（全国百强校）2016年高三物理一轮复习第三章 牛顿运动定律 第3单元 解析典型问题教案

（全国百强校）2016年高三物理一轮复习第三章 牛顿运动定律 第3单元 解析典型问题教案内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 ：必须弄清牛顿第二定律的矢量性。 牛顿第二定律 F=矢量式，加速度的方向与物体所受合外力的方向相同。 在解题时，可以利用正交分解法进行求解。 例 1、如图 1 所示，电梯与水平面夹角为 300,当电梯加速向上运动时，人对梯面压力是其重力的 6/5，则人与梯面间的摩擦力是其重力的多少倍。 分析与解：对人受力分析，他受到重力 持力 摩擦力用，如图 1 x 轴正向，竖直向上为 y 轴正向，此时只需分解加速度，据牛顿第二定律可得：Ff= 解得 如图所示，在箱内倾角为 的固定光滑斜面上用平行于斜面的细线固定一质量为 m 的木块。 求：箱以加速度 a 匀加速上升，箱以加速度 a 向左 2、匀加速运动时，线对木块的拉力 2各多大。 解： a 向上时，由于箱受的合外力竖直向上，重力竖直向下，所以 必然竖直向上。 可先求 F，再由 解，得到： F1=m(g+a) F2=m(g+a) a 向左时，箱受的三个力都不和加速度在一条直线上，必须用正交分解法。 可选择沿斜面方向和垂直于斜面方向进行正交分解， （同时正交分解 a） ，然后分别沿 x、 y 轴列方程求1=m(， F2=m(还应该注意到 1=m(显示其有可能得负值，这意味这绳对木块的力是推力，这是不可能的。 这里又有一个临界值的问题：当向左的加速度a F1=m(沿绳向斜上方；当 a木块和斜面不再保持相对静止，而是相对于斜面向上滑动，绳子松弛 3、，拉力为零。 问题 2：必须弄清牛顿第二定律的瞬时性。 牛顿第二定律是表示力的瞬时作用规律，描述的是力的瞬时作用效果产生加速度。 物体在某一时刻加速度的大小和方向，是由该物体在这一时刻所受到的合外力的大小和方向来决定的。 当物体所受到的合外力发生变化时，它的加速度随即也要发生变化，F=运动过程的每一瞬间成立，加速度与力是同一时刻的对应量，即同时产生、同时变化、同时消失。 例 2、如图 2（a）所示，一质量为 m 的物体系于长度分别为 2的两根细线上，L 1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为 ，L 2水平拉直，物体处于平衡状态。 现将 剪断瞬时物体的加速度。 (a)3002世昌的博客 （l）下面是某同学对 4、该题的一种解法：分析与解：设 1，L 2线上拉力为 重力为 体在三力作用下保持平衡,有T 1 2， T 2 2突然消失，物体即在 为 mg 以加速度 ag 向在 认为这个结果正确吗。 请对该解法作出评价并说明理由。 （2）若将图 2(a)中的细线 量不计的轻弹簧，如图 2(b)所示，其他条件不变，求解的步骤和结果与（l）完全相同，即 ag 认为这个结果正确吗。 请说明理由。 分析与解：（1）错。 因为 1上的张力大小发生了变化。 剪断瞬时物体的加速度 a=2）对。 因为 簧 大小和方向都不变。 问题 3：必须弄清牛顿第二定律的独立性。 当物体受到几个力的作用时，各力将独立地产生与其对应的加速度（力的独立作用原理 5、） ，而物体表现出来的实际加速度是物体所受各力产生加速度叠加的结果。 那个方向的力就产生那个方向的加速度。 例 3、如图 3 所示，一个劈形物体 M 放在固定的斜面上，上表面水平，在水平面上放有光滑小球 m，劈形物体从静止开始释放，则小球在碰到斜面前的运动轨迹是：斜面向下的直线 B抛物线 C竖直向下的直线 题 4：必须弄清牛顿第二定律的同体性。 加速度和合外力(还有质量)是同属一个物体的，所以解题时一定要把研究对象确定好，把研究对象全过程的受力情况都搞清楚。 例 4、一人在井下站在吊台上，用如图 4 所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来。 图中跨过滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦。 吊台的质量 m 6、=15的质量为 M=55动时吊台向上的加速度是 a=这 时人对吊台的压力。 (g=s 2)分析与解：选人和吊台组成的系统为研究对象，受力如图 5 所示，F 为绳的拉力,由牛顿第二定律有：2F-(m+M)g=(M+m)再选人为研究对象，受力情况如图 6 所示，其中 吊台对人的支持力。 