【物理】2019届一轮复习人教版 牛顿运动定律 学案 (1) 6页

重点知识回顾 1．牛顿第一定律 ⑴ 内容：一切物体总保持静止状态或匀速直线运动状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种 状态。 ⑵ 惯性：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质。惯性大小的量度是质量。 ⑶ 惯性系：在有些参考系中，不受力的物体会保持静止或匀速直线运动状态，这样的参考系叫做 惯性参考系 2．牛顿第二定律 物体的加速度跟所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 表达式为 F ma合 。 3．单位制 ⑴ 人们选定了 7 个物理量叫做基本量，它们的单位叫做基本单位。由基本单位根据物理关系推导 出来的其他物理量的单位，叫做导出单位。 ⑵ 基本单位和导出单位一起组成了单位制。在国际单位制（SI）中基本单位有：m 、kg 、s 、A 、 K 、 mol 、 cd 。 ⑶ 力的单位是牛顿，用基本单位表达是 21N 1kg m/s  4．牛顿第三定律 两个物体之间的作用力与反作用力总是等大共线，方向相反，性质相同，变化同步，互为施受。 基础训练 1. 如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图，当汽车处于静止或匀 速直线运动时，摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带 能被拉动。当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定 棘轮的转动，安全带不能被拉动。若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置， 汽车的可能运动方向和运动状态是 A．向左行驶、突然刹车 B．向右行驶、突然刹车 C．向左行驶、匀速直线运动 D．向右行驶、匀速直线运动 【答案】B 2. 关于牛顿第二定律，正确的说法是 ] A．物体的质量跟外力成正比，跟加速度成反比 B．加速度的方向一定与合外力的方向一致 C．物体的加速度跟物体所受的合外力成正比，跟物体的质量成反比 D．由于加速度跟合外力成正比，整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加速度的 2 倍 【答案】BC 第 8 讲 牛顿运动定律 3. 下列说法中正确的是 A．质量是物理学中的基本物理量 B．长度是国际单位制中的基本单位 C． 2kg m/s 是国际单位制中的导出单位 D．时间的单位 h 是国际单位制中的导出单位 【答案】AC 4. 关于作用力与反作用力，下列说法正确的是 A．一对作用力和反作用力的合力为零 B．某物体若只受一个力的作用，说明可以只有作用力，而没有反作用力 C．大小相等、方向相反、作用在同一物体上的两个力必定是一对作用力和反作用力 D．一对相互作用力性质相同，总是同时产生、同时变化、同时消失 【答案】D 动力学两类问题 知识点睛 动力学两类问题 1．从受力情况确定运动情况 根据物体的受力情况，可由牛顿第二定律求出物体的加速度，再通过运动学的规律确定物体的运动 情况。 2．从运动情况确定受力情况 根据物体的运动情况，可由运动学公式求出物体的加速度，再通过牛顿第二定律确定物体所受的力。 3．分析这两类问题的关键是抓住受力情况和运动情况的桥梁－——加速度。 4．求解这两类问题的思路，可由下面的框图来表示。 5．由物体的受力情况求解物体的运动情况的一般方法和步骤 ⑴ 确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图； ⑵ 根据力的合成与分解的方法，求出物体所受的合外力（包括大小和方向）； ⑶ 根据牛顿第二定律列方程，求出物体的加速度； ⑷ 结合给定的物体运动的初始条件，选择运动学公式，求出所需的运动参量，并分析讨论结果是 否正确合理。 