沪科版物理高一上3-d《牛顿运动定律的应用》试题解析(二) 5页

牛顿运动定律的应用（二）一、动力学的两类基本问题本节的主要内容是在对物体进行受力分析的基础上，应用牛顿运动定律和运动学的知识来分析解决物体在几个力作用下的运动问题。1．根据物体的受力情况(已知或分析得出)确定物体的运动情况(求任意时刻的速度、位移等)。其解题基本思路是：利用牛顿第二定律F合=ma求出物体的加速度a；再利用运动学的有关公式（，，等）求出速度vt和位移s等。2．根据物体的运动情况(已知)确定物体的受力情况。其解题基本思路是：分析清楚物体的运动情况(性质、已知条件等)，选用运动学公式求出物体的加速度；再利用牛顿第二定律求力。3．无论哪类问题，正确理解题意、把握条件、分清过程是解题的前提，正确分析物体受力情况和运动情况是解题的关键，加速度始终是联系运动和力的纽带、桥梁。可画方框图如下：运动学公式牛顿第二定律物体受力情况及其分析物体运动状态及其变化加速度4．把动力学问题分成上述两类基本问题有其实际重要意义。已知物体受力情况根据牛顿运动定律就可确定运动情况，从而对物体的运动做出明确预见。如指挥宇宙飞船飞行的科技工作者可以根据飞船的受力情况确定飞船在任意时刻的速度和位置。而已知物体运动情况确定物体受力情况则包含探索性的应用。如牛顿根据天文观测积累的月球运动资料，发现了万有引力定律就属于这种探索。二、应用牛顿运动定律解题的一般步骤1、确定研究对象．可根据题意选某物体(题设情景中有多个物体时尤显必要)或某一部分物体或几个物体组成的系统为研究对象。所选研究对象应是受力或运动情况清楚便于解题的物体。2、全面分析研究对象的受力情况，正确画出受力示意图。可以按力的性质——重力、弹力、摩擦力、其他力的次序分析物体所受各个力的大小和方向；再根据力的合成知识求得物体所受合力的大小和方向。也可以根据牛顿第二定律F合=ma，在加速度a的大小方向已知或可求时，确定合力F合的大小和方向。画示意图时，可以用一方块或一个点表示物体，各力作用点画在一个点(如方块中心)上。各力方向一定要画准，力线段的长短要能定性地看出力大小的不同。3、全面分析研究对象的运动情况，画出运动过程示意简图。特别注意：若所研究运动过程的运动性质、受力情况并非恒定不变时，则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶段详细分析。每个阶段是一种性质的运动。要弄清楚各运动阶段之间的联系(如前一阶段的末速度就是后一阶段的初速度等)。4、建立坐标系，一般情况下可选择物体的初速度方向或加速度方向为正方向。5、根据牛顿定律、运动学公式、题目给定的条件列方程；利用运动学公式或牛顿运动定律进一步解出所求物理量。注意：在求解过程中，要选准公式、正确运算、简洁、规范。要先求出所求物理量的文字表达式再代人数字进行计算。6、审查结果是否合理或深入探讨所得结果的物理意义、内涵及外延等。034.徐州市07—08学年度第一次质量检测15．（10\n分）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，t/s0.61.21032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．已知某队员在一次演习中的数据如图所示，求该消防队员在下滑过程中的最大速度和落地速度各是多少？g取10m/s2．解：该队员先在t1=1s时间内以a1匀加速下滑．然后在t2=1.5s时间内以a2匀减速下滑．第1s由牛顿第二定律得：mg－F1=ma1（2分）所以a1==4m/s2（1分）最大速度vm=a1t1代入数据解得：vm=4m/s（2分）后1.5s由牛顿第二定律得：F2－mg=ma2（2分）a2==2m/s2（1分）队员落地时的速度v=vm－a2t2代入数据解得：v=1m/s（2分）v/m∙s-1t/s039366t/sF/N0392664035.广东茂名市2007年第二次模考15．（10分）放在水平地面上的物块，受到方向不变的水平推力F的作用，力F的大小与时间t的关系和物块的速度v与时间t的关系如图所示，取重力加速度g=10m/s2，求物块的质量m及物块与地面间的动摩擦因数μ。解：0~3s内，力F未推动物块。3~6s内，F2－μmg=ma……………（2分）F2=6N…………………………………………（1分）由v－t图知，3~6s的加速度…………………（2分）6~9s内，F3－μmg=0……………………………………（2分）F3=4N……………………………………………………………1分）037.2008届南通市高三第一次调研考试13．