可知合力与加速度的方向总是相同的，因此，解题时只要已知或能判断出加速度的方向，就可知道合力的方向，相当多的问题就是已知加速度方向，根据加速度方向来确定合力方向牛顿第二定律的正交分解表达式为F xma x， Fyma 定 x 轴正方向时一般有两种方法： (1)分解力而不分解加速度 2、，也就是规定加速度方向为 x 轴正方向；(2)分解加速度而不分解力，就是以某个力的方向为 x 轴正方向，而其他力相互垂直落在两个坐标轴上，此时采用分解加速度，不分解力的方法求解，比较简便例 1如图所示，A、B 、C 都是铰链连接，的重力均不计，直于竖直墙面，L 1m, 30 ，有一质量为 m2小物体，从 A 点静止开始沿 滑，物体与杆间的动摩擦因数为 试求：在 C 点受到的作用力大小和物体下滑时间的函数关系【解析】以 为研究对象，除转轴 A 外，受到小物体的压力 N、小物体的摩擦力f 和 的作用力 F 的作用，如图所示，设小物体到 A 端的距离为 S，则由力矩平衡条件得： ，所以F ，10 以 3、 F 100例 2质量为 m 的物体放在倾角为 的斜面上，物体和斜面间的滑动摩擦系数为 ，如沿水平方向加一个力 F，使物体沿斜面向上以加速度 a 做匀加速直线运动 (如图(a) 所示) ，则水平推力 F 为多大。 【解析】应用正交分解法(图(b)，建立动力学方程求解取斜面向上的方向为 x 轴正方向，由牛顿第二定律 f)f N(2)N (3)联立(1)、(2)、(3)式解得F 一条粗细均匀质量为 m米尺，放在水平桌面上，它与桌面间的动摩擦因数为 尺与桌边垂直且有 1/4 露出桌外，受到一个 F水平拉力作用，要使它能从桌上落下，问这个力至少作用多长时间。 【解析】尺一开始受到重力 G、桌面的支持力 N 4、、拉力 F 和摩擦力 f 的作用，撤去拉力后只受重力 G、桌面的支持力 N 和摩擦力 f 的作用，则由牛顿第二定律得：F mg，所以 m/s 2，而F mg，所以 g1.6 m/使在力作用时间最短时尺从桌边掉下，尺的速度时间图线如图所示，可见撤去拉力前、后尺的位移之比| 4，则 s 所以 120 12 21 2s1/ ，如图所示，在箱的上顶板和下底板装有压力传感器，箱可以沿竖直轨道运动当箱以 a 加速度竖直向上做匀减速运动时，上顶板的传感器显示的压力为 底板的传感器显示的压力为 取g10m/s 2)(1)若上顶板传感器的示数是下底板传感器的示数的一半，试判断箱的运动情况(2)使上顶板传感器的示 5、数为零，箱沿竖直方向运动的情况可能是怎样的。 【解析】把物体作为研究对象，由运动情况可得：F 合 N10N得 m)因弹簧未形变，故产生的弹力也不变，此时物体受合力为：F 合10N 5NG 0N ，可知：箱可能匀速运动或保持静止(2)若上顶板传感器示数 为零，则可知物体所受合力为：F 合 10NG ，且方向向上，故加速度为：a m/0m/s 2 且方向向上，可知物体有可能做向上的加速度大小0m/匀加速运动，或者做向下的加速度大小为 10m/光滑的水平面上有一质量为 m1小球，小球与水平轻弹簧和与水平成 30 角的轻绳的一端相连，如图所示，此时小球处于静止状态，且水平面对小球的弹力恰好为零当剪断绳的 6、瞬间，小球的加速度大小及方向如何。 此时轻弹簧的弹力与水平面对球的弹力的比值为多少。 ( g 取 10m/解析】因此时水平面对小球弹力为零，故小球在绳未剪断时受三个力的作用，如图所示，由于小球处于平衡状态，依据小球在水平和竖直方向受力平衡求出 F 的大小剪断绳时，F T0，小球在竖直方向仍平衡，但在水平方向所受合外力不为零，从而产生加速度，绳未断时，由平衡条件得 0 绳剪断瞬间，小球受弹簧的拉力 F、重力 支持力 FF N得a10 m/ 例 6如图所示，同高度的、顺时针同向转动的两个有固定转动轴的轮相距为 d缘的线速度为 vs，一均匀长木板的质量为 m20在两轮上，一开始木板的重心 G 在 A 轮 7、的正上方，木板与轮间的动摩擦因数都为 过时间 t 轮对板的弹力大小为_，B 轮对板的弹力大小为_【解析】两轮都顺时针转动，所以轮所受的摩擦力方向向左，而物体所受的摩擦力方向向右，设为 轮对板的弹力大小设为 于mg，f A NA，f B 以，f Af B fAf B mg以a g1m/s 2.v，t 1v /as 1 112 21 120 22m 板和轮子间没有摩擦力，而做匀速运动，以 板共走了 ss 1 08m，由力矩平衡得 mgsN Bd，所以NBd 200 0N，N AN B (11 年上海高考 )受水平外力 F 作用的物体，在粗糙水平面上做直线运动，其 vt 图线如图所示，则()A在 0 8、t 1 秒内，外力 F 大小不断增大B在 刻，外力 F 为零C在 t1t 2 秒内，外力 F 大小可能不断减小D在 t1t 2 秒内，外力 F 大小可能先减小后增大【解析】根据加速度可以用 线的斜率表示，所以在 0t 1 秒内，加速度为正并不断减小，根据加速度 a ，所以外力 F 大小不断减小，A 错误；在 刻，加速F 以外力 F 等于摩擦力，不为零，B 错误；在 t1t 2 秒内，加速度为负并且不断变大，根据加速度的大小 a ，外力 F 大小可能不断减小，C 正确；但如果在 F 先减 的方向突然变为向后，根据加速度的大小 a ，F 后增大， 线后一段的斜率比前一段大，所以外力 F 大小先减小 9、后增大是可能的，D 也正确所以本题选 点评】本题考查 线，牛顿第二定律分析能力考题 2如图(a) 所示，固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力 F 作用下向上运动，推力 F 与小环速度 v 随时间变化的规律如图(b)、(c )所示，重力加速度 g 取 10m/(a)( b)(c )(1)小环的质量 (2)细杆与地面间的倾角 .【解析】本题考查动力学的基本概念，采用从图线中获取必要的信息，培养学生观察能力与分析判断能力由图(c)得： a m/s 2前 2s 有： 环做匀加速运动，满 足方程 F1 s 后有环做匀速运动，加速度为零，所以 F2mg 代入数据可解得 10、 m1 30如图(a) ，质量 m1物体沿倾角 37的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速 v 成正比，比例系数用 k 表示，物体加速度 a 与风速 v 的关系如图(b) 所示求：(1)物体与斜面间的动摩擦因数 ；(2)比例系数 k.(g 10m/ a)( b)【解析】(1)初始时刻： ，由右图读出 m/s 2 代入式，解得： )末时刻加速度为零：mg N 0 ，又 N ，由右图得出此时 v5 m/s 代入式解得：k v（ 考题 4如图所示，物体从光滑斜面上的 A 点由静止开始下滑，经过 经过 B 点前后速度大小不变 )，最后停在 C 点每隔 过速度传感器测量物体的瞬时速度，下表给出了部分测量数据重力加速度 g 取 10m/s2.t/s v/(ms1 ) 求： (1)斜面的倾角 ；(2)物体与水平面之间的动摩擦因数 ；(3)t 物体的瞬时速度 v.【解析】本题考查运动学与动力学的基础知识，是中学阶段的重要内容之一(1)由前三列数据可知物体在斜面上匀加速下滑时的加速度为 5m/s 2， ，可得 30. v t )由后两列数据可知物体在水平面上匀减速滑行时的加速度大小为nts。