高三物理牛頓運(yùn)動定律；共點(diǎn)力平衡；運(yùn)動和力的關(guān)系；超重與失重北師大版知識精講

1、高三物理牛頓運(yùn)動定律；共點(diǎn)力平衡；運(yùn)動和力的關(guān)系；超重與失重北師大版【本講教育信息】一. 教學(xué)內(nèi)容：專題一：牛頓運(yùn)動定律專題二：共點(diǎn)力平衡專題三：運(yùn)動和力的關(guān)系專題四：超重與失重專題一 牛頓運(yùn)動定律 1. 牛頓運(yùn)動定律 （1）牛頓第一定律：一切物體總保持勻速直線運(yùn)動或靜止?fàn)顟B(tài)，直到有外力迫使它改變這種狀態(tài)為止，運(yùn)動不需要力來維持。 慣性：物體具有保持原來的勻速直線運(yùn)動狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。 慣性是物體固有屬性，其大小由質(zhì)量量度，與物體是否受力以及運(yùn)動狀態(tài)無關(guān)。 一對作用力與反作用力和一對平衡力不同 2. 應(yīng)用牛頓第二定律解題的一般步驟： （1）選擇研究對象。 （2）分析研究對象受力情況，畫受力

2、圖，找出合力。 （3）分析研究對象的運(yùn)動情況，畫運(yùn)動草圖，找出加速度。 （4）建坐標(biāo)，列方程。（以加速度的方向?yàn)橐粋€坐標(biāo)軸的正方向） （5）解方程，求出結(jié)果。 注：fN，N應(yīng)按上述正交方向正確求出。專題二 共點(diǎn)力平衡 1. 平衡狀態(tài)：如果物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動狀態(tài)。 2. 特點(diǎn)：F合0（a0） 3. 求解共點(diǎn)力平衡問題的步驟：（合成法、正交分解法、相似三角形法） 選研究對象（單個物體或整體）。 受力分析，畫受力圖。 根據(jù)條件建立直角坐標(biāo)系，列平衡方程Fx0，F(xiàn)y0。 解方程求解未知量。 4. 受力分析的基本方法： 運(yùn)用隔離法，準(zhǔn)確、靈活選取研究對象受力物。 根據(jù)其它物體對它的作用，按場力（

3、G）、彈力和摩擦力的順序分析受力，畫出受力示意圖。（物體所受每一個力必須有施力物體） 對接觸力（N、f）是否存在暫時(shí)不能確定，可采用下列方法之一予以確定。 （1）看反作用力是否存在； （2）根據(jù)運(yùn)動狀態(tài)判定； （3）假定此力不存在，由受力物的運(yùn)動狀態(tài)是否受影響而判定。專題三 運(yùn)動和力的關(guān)系 1. 理解牛頓第二定律的瞬時(shí)性：當(dāng)物體受力情況突變時(shí)，其加速度也將發(fā)生相應(yīng)突變。（F合與a的瞬時(shí)關(guān)系） 解決此類問題關(guān)鍵：首先分析清楚物體原來受力情況，再分析外力突變瞬間物體受力 專題四 超重與失重 1. 超重與失重： 視重：物體對豎直懸繩（測力計(jì)）的拉力或?qū)λ街С治铮ㄅ_稱）的壓力。（測力計(jì)或臺稱示數(shù)）

4、物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，NG，視重等于重力，不超重，也不失重，a0 當(dāng)NG，超重，豎直向上的加速度，a 當(dāng)NG，失重，豎直向下的加速度，a 注：無論物體處于何狀態(tài)，重力永存在且不變，變化的是視重。 超、失重狀態(tài)只與加速度方向有關(guān)，與速度方向無關(guān)。（超重可能：a，v，向上加速；a，v，向下減速） 當(dāng)物體向下ag時(shí)，N0，稱完全失重。 豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動，人造航天器發(fā)射、回收，太空運(yùn)行中均有超、失重現(xiàn)象。【典型例題】 例1. 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)測量，他發(fā)現(xiàn)電梯啟動后的運(yùn)動速度符合如圖所示的規(guī)律，他就根據(jù)這一特點(diǎn)在電梯內(nèi)用臺秤、重物和停表測量這座樓

