滬科版物理高一上3-D《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》試題解析(二)

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1、 2019 最新滬科版物理高一上 3-D《牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用》試題解析 (二) 一、動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題 本節(jié)的主要內(nèi)容是在對(duì)物體進(jìn)行受力分析的基礎(chǔ)上 ,應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)的知識(shí)來分析解決物體在幾個(gè)力作用下的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)情況 (求任意時(shí)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(yùn)動(dòng)學(xué) 的有關(guān)公式（ vt v0 at , s v0 t 1 at 2 , vt2 v02 2

2、as 等）求出速度 vt 和位移 s 等。 2 2．根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)情況 (性質(zhì)、已知條件等 ),選用運(yùn)動(dòng)學(xué)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(yùn)動(dòng)情況是解題的關(guān)鍵 ,加速度始終是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的紐帶、橋梁?？僧嫹娇驁D如下： 物體受力情 加 物體運(yùn)動(dòng)狀 牛頓第二定律 速 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 況及其分析 度 態(tài)及其變化

3、 4．把動(dòng)力學(xué) 問題分成上述兩類基本問題有其實(shí)際重要意義。已知物體受力情況根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律就可確定運(yùn)動(dòng)情況 ,從而對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)做出明確預(yù)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(shí)刻的速度和位置。而已知物體運(yùn)動(dòng)情況確定物體受力 情況則包含探索性的應(yīng)用。如牛頓根據(jù)天文觀測(cè)積累的月球運(yùn)動(dòng)資料 ,發(fā)現(xiàn)了萬有引力定律就屬于這種探索。 二、應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題的一般步驟 1、確定研究對(duì)象．可根據(jù)題意選某物體 ( 題設(shè)情景中有多個(gè)物體時(shí)尤顯必要 )或某一部分物體或幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象。所選研究對(duì)象應(yīng)是受力或運(yùn)動(dòng)情況清楚便于解題的 物

4、體。 2、全面分析研究對(duì)象的受力情況 ,正確畫出受力示意圖。可以按力的性質(zhì)——重力、彈 力、摩擦力、其他力的次序分析物體所受各個(gè)力的大小和方向；再根據(jù)力的合成知識(shí)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(shí) ,確定合力 F 合 的大小和方向。畫示意圖時(shí) ,可以用一方塊或一個(gè)點(diǎn)表示物體 ,各力 作用點(diǎn)畫在一個(gè)點(diǎn) (如方塊中心 )上。各力方向一定要畫準(zhǔn) ,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(duì)象的運(yùn)動(dòng)情況 ,畫出運(yùn)動(dòng)過程示意簡(jiǎn)圖。特別注意：若所研究運(yùn)動(dòng)過程 的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)、

5、受力情況并非恒定不變時(shí) ,則要把整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程分成幾個(gè)不同的運(yùn)動(dòng)階段詳細(xì) 分析。每個(gè)階段是一種性質(zhì)的運(yùn)動(dòng)。要弄清楚各運(yùn)動(dòng)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(biāo)系 ,一般情況下可選擇物體的初速度方向或加速度方向?yàn)檎较颉? 5、根據(jù)牛頓定律、運(yùn)動(dòng)學(xué)公式、題目給定的條件列方程；利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式或牛頓運(yùn)動(dòng)定律 進(jìn)一步解出所求物理量。注意：在求解過程中 ,要選準(zhǔn)公式、正確運(yùn)算、簡(jiǎn)潔、規(guī)范。要先求出所求物理量的文字表達(dá)式再代人數(shù)字進(jìn)行計(jì)算。 6、審查結(jié)果是否合理或深入探討所得結(jié)果的物理意義、內(nèi)涵及外延等。

