xx高考物理《牛顿运动定律的综合应用》材料分析

XX 高考物理牛顿运动定律的综合应用材料分析考点一|动力学两类基本问题1已知物体的受力情况，求解物体的运动情况解这类题目，一般是应用牛顿第二定律求出物体的加速度，再根据物体的初始条，应用运动学公式，求出物体的运动情况2已知物体的运动情况，求解物体的受力情况解这类题目，一般是应用运动学公式求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律求出物体所受的合外力，进而求出物体所受的某个力3解决两类基本问题的方法以加速度为“桥梁” ，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如图：在某段平直的铁路上，一列以 324/h 高速行驶的列车某时刻开始匀减速行驶，in 后恰好停在某车站，并在该站停留 4in，随后匀加速驶离车站，经 81 后恢复到原速324/h图 331求列车减速时的加速度大小；若该列车总质量为 8010g，所受阻力恒为车重的 01倍，求列车驶离车站加速过程中牵引力的大小；求列车从开始减速到恢复原速这段时间内的平均速度的大小【解析】 由题意作 vt 图，如图 324/h90/s，可得 a1/s203/s2 所以减速时加速度的大小为03/s2根据牛顿第二定律，得 FFfa2 Ffg01g 加速阶段加速度 a2/s20/s2 将代入，得FFfa28010N12106N 所以列车驶离车站加速过程中牵引力大小为 12106N 减速阶段位移x1v0ta1t29030030021300 总位移xx1x221600 加速阶段时间 t3s180s 所以平均速度 v/s30/s【答案】 03/s2 12106N 30/s1解决两类动力学基本问题应把握的关键两类分析物体的受力分析和物体的运动过程分析；一个“桥梁”物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁2两类动力学问题的解题步骤3解决动力学基本问题时对力的处理方法合成法在物体受力个数较少时一般采用“合成法” ；正交分解法若物体的受力个数较多，则采用“正交分解法” 1静止在光滑水平地面上的物体的质量为 2g，在水平恒力 F 推动下开始运动，4s 末它的速度达到 4/s，则 F 的大小为A2N B1N 4N D8NA 在水平恒力 F 推动下物体做匀加速直线运动的加速度为 a/s21/s2 由牛顿第二定律得Fa21N2N2在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据刹车线是指汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是 14，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为07，g 取 10/s2，则汽车刹车前的速度为A7/sB10/s14/sD20/s设汽车刹车后滑动的加速度大小为 a，由牛顿第二定律可得 ga，所以 ag，由匀变速直线运动的规律得 v2ax，故汽车刹车前的速度为 v014/s，选项正确3图 332 甲是 1996 年在地球上空测定火箭组质量的实验情景，其实验原理如图乙所示实验时，用质量3400g 的双子星号宇宙飞船去接触正在轨道上运行的火箭组接触后，开动飞船的推进器，使飞船和火箭组共同加速推进器的平均推力 F89N，推进器开动时间为7s，测出飞船和火箭组的速度变化是 091/s，用这种方法测出火箭组的质量计为 1，而发射前科学家在地面上已测出该火箭组的质量 23660g，则最接近图 332A0%B%10%D20%B 飞船与火箭组一起加速，a，可得1348g，则0048，故选 B4行车过程中，如果车距不够，刹车不及时，汽车将发生碰撞，车里的人可能受到伤害，为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害，人们设计了安全带假定乘客质量为 70g，汽车车速为 90/h，从踩下刹车到车完全停止需要的时间为s，安全带对乘客的作用力大小约为A40NB400N30ND300N汽车的速度 v090/h2/s 设汽车匀减速的加速度大小为 a，则 a/s2 对乘客应用牛顿第二定律可得：Fa70N30N，所以正确如图 333 所示，质量为的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间 t 内前进的距离为 x 耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为 F，受到地面的阻力为自重的倍，耙所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角 保持不变求：图 333拖拉机的加速度大小；拖拉机对连接杆的拉力大小【解析】 拖拉机在时间 t 内匀加速前进 x，根据位移公式 xat2变形得 a拖拉机受到牵引力、地面支持力、重力、地面阻力和连接杆的拉力 FT，根据牛顿第二定律 aFgFTs联立变形得 FTF根据牛顿第三定律，拖拉机对连接杆的作用力为FTFTF 【答案】 F考点二|超重与失重现象1超重：定义：物体对支持物的压力大于物体所受重力的现象产生条：物体具有向上的加速度2失重：定义：物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象产生条：物体具有向下的加速度3尽管物体的加速度不在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态4物体超重或失重的多少是由物体的质量和竖直加速度共同决定的，其大小等于 a1下列情景中属于超重现象的是D 汽车过拱桥最高点时，加速度竖直向下，汽车处于失重状态，选项 