6．由物体的运动情况求解物体的受力情况的一般方法和步骤 ⑴ 确定研究对象，分析研究对象的运动情况并画出运动示意图； ⑵ 选择合适的运动学公式，求出物体的加速度； ⑶ 根据牛顿第二运动定律列方程，求出物体所受的合外力，再画出物体的受力图进行受力分析； ⑷ 根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力，必要时还要进行结果讨论。 例题精讲 学 ] 两类问题在假期已经讲过。但是考虑到学生的具体情况在秋季我们再次安排了这个章节。主要是让学 生熟悉巩固。题目的难度较暑期稍有提高。 例题说明：例 1 涉及力与加速度的对应关系，例 2 是常规题，例 3—5 是斜面上的两类问题，例 6—8 为多过程问题，例 9—10 是结合图象的两类问题。 【例 1】 一航天探测器完成对月球的探测任务后，在离开月球的过程中，由静止开始沿着与月球 表面成一倾斜角的直线飞行，先加速运动，再匀速运动，探测器通过喷气而获得推动力。以 下关于喷气方向的描述中正确的是 A．探测器加速运动时，沿直线向后喷气 B．探测器加速运动时，竖直向下喷气 C．探测器匀速运动时，竖直向下喷气 D．探测器匀速运动时，不需要喷气 【答案】C 【例 2】 如图所示，三个完全相同的物块1、 2 、 3放在水 平桌面上，它们与桌面间的滑动摩擦因数都相同。现 在大小相同的外力 F 沿图示方向分别作用在1和 2 上， 用 1 2 F 的外力沿水平方向作用在3上，使三者都做加速 运动。 1a 、 2a 、 3a 分别代表物块1、 2 、3的加速度，则 A． 1 2 3a a a  B． 1 2 3a a a  C． 1 3 2a a a  D． 1 2 3a a a  【答案】C 【例 3】 某一旅游景区,建有一山坡滑草运动项目。该山坡可看成倾角 30   的斜面,一名游客连 同滑草装置总质量 80kgm  ,他从静止开始匀加速下滑,在时间 5st  内沿斜面滑下的位移 50mx  （不计空气阻力,取 210m/sg  ,结果保留两位有效数字）。问: ⑴ 游客连同滑草装置在下滑过程中受到的摩擦力为多大？ ⑵ 滑草装置与草皮之间的动摩擦因数  为多大？ 【答案】⑴ 80N ⑵ 3 15 学 ] 【例 4】 楼梯口一倾斜的天花板与水平面成 37   ，一装潢工人手持木杆绑着刷子 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 10NF  ，刷子的质量为 0.5kgm  ，刷子可视为质点。刷子与板间的动摩擦 因数为 0.5 ，板长为 4mL  ，取 sin37 0.6  ，试求： ⑴ 刷子沿天花板向上运动的加速度； ⑵ 工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间。 【答案】⑴ 22m/s ⑵ 2s 学 ] 【例 5】 风洞实验室中可产生水平方向的、大小可调节的风力。如图所示，现将一套有小球的细直 杆放入风洞实验室，小球孔径略大于细杆直径。 ⑴ 当杆在水平方向上固定时，调节风力的大小，使小球 在杆上匀速运动，这时小球所受的风力为小球所受重 力的 0.5 倍，求小球与杆间的动摩擦因数。 ⑵ 保持小球所受的风力不变，使杆与水平方向间夹角为 37 并固定，则小球从静止出发在细杆上滑下距离 s 所 需时间为多少？ 【解析】⑴ 设小球受的风力为 F ，小球质量为 m ，由于小球做匀速直 线运动，则 F mg ，所以 0.5  。 ⑵ 如图所示，设杆对小球的支持力为 N ，摩擦力为 f 。 沿杆方向有 cos sinF mg f ma    ① 垂直于杆的方向有 sin cos 0N F mg    ② 又 f N ③ 取立①②③解得 3 4a g ，再根据 21 2s at ，得 8 3 st g  。 