專題輔導(dǎo)與能力提升板塊一力學(xué)專題三牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

1、1專題輔導(dǎo)與能力提升專題輔導(dǎo)與能力提升板塊一板塊一力學(xué)專題三力學(xué)專題三牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用專題三專題三牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用●高考趨勢(shì)展望牛頓運(yùn)動(dòng)定律是經(jīng)典力學(xué)的核心內(nèi)容，是歷年高考重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一.高考對(duì)牛頓定律的考查不僅局限在力學(xué)范圍內(nèi)，常常結(jié)合帶電粒子在電場(chǎng)、磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)、導(dǎo)體棒切割磁感線的運(yùn)動(dòng)等問題，考查考生綜合應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和其他相關(guān)規(guī)律分析解決問題的能力.●知識(shí)要點(diǎn)整合牛頓運(yùn)動(dòng)定律反映的

2、是力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，所以，應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決的動(dòng)力學(xué)問題主要有兩類：（1）已知物體受力情況求運(yùn)動(dòng)情況；（2）已知物體運(yùn)動(dòng)情況求受力情況.在這兩類問題中，加速度是聯(lián)系物體受力情況和運(yùn)動(dòng)情況的橋梁.至于超重和失重狀態(tài)，僅是動(dòng)力學(xué)的簡(jiǎn)單問題之一，只要能熟練應(yīng)用牛頓定律解決動(dòng)力學(xué)問題，超重和失重問題很容易解決.在有些題目中用超重、失重的思想去進(jìn)行推理、分析、判斷，還是比較簡(jiǎn)捷和有用的.物體所受的合外力決定物體運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，即決定物體做勻速運(yùn)動(dòng)還是

3、變速運(yùn)動(dòng)，勻變速運(yùn)動(dòng)還是非勻變速運(yùn)動(dòng)；物體做何種形式的運(yùn)動(dòng)，還要根據(jù)物體的初始運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，即初速度v0進(jìn)行分析方能確定.如果合外力與初速度v0的方向都沿一條直線，則物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng)，像豎直上拋運(yùn)動(dòng)；如果物體受的合外力方向與初速度方向不在一條直線上，則物體做變速曲線運(yùn)動(dòng)，如果合外力是恒力，則物體做勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，像平拋運(yùn)動(dòng)；如果合外力的方向總是與速度方向垂直，則物體做圓周運(yùn)動(dòng).應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決動(dòng)力學(xué)問題，要對(duì)物體進(jìn)行受力分析，進(jìn)行

4、力的分解和合成；要對(duì)物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析，然后根據(jù)牛頓第二定律，把物體受的力和運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來，列方程求解.這是對(duì)多方面力學(xué)知識(shí)、分析綜合能力、推理能力、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識(shí)解決物理問題的能力的綜合考查.要深刻理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的物理意義，要能夠熟練地應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解題.即便是向應(yīng)用型、能力型變革的高考試題中，無(wú)非是增加些結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)、生活的一些實(shí)例，在把這些實(shí)例抽象成物理模型的過程中考查學(xué)生的能力和物理學(xué)的思想方法，最后解決物理問題，仍然離不開基

5、本的物理知識(shí)和規(guī)律.●精典題例解讀［例1］如圖131所示，置于水平地面上的盛水容器中，用固定于容器底部的細(xì)線使一木球懸浮于水中.若將細(xì)線剪斷，則在木球上升但尚未露出水面的過程中，地面對(duì)容器的支持力如何變化？圖131【解析】細(xì)繩未剪斷時(shí)，容器、水、木球均處于平衡狀態(tài)，故地面對(duì)容器的支持力等于三者所受重力之和.由于木球所受浮力大于其重力，細(xì)繩被剪斷后，它將加速上升，處于“超重”狀態(tài).在木球加速上升的過程中，相應(yīng)的有同體積的“水球”以等大