A 错误；载人航天器在太空中的运动，重力完全提供向心力，载人航天器处于完全失重状态，选项 B 错误；人站在体重计上突然下蹲的瞬间，加速度向下，人处于失重状态，选项错误；电梯中的人随电梯向上加速运动，加速度向上，人处于超重状态，选项 D 正确2关于超重和失重的下列说法中，正确的是A超重就是物体所受的重力增大了，失重就是物体所受的重力减小了B物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动的物体不受重力作用物体具有向上的速度时处于超重状态，物体具有向下的速度时处于失重状态D物体处于超重或失重状态时，物体的重力始终存在且不发生变化D 物体具有向上的加速度时处于超重状态，具有向下的加速度时处于失重状态，超重和失重并非物体的重力发生变化，而是物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力发生了变化，综上所述，A、B、均错误，D 正确3小明站在电梯里，当电梯以加速度/s2 加速下降时，小明受到的支持力A小于重力，但不为零B大于重力等于重力D等于零A 由牛顿第二定律结合受力分析可知支持力小于重力，但不为零；或者由超重、失重的知识可知，当物体有向下的加速度时处于失重状态，压力小于重力选项 A 正确4某同学背着书包坐竖直升降的电梯，当感觉到背的书包变“轻”时，电梯可能在A匀速下降 B匀速上升加速下降D加速上升感觉到背的书包变“轻”说明此时书包处于失重状态，有向下的加速度，物体可能减速上升或加速下降选如图 334 是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太空的情景宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均要经受超重或失重的考验，下列说法正确的是图 334A火箭加速上升时，宇航员处于失重状态B火箭加速上升时，宇航员处于超重状态飞船加速下落时，宇航员处于超重状态D飞船落地前减速时，宇航员对座椅的压力小于其重力B 火箭加速上升过程中加速度方向向上，宇航员处于超重状态，A 错误，B 正确；飞船加速下落时加速度方向向下，宇航员处于失重状态，错误；飞船减速下落，加速度方向向上，宇航员处于超重状态，宇航员对座椅的压力大于其重力，D 错误考点三|动力学中的连接体问题1整体法当连接体内各物体的加速度相同时，可以把系统内的所有物体看成一个整体，分析其受力和运动情况，运用牛顿第二定律对整体列方程求解的方法2隔离法当求系统内物体间相互作用的内力时，常把某个物体从系统中隔离出来，分析其受力和运动情况，再用牛顿第二定律对隔离出来的物体列方程求解的方法3外力和内力如果以物体系统为研究对象，受到系统之外的物体的作用力，这些力是该系统受到的外力，而系统内各物体间的相互作用力为内力应用牛顿第二定律列方程时不考虑内力如果把某物体隔离出来作为研究对象，则内力将转换为隔离体的外力选择研究对象是解决物理问题的首要环节在很多物理问题中，研究对象的选择方案是多样的，研究对象的选取方法不同会影响求解的繁简程度合理选择研究对象会使问题简化，反之，会使问题复杂化，甚至使问题无法解决隔离法与整体法都是物理解题的基本方法隔离法就是将研究对象从其周围的环境中隔离出来单独进行研究，这个研究对象可以是一个物体，也可以是物体的一个部分，整体法是将几个物体看作一个整体，隔离法和整体法看上去相互对立但两者在本质上是统一的，因为将几个物体看作一个整体之后，还是要将它们与周围的环境隔离开来的2对于连结体问题，需要我们灵活选用隔离法和整体法如果能够运用整体法，我们应该优先采用整体法，这样涉及的研究对象少，未知量少，方程少，求解简便；不计物体间相互作用的内力，或物体系内的物体的运动状态相同，一般首先考虑整体法对于大多数动力学问题，单纯采用整体法并不一定能解决，通常采用整体法与隔离法相结合的方法3当系统内各物体具有相同的加速度时，应先把这个系统当作一个整体，分析受到的外力及运动情况，利用牛顿第二定律求出加速度如若要求系统内各物体相互作用的内力，则把物体隔离，对某个物体单独进行受力分析，再利用牛顿第二定律对该物体列式求解隔离物体时应对受力少的物体进行隔离比较方便隔离法和整体法是互相依存、互相补充的，两种方法配合交替使用，常能更有效地解决问题1 两个物体 A 和 B，质量分别为 1 和 2，互相接触放在光滑水平面上，如图 33所示，对物体 A 施以水平的推力 F，则物体 A 对物体 B 的作用力等于图 33AF BFFDFB 以 A、B 两物体为一整体，应用牛顿第二定律可得：Fa，设 A 对 B 的作用力为 N，对 B 应用牛顿第二定律可得：N2a，以上两式联立可得：NF，B 正确2如图 336 所示，在光滑水平面上有甲、乙两木块，质量分别为 1 和 2，中间用一原长为 L、劲度系数为的轻质弹簧连接起来，现用一水平力 F 向左推木块乙，当两木块一起匀加速运动时，两木块之间的距离是图 336ALBLLDLB 对两木块整体进行分析，应用牛顿第二定律，可得 Fa，然后再隔离甲，同理可得 F1a，其中 F，解得两木块之间距离 LL，故选 B3 如图 337 所示，两物体 A、B 质量相等，相互接触放在光滑水平面上，对物体 A 施以水平向右推力F1，同时对 B 施加水平向左推力 F2，且 F1F2，则物体B 对物体 A 的作用力大小是图 337ABDB A 在水平方向受到 B 对它的作用力和推力 F1，由牛顿第二定律，对 A、B 系统有 a，对 A 有 F1FBa，解得 FB，B 正确4 质量均为 g 的物块 1、2 放在光滑水平面上并用轻质弹簧秤相连，如图 338 所示，今对物块 1、2 分别施以方向相反的水平力 F1、F2，且 F120N、F210N，则弹簧秤的示数为图 338A30NB1