6、 1 / 5 034.07— 08 學(xué)年度第一次質(zhì)量檢測(cè) 15．（ 10 分）在消防演習(xí)中 ,消防 隊(duì)員從一根豎直的長直輕繩上由靜止滑下 ,經(jīng)一段時(shí)間落地．為了獲得演習(xí)中的一些數(shù)據(jù) ,以提高訓(xùn)練質(zhì)量 ,研究人員在輕繩上端安裝一個(gè)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(duì)員下滑過程中輕繩受到的拉力與消防隊(duì)員重力的比值隨時(shí)間變化的情況．已知某隊(duì)員在一次 演習(xí)中的數(shù)據(jù)如圖所示 ,求該消防隊(duì)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(duì)員先在 t1=1s 時(shí)間內(nèi)以 a1 勻加速下滑． 然后在 t2=1.5s 時(shí)間

7、內(nèi)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= g F1 =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= F2 g =2m/s2 （ 1 分） m 隊(duì)員落地時(shí)的速度 v=vm－ a2t2 代入數(shù)據(jù)解得： v=1m/s （ 2 分）  F

8、 m g 1.2 0.6 t/s 0 1 2 3 035.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(shí)間 t 的關(guān)系和物塊的速度 v 與時(shí)間 t 的關(guān)系如圖所示 ,取重力加 2 速度 g = 10 m/s ,求物塊的質(zhì)量 m 及物塊與地面間的動(dòng)摩 F/N -1 擦因數(shù) μ。 6 v/m?s 6 解：

9、 0 ~ 3 s 內(nèi),力 F 未推動(dòng)物塊。 4 3 ~ 6 s 內(nèi) ,F2－ μmg= ma ?????（ 2 分） 2 3 F2=6N ????????????????（ 1 分） t/s t/s 0 0 － 369 3 6 9 由 v t 圖知 ,3 ~ 6 s 的加速度 a 6 0 2m/s 2 ???????（ 2 分） 6 3

10、 6 ~ 9 s 內(nèi) ,F3－μmg= 0 ??????????????（ 2 分） F3=4N ??????????????????????? 1 分） 037.2008 屆高三第一次調(diào)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(yùn)動(dòng) ,4s 內(nèi)通過 8m 的距離 ,此后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī) ,汽車又運(yùn)動(dòng)了 2s 停止 ,已知汽車的質(zhì)量 3 ,求： m=210 kg,汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力大小不變 （1）關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)汽車的速度大??； （2）汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受到的阻力大??； （3）汽車

11、牽引力的大?。? 解：（ 1）汽車開始做勻加速度運(yùn)動(dòng) v0 0 s0 t （ 1 分） 2 解得v0 2S0 4m / s （ 2 分） t1 （2）汽車滑行減速過程加速度為 a2 2 / 5 a2 0 v0 2m / 2s （1 分） t 2 f＝ 4103N 由牛頓第二定律 － f＝ma2 （ 1 分） 解得 （ 1 分） （3）開始汽車加速

12、過程中加速度 a1 S0 1 a1t 12 （ 1 分） F－ f＝ ma1 2 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(zhì)量為 M = 10kg 的滑塊放 在水平地面上 ,滑塊上固定一個(gè)輕細(xì)桿 ABC,∠ ABC = 45 ．在 A 端固定一個(gè)質(zhì)量為 m = 2kg 的小球 ,滑塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 = 0.5．現(xiàn)對(duì)滑塊施加一個(gè)水

13、平向右的推力 F 1 = 84N, 使滑塊做勻加速運(yùn)動(dòng)．求此時(shí)輕桿對(duì)小球作用力 F2 的大小和方向．（取 g＝ 10m/s2） 有位同學(xué)是這樣解的—— 小球受到重力及桿的作用力 F2,因?yàn)槭禽p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 mg 2 2 10N 20 2 N ． 你認(rèn)為上述解法是否正確？如果不正確 ,請(qǐng)說明理由 ,并給出正確的解答． 答：結(jié)果不正確．????????（2

