艺体学案牛顿运动定律修正版.docx
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艺体学案牛顿运动定律修正版
专题二1受力分析
解题步骤:
分析研究对象的受力情况,并作出受力图
(1)确定物体受到哪些力的作用,不能添力,也不能漏力.受力分析通常按重力、弹力、摩擦力等力的顺序来分析.
(2)准确画出受力示意图,力的示意图关键是力的方向要确定,要培养准确画图的习惯.
利用平衡条件建立方程并求解
(1)利用合成法分析问题时,其平衡方程为:
F合=0.
(2)利用分解法特别是正交分解法分析平衡问题时,其平衡方程为:
Fx=0,Fy=0.
(3)关于坐标轴的选取,一般选外力多的方向为坐标轴,使力的分解个数少,计算简便
例一:
如图所示,物体A靠在竖直墙面上,在力F作用下,A、B保持静止.物体B的受力个数为()A.2B.3C.4D.5
练1、如右图所示,物体A靠在倾斜的墙面上,在与墙面和B垂直的力F作用下,A、B保持静止,试分析A、B两物体受力的个数.
例二、用轻弹簧竖直悬挂质量为m的物体,静止时弹簧伸长量为L.现用该弹簧沿斜面方向拉住质量为2m的物体,系统静止时弹簧伸长量也为L.斜面倾角为30°,如图所示.则物体所受摩擦力( )
A.等于零B.大小为
mg,方向沿斜面向下
C.大小为
mg,方向沿斜面向上D.大小为mg,方向沿斜面向上
练2、L型木板P上面光滑,放在固定斜面上,轻质弹簧一端固定在木板上,另一端与置于木板上表面的滑块Q相连,如图所示,若P、Q一起沿斜面匀速下滑,不计空气阻力.则木板P的受力个数为( )
A.3B.4C.5D.6
作业
1.关于摩擦力,有如下几种说法,其中错误的是:
()
A、摩擦力总是阻碍物体间的相对运动;B、摩擦力与物体运动方向有时是一致的;
C、摩擦力的方向与物体运动方向总是在同一直线上;
D、摩擦力的方向总是与物体间相对运动或相对运动趋势的方向相反。
2.如图所示,用水平外力F将木块压在竖直墙面上保持静止状态,下列说法正确的是()
A.木块所受的重力与墙对木块的静摩擦力是一对平衡力
B.木块所受的重力与墙对木块的静摩擦力是一对作用力和反作用力
C.木块对墙的压力与水平外力F是一对平衡力
D.水平外力F与墙对木块的压力是一对作用力和反作用力
3.天花板上悬挂着一个劲度系数为k的弹簧,弹簧的下端拴一个质量为m的小球,小球处于静止状态时,弹簧的形变量等于(g为重力加速度,不计弹簧质量)()
A.0B.mg/kC.kmgD.m/k
4.如图所示,物体M在竖直向上的拉力F的作用下能静止在斜面上,关于M受力的个数,下列说法中正确的是( )
A.M一定是受两个力作用
B.M一定是受四个力作用
C.M可能受三个力作用
D.M不是受两个力作用就是受四个力作用
5.如图所示,一个木块放在固定的粗糙斜面上,今对木块施一个既与斜面底边平行又与斜面平行的推力F,木块处于静止状态,如将力F撤消,则木块( )
A.仍保持静止B.将沿斜面下滑
C.受到的摩擦力大小不变D.受到的摩擦力方向沿斜面向下
6.某同学用传感器来探究摩擦力,他的实验步骤如下:
①将力传感器接入数据采集器,再连接到计算机上;②将一质量m=3.75kg的木块置于水平桌面上,用细绳将木块和传感器连接起来;③打开计算机,使数据采集器工作,然后沿水平方向缓慢地拉动细绳,木块运动一段时间后停止拉动;④将实验得到的数据经计算机处理后在屏幕上显示出如图所示的图象.