5、房的高度。他將臺秤放在電梯內(nèi)，將重物放在臺秤的托盤，電梯從第一層開始啟動，經(jīng)過不間斷地運(yùn)行，最后停在最高層。在整個過程中，他記錄了臺秤在不同時(shí)間段內(nèi)的示數(shù)，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示，但由于03.0s段的時(shí)間太短，他沒有來得及將臺秤的示數(shù)記錄下來。假設(shè)在每個時(shí)間段內(nèi)臺秤的示數(shù)都是穩(wěn)定的，重力加速度g取10m/s2。 （1）電梯在03.0s內(nèi)臺秤的示數(shù)應(yīng)該是多少？ （2）根據(jù)測量的數(shù)據(jù)，計(jì)算該座樓房每一層的平均高度。 解： 例2. 物體A沿光滑的斜面下滑；物體B放在光滑的斜面體上，在水平力的作用下，共同向左加速運(yùn)動，物體B與斜面之間相對靜止，斜面的傾角都是，求兩物體的加速度。 解：物體A沿光滑斜面下滑

6、，受到G、N的作用力，沿斜面和垂直于斜面方向建立坐標(biāo)軸，則 物體B也只受G、N，但由于B的加速度方向?yàn)樗椒较颍仕胶拓Q直方向建立坐標(biāo)軸： 說明：在列牛頓第二定律建立方程時(shí)，一定要沿加速度方向和垂直于加速度方向建軸。 例3. 如圖所示，在傾角為的光滑斜面上端系一勁度系數(shù)為k的輕彈簧，彈簧下端連有一質(zhì)量為m的小球，球被一垂直于斜面的擋板A擋住，此時(shí)彈簧沒有形變。若手持擋板A以加速度a（a<gsin）沿斜面勻加速下滑，求： （1）從擋板開始運(yùn)動到球與擋板分離所經(jīng)歷的時(shí)間； （2）從擋板開始運(yùn)動到球速達(dá)到最大，球所經(jīng)過的最小路程。 解：（1）以小球?yàn)閷ο?，?dāng)小球與擋板分離時(shí)刻N(yùn)=0 （2）當(dāng)

7、小球與擋板分離以后，小球作加速度越來越小的加速運(yùn)動 例4. 如圖所示，傳輸帶與水平間的傾角為=37°，皮帶以10m/s的速率運(yùn)行，在傳輸帶上端A處無初速度地放上質(zhì)量為0.5kg的物體，它與傳輸帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，若傳輸帶A到B的長度為16m，則物體從A運(yùn)動到B的時(shí)間為多少？ 解：（1）v沿斜面向下；則： （2）若v沿斜面向上，則一直勻加速運(yùn)動 例5. 用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動的加速度。該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個由力敏電阻組成的壓力傳感器，用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0kg的滑塊，滑塊可無摩擦滑動，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器

8、a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出，現(xiàn)將裝置沿運(yùn)動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后，汽車靜止時(shí)，傳感器a、b的示數(shù)均為10N。（取g=10m/s2） （1）若傳感器a的示數(shù)為14N，b的示數(shù)為6.0N，求此時(shí)汽車的加速度大小和方向。 （2）當(dāng)汽車以怎樣的加速度運(yùn)動時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零。 解：（1）以滑塊為研究對象，則： 【模擬試題】 1. 輕質(zhì)彈簧的上端固定在電梯的天花板上，彈簧下端懸掛一個小鐵球，電梯中有質(zhì)量為50kg的乘客，如圖所示，在電梯運(yùn)行時(shí)乘客發(fā)現(xiàn)輕質(zhì)彈簧的伸長量是電梯靜止時(shí)輕質(zhì)彈簧的伸長量的一半，這一現(xiàn)象表明（） A. 電梯此時(shí)可能正以1m/s2的加

9、速度加速上升，也可能是以1m/s2的加速度減速下降 B. 電梯此時(shí)不可能是以1m/s2的加速度減速上升，只能是以5m/s2的加速度加速下降 C. 電梯此時(shí)正以5m/s2的加速度加速上升，也可能是以5m/s2的加速度減速下降 D. 不論電梯此時(shí)是上升還是下降，也不論電梯是加速還是減速，乘客對電梯地板的壓力大小一定是250N 2. 一個步行者以6.0m/s的速率跑去追趕被紅燈阻停的一輛汽車，當(dāng)他距離汽車25m處時(shí)，綠燈亮，汽車以1.0m/s2的加速勻加速啟動前進(jìn)，則 A. 人能追上汽車，追趕過程中人跑了36m B. 人不能追上汽車，人、車最近距離為7m C. 人能追上汽車，追上前人共跑了43m D