由牛顿第二定律得：F+F a,故 (a+g)对吊台的压力与吊台对人的支持力大小相等，方向相反，因此人对吊台的压力大小为 200N，方向竖直向下。 问题 5：必须弄清面接触物体分离的条件及应用。 相互接触的物体间可能存在弹力相互作用。 对于面接触的物体，在接触面间弹力变为零时，它们将要分离。 例 5、一根劲度系数为 k,质量不计 7、的轻弹簧，上端固定, 下端系一质量为 m 的物体,有(b)图 4(m+M)图 7高中物理资源下载平台世昌的博客 ,并使弹簧处于自然长度。 如图 7 所示。 现让木板由静止开始以加速度a(ag匀加速向下移动。 求经过多长时间木板开始与物体分离。 分析与解：设物体与平板一起向下运动的距离为 x 时，物体受重力 簧的弹力F=平板的支持力 N 作用。 据牛顿第二定律有： N=0 时，物体与平板分离，所以此时 因为 ，所以。 212例 6、一弹簧秤的秤盘质量 5盘内放一质量为 05物体 P，弹簧质量不计，其劲度系数为 k=800N/m，系统处于静止状态，如图 9 所示。 现给 P 施加一个竖直向上的力 F，使 P 8、从静止开始向上做匀加速直线运动，已知在最初 02s 内 F 是变化的，在 02s 后是恒定的，求 F 的最大值和最小值各是多少。 （g=10m/s 2）分析与解：因为在 t= F 是变力，在 t=后 F 是恒力，所以在 t= 离开秤盘。 此时 P 受到盘的支持力为零，由于盘的质量 5所以此时弹簧不能处于原长，这与例 2 轻盘不同。 设在 段时间内 P 向上运动的距离为 x,对物体 P 据牛顿第二定律可得： F+ 整体应用牛顿第二定律可得： )()( 212121 令 N=0，并由述二式求得 ，而 ，所以求得 a=6m/ 开始运动时拉力最小，此时对盘和物体 P 整体有 m1+m2)a= 与盘分离时拉力 9、 F 最大，F m2(a+g)=：必须会分析临界问题。 例 7、如图 10，在光滑水平面上放着紧靠在一起的两物体，的质量是的 2 倍，受到向右的恒力 B=2N，受到的水平力 A=(9，(t 的单位是 s)。 从 t0 开始计时，则：A物体 3s 末时的加速度是初始时的 511 倍；Bt s 后,物体做匀加速直线运动；Ct ,物体的速度为零；Dt ,的加速度方向相反。 分析与解：对于 A、B 整体据牛顿第二定律有： B=(mA+mB)a,设 A、B 间的作用为N，则对 B 据牛顿第二定律可得： N+FB=当 t=4s 时 N=0，A 、B 两物体开始分离，此后 B 做匀加速直线运动，而 A 做加速度逐 10、渐减小的加速运动，当 t= A 物体的加速度为零而速度不为零。 t,所受合图 10高中物理资源下载平台世昌的博客 ，即 A、B 的加速度方向相反。 当 ，则小球将 “飘”离斜面，只受两力作用，如图 13 所示，此时细线与水平方向间的夹角 15N 时， A、 B 间一定发生了相对滑动，用质点组牛顿第二定律列方程：，而 a A =5m/是可以得到 a B = 问题 8：必须会分析与斜面体有关的问题。 （系统牛顿第二定律）例 12. 如图，倾角为 的斜面与水平面间、斜面与质量为 m 的木块间的动摩擦因数均为 ，木块由静止开始沿斜面加速下滑时斜面始终保持静止。 求水平面给斜面的摩擦力大小和方向。 解：以斜面 11、和木块整体为研究对象，水平方向仅受静摩擦力作用，整体法： g+mg( 3、 （难）如图 17 所示，水平粗糙的地面上放置一质量为 M、倾角为 的斜面体，斜面体表面也是粗糙的有一质量为 m 的小滑块以初速度 斜面底端滑上斜面上经过时间 t 到达某处速度为零，在小滑块上滑过程中斜面体保持不动。 求此过程中水平地面对斜面体的摩擦力与支持力各为多大。 分析与解：取小滑块与斜面体组成的系统为研究对象，系统受到的外力有重力(m+M)g/地面对系统的支持力 N、静摩擦力 f(向下)。 建立如图 17 所示的坐标系，对系统在水平方向与竖直方向分别应用牛顿第二定律得：f=0t, N(m+M)g=0方向向左；。 问题 9：必须会分析传送带有关的问题。 0图 17图 18 世昌的博客 、如图 18 所示，某工厂用水平传送带传送零件，设两轮子圆心的距离为 S，传送带与零件间的动摩擦因数为 ，传送带的速度恒为 V，在 P 点轻放一质量为 m 的零件，并使被传送到右边的 Q 处。 设零件运动的后一段与传送带之间无滑动，则传送所需时间为 ，摩擦力对零件做功为 于 f=mg=以 a= 加速位移 1 21通过余下距离所用时间 用时间 摩擦力对零件做功 1 21 15、 （难）如图 19 所示，传送带与地面的倾角 =37 ，从 A 到 B 的长度为 1。