下列有关这个实验的几个说法,其中正确的是( )
A.0~6s内木块一直受到静摩擦力的作用
B.最大静摩擦力比滑动摩擦力大
C.木块与桌面间的动摩擦因数为0.08
D.木块与桌面间的动摩擦因数为0.11
7.如图所示,在水平力F作用下,木块A、B均保持静止.若木块A与B的接触面是水平的,且F≠0.则关于木块B的受力个数可能为( )
A.3个或4个B.3个或5个
C.4个或5个D.4个或6个
专题二2受力分析
(2) 共点力的平衡
题型一物体的受力分析
例1.如图所示,小车M在恒力作用下,沿水平地面做直线运动,由此可判断( )
A.若地面光滑,则小车一定受三个力作用
B.若地面粗糙,则小车可能受三个力作用
C.若小车做匀速运动,则小车一定受四个力作用
D.若小车做加速运动,则小车可能受三个力作用.
练1.如图所示,倾斜天花板平面与竖直方向夹角为θ,推力F垂直天花板平面作用在木块上,使其处于静止状态,则()
A木块一定受三个力作用B天花板对木块的弹力N>F
C木块受的静摩擦力等于
D术块受的静摩擦力等于
题型二共点力的平衡
例2.如图所示,一个半径为R、重为G的小球,用长度为R的细绳悬挂在光滑的竖直墙壁上.用FT表示绳子对球的拉力,用FN表示墙对球的支持力,下列结果中正确的是( )
A.FT=
G,FN=2GB.FT=
G,FN=
G
C.FT=
G,FN=
D.FT=
G,FN=
练2.如图所示,置于水平地面的三脚架上固定着一质量为m的照相机.三脚架的三根轻质支架等长,与竖直方向均成30°角,则每根支架中承受的压力大小为( )
A.
mg B.
mgC.
mgD.
mg
练3.如图所示,一条细绳跨过定滑轮连接物体A、B,A悬挂起来,B穿在一根竖直杆上,两物体均保持静止,不计绳与滑轮、B与竖直杆间的摩擦,已知绳与竖直杆间的夹角为θ,则物体A、B的质量之比mA∶mB等于( )
A.cosθ∶1 B.1∶cosθC.tanθ∶1D.1∶sinθ
题型三动态分析问题
例3、我国国家大剧院外部呈椭球型,将国家大剧院的屋顶近似为半球形,一警卫人员为执行特殊任务,必须冒险在半球形屋顶上向上缓慢爬行(如图所示),他在向上爬的过程中( )
A.屋顶对他的支持力变大B.屋顶对他的支持力变小
C.屋顶对他的摩擦力变大D.屋顶对他的摩擦力变小
练4.在粗糙水平地面上与墙平行放着一个截面为半圆的柱状物体A,A与竖直墙之间放一光滑圆球B,整个装置处于静止状态.现对B加一竖直向下的力F,F的作用线通过球心,设墙对B的作用力为F1,B对A的作用力为F2,地面对A的作用力为F3,若F缓慢增大而整个装置仍保持静止,截面如图所示,在此过程中( )
A.F1保持不变,F3缓慢增大B.F1缓慢增大,F3保持不变
C.F2缓慢增大,F3缓慢增大D.F2缓慢增大,F3保持不变
作业1.斜面体B放在水平地面上,木块A放在斜面体B上,用一个沿斜面向上的力F拉木块A,在力F的作用下物体A与斜面体B一起沿水平匀速向右移动,已知斜面倾角为θ,则()
A.B对A的摩擦力方向沿斜面向下
B.地面对B的摩擦力大小f=Fcosθ
C.A、B间的动摩擦因数一定不为0
D.地面对B的支持力是物体A与斜面体B的总重力之和
2.如图所示,一个半球形的碗放在桌面上,碗口水平,O是球心,碗的内表面光滑。
一根轻质杆的两端固定有两个小球,质量分别是m1、m2,当它们静止时,m1、m2与球心的连线跟水平面分别成60°,30°角,则碗对两小球的弹力大小之比是()
A.1:
2B.
C.1:
D.