14、 分） 桿 AB 對(duì)球的作用力方向不一定沿著桿的方向 ,它可能會(huì)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(duì)整體有 F－ μ(M+m)g＝（ M＋ m） a ????（  B A F 1 C 圖 2 分）  F 2 45 F=ma G=mg 圖 解得 a F ( M m ) g 84 0.5 ( 10 2 ) 10 2 2 2

15、M m 10 2 m/s =2m/s ??? （ 1 分） F2 ( mg )2 ( ma ) 2 ( 2 10 )2 ( 2 2 ) 2 N 4 26 N ＝20.4N ???（ 1 分） 輕桿對(duì)小球的作用力 F 2 與水平方向夾角 arctan mg arctan 5 ,斜向右上．（ 2 分） ma 063.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

16、 拋出 ,在上升過程中球的速度圖像如圖所示 ,已知球的質(zhì)量 m＝0.8kg, 設(shè)空氣阻力大小不變 ,取 2 g＝ 10m/s 。求： -1 （1）空氣阻力的大小 v/m s 18 （2）球從最高點(diǎn)落回地面所需的時(shí)間 解：（ 1）小球在上升過程中： 12 0 18 m/s2 12m/s

17、2 （ 1 分） a1 v1t （ 1 分） 6 v10 t1 1.5 O 根據(jù)牛頓第二定律 ,有 －（ mg＋ f）＝ ma1 （ 2 分） 0.51.0 1.5 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 a2

18、 mg f 0.8 10 1.6 m/s2 8m/s2 （ 2 分） m 0.8 由 s 1 at 2 （ 1 分） 得 t 2 2h 1.84s （ 1 分） a2 2 066.2008 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(yùn)動(dòng)

19、 ,拉力 F 和物體速度 F/ N v/m?s 隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖所 F 5.5 1.0 示,取重力加速度 A 5.0 g =10m/s 2．求物體的質(zhì)量 t/s t/s 及斜面與地面間的夾角 ． 0 2 4 6 0 2 4 6 解：由圖可得 ,0～ 2 s內(nèi)物

20、 體的加速度為 a v 0.5 m / s2 ①（ 4 分） t 由牛頓第二定律可得： F mg sin ma 2s 后有： Fmg sin 聯(lián)立①②③ ,并將 F 5.5 N , F 5N  ②（ 4 分） ③（ 3 分） 代入解得： m 1.0kg 30 （ 4 分） 067.重點(diǎn)中學(xué) 07～ 08 學(xué)年度第三次質(zhì)檢 13 . (10 分 )從 2007 年 1 月 1 日起 ,全面禁止摩托車

21、 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(shí)間為△ t=0.05s,設(shè)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(zhì)量為 m=70kg, 試估算碰撞時(shí)駕駛員所受的撞擊力大?。? 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 2.0 10 2 m/s 2 (2 分 )

22、 (2) F ma平 (2 分 ) 代入數(shù)據(jù)得 F ＝ 1.4 104 N (2 分 ) gk011.2008 年高考物理海南卷 15、科研人員乘氣球進(jìn)行科學(xué)考察．氣球、座艙、壓艙物和 科研人員的總質(zhì)量為 990 kg ．氣球在空中停留一段時(shí)間后 ,發(fā)現(xiàn)氣球漏氣而下降 ,及時(shí)堵 ?。伦r(shí)氣球下降速度為 1 m/s,且做勻加速運(yùn)動(dòng) ,4 s 內(nèi)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(yùn)動(dòng) ,下降速度在 5 分鐘內(nèi)減少 3 m/s．若空氣

23、阻力和泄漏氣體的質(zhì)量均可忽略 ,重力加速度 g＝ 9.89 m/s2,求拋掉的壓艙物的質(zhì)量． 解：由牛頓第二定律得： mg f ma h v0t 1 at 2 2 4 / 5 拋掉質(zhì)量為 m′的壓艙物后減速下降 ,有： f ( m m ) g ( m m )a v a t 解得： m m a a m a v / t 101 kg g a g v / t 5 / 5