6、的加速度下降填補(bǔ)木球上升形成的空隙，處于失重狀態(tài).因木球的質(zhì)量小于同體積的“水球”的質(zhì)量，而其余部分的水及容器仍處于靜止?fàn)顟B(tài)，所以整個(gè)容器系統(tǒng)呈失重狀態(tài)，地面支持力將減小.小結(jié)：本題最易犯的錯(cuò)誤是只看到木球加速上升所呈的“超重”狀態(tài)，而忽視了與木球等體積的“水球”的加速下降所呈的“失重”狀態(tài)，而得出地面支持力增大的錯(cuò)誤結(jié)論.［例2］一位同學(xué)的家住在一座25層的高樓內(nèi)，他每天乘電梯上樓，經(jīng)過多次仔細(xì)觀察和反復(fù)測(cè)量，他發(fā)現(xiàn)電梯啟動(dòng)后的運(yùn)

7、動(dòng)速度符合如圖132所示的規(guī)律，他就根據(jù)這一特點(diǎn)在電梯內(nèi)用臺(tái)秤、重物和秒表測(cè)量這座樓房的高度.他將臺(tái)秤放在電梯內(nèi)，將重物放在臺(tái)秤的托盤上，電梯從第一層開始啟動(dòng)，經(jīng)過不間斷地運(yùn)行，最后停在最高層.在整個(gè)過程中，他記錄了臺(tái)秤在不同時(shí)間段內(nèi)的示數(shù)，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示.但由于0~3.0s段的時(shí)間太短，他沒有來得及將臺(tái)秤的示數(shù)記錄下來.假設(shè)在每個(gè)時(shí)間段內(nèi)臺(tái)秤的示數(shù)都是穩(wěn)定的，重力加速度g取10ms2.3箱可以沿豎直軌道運(yùn)動(dòng).當(dāng)箱以a=2.0ms

8、2的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，上頂板的傳感器顯示的壓力為6.0N，下底板的傳感器顯示的壓力為10.0N.（取g=10ms2）圖133求：（1）金屬塊m的質(zhì)量是多大？（2）若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器的示數(shù)的一半，則箱子的加速度是多大？【解析】上頂板壓力傳感器顯示的壓力是金屬塊對(duì)上頂板的壓力，大小也等于上頂板對(duì)金屬塊向下的壓力；下底板傳感器顯示的壓力為彈簧對(duì)下底板的壓力，大小也等于彈簧對(duì)金屬塊向上的壓力.根據(jù)金屬塊的受力情況

9、和牛頓第二定律，即可求出質(zhì)量、加速度.（1）設(shè)上頂板的傳感器顯示的壓力為FN1，下底板的傳感器顯示的壓力為FN2，由牛頓第二定律：mgFN1FN2=ma解得：m=0.5kg（2）由于彈簧長(zhǎng)度不變，則下底板的傳感器顯示的壓力仍為10.0N，即FN2′=FN2=10N則上頂板的傳感器顯示的壓力為FN1′=5N由牛頓第二定律：mgFN1′FN2′=ma′解得：a′=0［例4］一個(gè)行星探測(cè)器從所探測(cè)的行星表面豎直升空，探測(cè)器的質(zhì)量為1500

10、kg，發(fā)動(dòng)機(jī)推力恒定.發(fā)射升空后9s末，發(fā)動(dòng)機(jī)突然因發(fā)生故障而滅火.圖134是從探測(cè)器發(fā)射到落回地面全過程的速度圖象.已知該行星表面沒有大氣.若不考慮探測(cè)器總質(zhì)量的變化，求：圖134（1）探測(cè)器在行星表面上升達(dá)到的最大高度H.（2）該行星表面附近的重力加速度g.（3）發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的推力F.（4）探測(cè)器落回地面時(shí)的速率v′.（5）探測(cè)器發(fā)射后經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間落地？【解析】由圖知，探測(cè)器在0~9s內(nèi)勻加速上升，上升的最大速度為64ms；9s~