:
2
3.物块M在静止的传送带上匀速下滑时,传送带突然转动,传送带转动的方向如图中箭头所示。
则传送带转动后()
A.M将减速下滑B.M仍匀速下滑C.M受到的摩擦力变小
D.M受到的摩擦力变大
4.如图所示,人重600N,木块A重400N,人与木块、木块与水平面间的动摩擦因数均为0.2,现人用水平力拉绳,使他与木块一起向右做匀速直线运动,滑轮摩擦不计,求:
(1)人对绳的拉力.
(2)人脚对A的摩擦力的方向和大小.
专题二3牛顿第二定律的应用
应用牛顿第二定律的解题步骤
(1)明确研究对象.根据问题的需要和解题的方便,选出被研究的物体.
(2)分析物体的受力情况和运动情况,画好受力分析图,明确物体的运动性质和运动过程.
(3)选取正方向或建立坐标系,通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向.
(4)求合外力F合.
(5)根据牛顿第二定律F合=ma列方程求解,必要时还要对结果进行讨论.
题型1涉及牛顿第二定律的过程分析
例1.如图1所示,自由下落的小球下落一段时间后,与弹簧接触,从
它接触弹簧开始,到弹簧压缩到最短的过程中,小球的速度、加速度的变化情况如何?
练1、如图2所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住物体m.现将弹簧压缩到A点,然后释放,物体一直可以运动到B点,如果物体受到的阻力恒定,则()
A.物体从A到O先加速后减速B.物体从A到O加速运动,从O到B减速运动
C.物体运动到O点时所受合力为0D.物体从A到O的过程加速度逐渐减小
题型
2牛顿第二定律与运动学公式结合:
例2、如图所示,物体的质量m=4kg,与水平地面间的动摩擦因数为μ=0.2,在倾角为37°,F=10N的恒力作用下,由静止开始加速运动,当t=5s时撤去F,求:
(1)物体做加速运动时的加速度a;
(2)撤去F后,物体还能滑行多长时间?
(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)
练2如图所示,楼梯口一倾斜的天花板与水平面成θ=37°角,一装潢工人手持木杆绑着刷子由下往上粉刷天花板.工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上,大小为F=10N,刷子的质量为m=0.5kg,刷子可视为质点.刷子与天花板间的动摩擦因数为0.5,天花板长为L=4m,取sin37°=0.6,g=10m/s2,试求:
(1)刷子沿天花板向上运动的加速度;
(2)工人把刷子从天花板底端(速度为零)推到顶端所用的时间.
练3、如图所示,一足够长的光滑斜面倾角为θ=30°,斜面AB与水平面BC连接,质量m=2kg的物体置于水平面上的D点,D点距B点d=7m.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.2,当物体受到一水平向左的恒力F=8N作用t=2s后撤去该力,不考虑物体经过B点时的碰撞损失,重力加速度g取10m/s2.
求撤去拉力F后,经过多长时间物体经过B点?
作业
1、如图6所示,三个完全相同的物块1、2、3放在水平桌面上,它们与桌面间的动摩擦因数都相同.现用大小相同的外力F沿图示方向分别作用在1和2上,用F\2的外力沿水平方向作用在3上,使三者都做加速运动.令a1、a2、a3分别表示物块1、2、3的加速度,则()
A.a1=a2=a3B.a1=a2,a2>a3C.a1>a2,a2<a3D.a1>a2,a2>a3
2、一物块以某一初速度沿粗糙的斜面向上沿直线滑行,到达最高点后自行向下滑动,不计空气阻力,设物块与斜面间的动摩擦因数处处相同,图中的图象能正确表示物块在这一过程中的速率与时间关系的是( )
3、(2011年上海)如图为蹦极运动的示意图.弹性绳的一端固定在O点,另一端和运动员相连.运动员从O点自由下落,至B点弹性绳自然伸直,经过合力为零的C点到达最低点D,然后弹起.整个过程中忽略空气阻力.分析这一过程,下列表述正确的是( )
①经过B点时,运动员的速率最大②经过C点时,运动员的速率最大
③从C点到D点,运动员的加速度增大④从C点到D点,运动员的加速度不变
A.①③B.②③C.①④D.②④
专题二4牛顿第二定律的应用
(二)
题型3合成法与分解法的综合应用
例3、如图所示,在小车中悬挂一小球,若偏角θ未知,而已知摆球的质量为m,小球随小车水平向左运动的加速度为a=2g(取g=10m/s2),则绳的张力为()
变式练习2.如图所示,质量为m的人站在自动扶梯上,扶梯正以加速度a向上减速运动,a与水平方向的夹角为θ.求人所受到的支持力和摩擦力.