【答案】⑴ 0.5 ⑵ 8 3 s g 【例 6】 质量为 4kgm  的小物块静止于水平地面上的 A 点，现用 10NF  的水平恒力拉动物块一段 时间后撤去，物块继续滑动一段位移停在 B 点， A 、 B 两点相距 20mx  ，物块与地面间的 动摩擦因数 0.2  ， g 取 210m/s ，求： ⑴ 物块在力 F 作用过程发生位移 1x 的大小； ⑵ 撤去力 F 后物块继续滑动的时间 2t 。 【解析】物体物块受到的滑到摩擦力为 8Nf mg  加速阶段物体的加速度为 2 1 0.5m/sF fa m   ；减速阶段物体的加速度为 2 2 2m/sfa m    设：撤力前物体运动时间为 1t ，撤力后的运动时间为 2t ，物体达到的最大速度为 v 。 则有：  1 2 1 1 2 2 1 2 0 0 v t t x v a t v a t             ，解得 1 2 8s 2s 4m/s t t v      ， 1 1 1 16m2x vt  【答案】⑴ 16m ⑵ 2s 【例 7】 某滑雪赛道 AB 、CD 段可看成倾角 37   的斜面，两斜面与装置 间的动摩擦因数相同， AB 、 CD 间有一段小圆弧相连（圆弧长度可 忽略，人经圆弧轨道时运动速率不变）如图，他从静止开始匀加速下 滑，经 6s 下滑 72m 到达底端 ⑴ 求运动员刚到达 AB 底端时的速度大小； ⑵ 求装置与雪地间的动摩擦因数  ； ⑶ 取刚开始运动为计时起点，求第二次到达最低点经历的时间。 【解析】⑴ 在 AB 段由 21 2x at ， v at ，代入数据得 24m/sa  ， 24m/sv  ⑵ 由牛顿第二定律 sin cosmg mga m    ，则 0.25  ⑶ 运动员从 C 到 D 加速度大小 2sin cos 8m/smg mga m      上升到最高点历时 2 vt a   ，位移大小 2 2 2 1 2x a t 下滑过程加速度大小为 a ，则又滑到斜面底端历时 2 3 2xt a  则总时间为 2 3 13.2st t t   【答案】⑴ 24m/s ⑵ 0.25 ⑶ 13.2s 【例 8】 质量 2kgm  的物体静止于水平地面的 A 处。现用大小 30NF  的水平拉力拉此物体，经 0 2st  拉至 B 处。已知 A 、 B 间距 20mL  ，（ g 取 210m/s ）求： ⑴ 物体与地面间的动摩擦因数  ； ⑵ 为了使物体从 A 处由静止开始运动并恰能到达 B 处，求力 F 作用的最短时间t ； ⑶ 有些同学觉得：要使物体从 A 处由静止开始运动并能到达 B 处，力 F 的大小和最短作用 时 间t 之间存在一定的关系。例如甲同学猜想：力 F 越大，所用时间 t 越短。请你用所学物 理知识找到 F t 之间定量的关系。 【答案】⑴ 0.5 ⑵ 2 33 ⑶   210 800F Ft  ， 10F  ； 符号表示：   2 22F mg Ft m gL   ， F mg 【例 9】 如图甲所示，质量为1.0kg 的物体置于固定 斜面上，对物体施以平行于斜面向上的拉力 F ， 1.0s 后将拉力撤去，物体运动的 v t 图像如图 乙，试求拉力 F 的大小。（ 210m/ sg  ） 【答案】 18NF  【例 10】 一个行星探测器从所探测的行星表面竖直升 空，探测器的质量为1800kg ，发动机推力恒定。发射升空后 9s 末，发动机突然因发生故障而灭火。如图是从探测器发射到落回 地面全过程的速度图像。已知该行星表面没有大气。若不考虑探 测器总质量的变化，求： ⑴ 该行星表面附近的重力加速度 g ⑵ 发动机正常工作时的推力 F ⑶ 探测器从发射到再次落回地面总共经历的时间 t 【答案】⑴ 24m/s ⑵ 20000N ⑶ 45s 挑战极限 例题说明：本题绳的方向时刻变化，分析难度较大。 【例 11】 两个质量均为 m 的小球，用细绳连接起来，置于光滑平面上， 绳恰好被拉直。用一个恒力 F 作用在连绳中点， F 的方向水平且 垂直于绳的初始位置， F 力拉动原来处于静止状态的小球。问： 两球初次相碰前，受力点恰移动 s 时，小球在 F 的作用线方向（设 为 x 方向）上的分速度多大？ 【答案】  F s l m 