（10分）一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动，4s内通过8m的距离，此后关闭发动机，汽车又运动了2s停止，已知汽车的质量m=2×103kg，汽车运动过程中所受阻力大小不变，求：（1）关闭发动机时汽车的速度大小；（2）汽车运动过程中所受到的阻力大小；（3）汽车牵引力的大小．解：（1）汽车开始做匀加速度运动　（1分）解得　　　（2分）\n（2）汽车滑行减速过程加速度为a2　　　　　　　　　　　（1分）　由牛顿第二定律　－f＝ma2（1分）解得　f＝4×103N　（1分）（3）开始汽车加速过程中加速度a1　　（1分）由牛顿第二定律　　F－f＝ma1（1分）解得　　　　　　F＝f＋ma1＝6×103N　　　　　（1分）046.南京市2008届第一次模拟考试15．（本题10分）如图（a）所示，质量为M=10kg的滑块放在水平地面上，滑块上固定一个轻细杆ABC，∠ABC=45°．在A端固定一个质量为m=2kg的小球，滑块与地面间的动摩擦因数为m=0.5．现对滑块施加一个水平向右的推力F1=84N，使滑块做匀加速运动．求此时轻杆对小球作用力F2的大小和方向．（取g＝10m/s2）有位同学是这样解的——小球受到重力及杆的作用力F2，因为是轻杆，所以F2方向沿杆向上，受力情况如图（b）所示．根据所画的平行四边形，可以求得：．你认为上述解法是否正确？如果不正确，请说明理由，并给出正确的解答．CABF1F245°F=maG=mg图（a）图（b）答：结果不正确．……………………（2分）杆AB对球的作用力方向不一定沿着杆的方向，它可能会是右向上的方向．大小和方向具体由加速度a的大小来决定．并随着加速度a的变化而变化．………………（2分）由牛顿第二定律，对整体有F－μ(M+m)g＝（M＋m）a…………（2分）解得m/s2=2m/s2………（1分）………（1分）轻杆对小球的作用力F2与水平方向夹角，斜向右上．（2分）t/sv/m·s-1O0.51.01.561218063.上海市南汇区2008年第二次模拟考试20A．（10分）在地面上以一定的初速度将球竖直向上抛出，在上升过程中球的速度图像如图所示，已知球的质量m＝0.8kg，设空气阻力大小不变，取g＝10m/s2。求：（1）空气阻力的大小（2）球从最高点落回地面所需的时间\n解：（1）小球在上升过程中：　　（1分）（1分）根据牛顿第二定律，有　－（mg＋f）＝ma1　（2分）解得　f＝1.6N　（1分）（2）由图象可知，小球上升的高度h＝1/2´18´1.5m＝13.5m（1分）小球下落过程中的加速度　（2分）由（1分）　得　（1分）t/sv/m∙s-10261.04t/s02645.05.5F/NAF066.珠海市2008年高考模拟考试17．（15分）固定光滑斜面与地面成一定倾角，一物体在平行斜面向上的拉力作用下向上运动，拉力和物体速度随时间的变化规律如图所示，取重力加速度=10m/s2．求物体的质量及斜面与地面间的夹角．解：由图可得，0～2内物体的加速度为①（4分）由牛顿第二定律可得：②（4分）2s后有：③（3分）联立①②③，并将代入解得：（4分）067.广州市重点中学07～08学年度第三次质检13.(10分)从2007年1月1日起，广州市全面禁止摩托车上路，摩托车行驶的安全性较差是“禁摩”的原因之一．若摩托车行驶中不慎发生事故，驾驶员以36km／h的速度正面撞上水泥电杆，碰撞时间为△t=0.05s，设碰撞后驾驶员变为静止．求：(1)碰撞过程中驾驶员的平均加速度a平的大小．(2)若驾驶员的质量为m=70kg，试估算碰撞时驾驶员所受的撞击力大小．解：(1)v=10m／s(2分)平均加速度(2分)代入数据得(2分)\n(2)(2分)代入数据得F＝1.4×104N(2分)gk011.2008年高考物理海南卷15、科研人员乘气球进行科学考察．气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990kg．气球在空中停留一段时间后，发现气球漏气而下降，及时堵住．堵住时气球下降速度为1m/s，且做匀加速运动，4s内下降了12m．为使气球安全着陆，向舱外缓慢抛出一定的压舱物．此后发现气球做匀减速运动，下降速度在5分钟内减少3m/s．若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略，重力加速度g＝9.89m/s2，求抛掉的压舱物的质量．解：由牛顿第二定律得：抛掉质量为m′的压舱物后减速下降，有：解得：