题型4用动力学方法分析多过程问题
例4、质量为10kg的物体在F=200N的水平推力作用下,从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动,斜面固定不动,与水平地面的夹角θ=37°,如图所示,力F作用2秒钟后撤去,物体在斜面上继续上滑了1.25秒钟后,速度减为零,求:
物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体的总位移x.(已知sin37°=0.6,cos37°=0.8,g=10m/s2)
作业、
1
、如图3所示,倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面上,质量为m=0.4kg的物块A叠放在物体B上,物体B的上表面水平.当A随B一起沿斜面下滑时,A、B保持相对静止.求B对A的支持力和摩擦力.
2、如图所示,车厢中有一倾角为30°的斜面,当火车以10m/s2的加速度沿水平方向向左运动时,斜面上的物体m与车厢相对静止,分析物体m所受摩擦力的方向.
3.在消防演习中,消防队员从一根竖直的长直轻绳上由静止滑下,经一段时间落地.为了获得演习中的一些数据,以提高训练质量,研究人员在轻绳上端安装一个力传感器并与数据处理系统相连接,用来记录消防队员下滑过程中轻绳受到的拉力与消防队员重力的比值随时间变化的情况如图5所示.已知某队员在一次演习中的数据如图所示,经2.5s时间落地.(g取10m/s2)求:
(1)该消防队员下滑过程中,在0~1s内的加速度是多少?
(2)该消防队员在下滑过程中的最大速度是多少?
(3)该消防队员在下滑落地时速度是多少?
4.如图所示为杂技“顶杆”表演,一人站在地上,称为“底人”,肩上扛一质量为M的竖直竹竿,当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时,竿对“底人”的压力大小大小为( )
A.(M+m)gB.(M+m)g-maC.(M+m)g+maD.(M-m)g
5、静止在光滑水平面上的物体,在水平推力F作用下开始运动,推力随时间变化的规律如图所示,关于物体在0~t1时间内的运动情况,正确的描述是( )
A.物体先做匀加速运动,后做匀减速运动B.物体的速度一直增大
C.物体的速度先增大后减小D.物体的加速度一直增大
6、一个静止的质点,在0~4s时间内受到力F的作用,力的方向始终在同一直线上,力F随时间t的变化如图所示,则质点在( )
A.第2s末速度改变方向B.第2s末位移改变方向
C.第4s末回到原出发点D.第4s末运动速度为零
7、一物体放置在倾角为
的斜面上,斜面固定于加速上升的电梯中,加速度为
,如图3-1-15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
8、如下图所示,粗糙的斜坡倾角α=30°,有一物体从点A以某一初速度开始向上运动,经过2s到达B点速度恰好为零,然后从点B返回点A。
已知点A、B间距离为16m,求从点B返回点A所需的时间。
(g=10m/s2)
专题二5超重和失重连接体(整体隔离)
1.超重
(1)定义:
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的情况.
(2)产生条件:
物体具有的加速度.可能的运动形式竖直方向
2.失重
(1)定义:
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的情况.
(2)产生条件:
物体具有的加速度.可能的运动形式竖直方向
3.完全失重
(1)定义:
物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)的状态称为完全失重状态.
(2)产生条件:
物体的加速度a=.可能的运动形式
二、整体法与隔离法
在求解连接体问题时常常用到整体法与隔离法.所谓“连接体”问题,是指运动中的几个物体或上下叠放在一起、或前后挤靠在一起、或通过细绳、轻杆、轻弹簧连在一起、或由间接的场力作用在一起的物体组.研究对象的选取:
加速度相同求外力,整体法;加速度相同求内力,整体隔离综合运用;加速度不同,分别隔离。
题型示例
【例1】竖直升降的电梯内的天花板上悬挂着一根弹簧秤,如图24-1所示,弹簧秤的秤钩上悬挂一个质量m=4kg的物体,试分析下列情况下电梯的运动情况(g取10m/s2):
(1)当弹簧秤的示数T1=40N,且保持不变.
(2)当弹簧秤的示数T2=32N,且保持不变.
(3)当弹簧秤的示数T3=44N,且保持不变.
例2放在水平桌面上的一木块,其质量为m,在水平向右的推力F作用下,向右运动。
(1)当地面光滑时,求木块A对木块B的作用力为多少?
(2)当两木块A,B与地面的滑动摩擦因数均为μ时,求木块A对木块B的作用力为多少?
例3.水平桌面上放着质量为M的滑块,用细绳通过定滑轮与质量为m的物体相连,滑块向右加速运动。
已知滑块与桌面间的动摩擦因数为μ.试求滑块运动的加速度和细绳中的张力。
例4.在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚韧不拔的意志与自强不息的精神.为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用力,可将此过程简化为一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示,设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦,重力加速度取g=10m/s2,当运动员与吊椅一起正以加速度a=1m/s2上升时,试求:
(1)运动员竖直向下拉绳的力;
(2)运动员对吊椅的压力.
作业
1.2008年奥运会在北京举行,由此推动了全民健身运动的蓬勃发展.体重为m=50kg的小芳在校运会上,以背越式成功地跳过了1.80m的高度,成为高三组跳高冠军.若忽略空气阻力,g取10m/s2.则下列说法正确的是 ()
A.小芳下降过程处于超重状态B.小芳起跳以后在上升过程中处于超重状态
C.小芳起跳时地面对她的支持力大于她的重力D.起跳过程地面对小芳至少做了900J的功
2.举重运动员在地面上能举起120kg的重物,而在运动着的升降机中却只能举起100kg的重物,求升降机运动的加速度.若在以2.5m/s2的加速度加速下降的升降机中,此运动员能举起质量多大的重物?
(g取10m/s2)
3.如图3-2-7所示为学校操场上一质量不计的竖直滑杆,滑杆上端固定,下端悬空,为了研究学生沿杆的下滑情况,在杆的顶部装有一拉力传感器,可显示杆顶端所受拉力的大小,现有一学生(可视为质点)从上端由静止开始滑下,5s末滑到杆底时速度恰好为零,从学生开始下滑时刻计时,传感器显示拉力随时间变化情况如图3-2-8所示,g取10m/s2,求:
(1)该学生下滑过程中的最大速率;
(2)图中力F1的大小;
(3)滑杆的长度.
4.如图所示,质量为M的斜面A置于粗糙水平地面上,动摩擦因数为
,物体B与斜面间无摩擦。
在水平向左的推力F作用下,A与B一起做匀加速直线运动,两者无相对滑动。
已知斜面的倾角为
,物体B的质量为m,则它们的加速度a及推力F的大小为()
A.
B.
C.
5.如图所示,质量分别为m1、m2的两个物块间用一轻弹簧连接,放在倾角为θ的粗糙斜面上,物块与斜面间的动摩擦因数均为μ.平行于斜面、大小为F的拉力作用在m1上,使m1、m2一起向上做匀加速运动,斜面始终静止在水平地面上,则()
A.弹簧的弹力为
B.弹簧的弹力为+μm2gsinθ
C.地面对斜面的摩擦力水平向左
D.地面对斜面的摩擦力水平向右
6.如图所示,用轻质绝缘细线把两个带等量异种电荷的小球悬挂起来.今将该系统移至与水平方向成30°角斜向右上方向的匀强电场中,达到平衡时,表示平衡状态的图可能是(上面球带正电,下面的带负电):
()
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