10、. 人不能追上汽車，且汽車開動后人和車相距越來越遠(yuǎn) 3. 用平行于斜面的力推動一個質(zhì)量為m的物體沿著傾角為的光滑斜面向上運(yùn)動，當(dāng)物體運(yùn)動到斜面中點(diǎn)時(shí)撤去推力，物體恰能滑到斜面的頂點(diǎn)，由此可以斷定，推力的大小必為（ ） A. B. C. D. 4. 如圖所示為糧庫運(yùn)送糧袋的運(yùn)送裝置，已知AB間長度為L，傳送帶與水平方向的夾角為，工作時(shí)運(yùn)行速度為v，糧袋與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，正常工作時(shí)工人在A點(diǎn)將糧袋放到運(yùn)行中的傳送帶上，關(guān)于糧袋從A到B的運(yùn)動以下說法正確的是（ ） A. 糧袋到達(dá)B點(diǎn)的速度與v比較，可能大，也可能相等或小 B. 糧袋開始運(yùn)動的加速度為，若L足夠大，則以后將以速度v做勻速直線運(yùn)

11、動 C. 若，則糧袋從A到B一定一直是做加速運(yùn)動 D. 不論大小如何，糧袋從A到B可能一直做勻加速運(yùn)動，且 5. 質(zhì)量不計(jì)的定滑輪通過輕繩掛在B點(diǎn)，另一輕繩一端系一重物C，繞過滑輪后另一端固定在墻上A點(diǎn)。現(xiàn)將B點(diǎn)或左或右移動一下，若移動過程中AO段繩子始終水平，且不計(jì)一切摩擦，則懸點(diǎn)B受繩拉力T的情況應(yīng)是（ ） A. B左移，T增大 B. B右移，T增大 C. 無論B左移右移，T都不變 D. 無論B左移右移，T都增大 6. 將一根不能伸長、柔軟的輕繩兩端分別系于A、B兩點(diǎn)上，一物體用動滑輪懸掛在繩子上，達(dá)到平衡時(shí)，兩段繩子間的夾角為，繩子張力為；將繩子B端移至C點(diǎn)，兩段繩子間的夾角為，繩子張力

12、為；將繩子B端移至D點(diǎn)，兩段繩子間的夾角為，不計(jì)摩擦。 （1）比較F和的大小，則（ ） A. B. C. D. 7. 勻速上升的升降機(jī)頂部懸有一輕質(zhì)彈簧，彈簧下端掛有一小球，若升降機(jī)突然停止，在地面上的觀察者看來，小球在繼續(xù)上升的過程中（ ） A. 速度逐漸減小 B. 速度先增大后減小 C. 加速度逐漸增大 D. 加速度逐漸減小 8. 一個質(zhì)量為2kg的物體，在5個共點(diǎn)力作用下保持平衡，現(xiàn)同時(shí)撤消大小分別為15N和10N的兩個力，其余的力保持不變，此時(shí)該物體的加速度大小可能是（ ） （1）（2） （3）（4） A. （1）（2）B. （3）（4） C. （1）（4）D. （2）（3） 9. 跳

13、起摸高是學(xué)生經(jīng)常進(jìn)行的一項(xiàng)活動。某同學(xué)身高1.8m，質(zhì)量65kg，站立時(shí)舉手達(dá)到2.2m高，他用力蹬地，經(jīng)0.45s豎直離地跳起，設(shè)他蹬地的力大小恒為1060N，則他跳起可摸到的高度為_m。 10. 用與水平方向成角斜向上的力F拉物體勻速前進(jìn)，物體的質(zhì)量為m，與水平面間的動摩擦因數(shù)為。 （1）求拉力F的大小。 （2）若減小拉力F，則物體的運(yùn)動是（ ） A. 做勻速運(yùn)動； B. 做加速運(yùn)動； C. 做減速運(yùn)動； D. 不能判定 （3）若增大拉力F，結(jié)果怎樣？ 11. 質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為的斜面上， （1）求斜面對物體的支持力N和摩擦力f及它們的合力F。 （2）將斜面傾角緩慢減小，則 A.

14、F大小改變，方向改變 B. F大小不變，方向不變； C. N增大，f增大； D. N增大，f減小。 （3）若將斜面傾角緩慢增大，結(jié)果怎樣？ 12. 質(zhì)量為m的木塊放于粗糙水平桌面上，在大小為F的水平恒力作用下做加速運(yùn)動，加速度為a，若在木塊上再施加一個與水平拉力F在同一豎直平面內(nèi)的推力T，而不改變木塊加速度的大小和方向，求推力T與水平拉力F的夾角。 13. 如圖所示，水平臺AB距地面CD高h(yuǎn)=0.80m。有一滑塊從A點(diǎn)以6.0m/s的初速度在平臺上做勻變速直線運(yùn)動，并從平臺邊緣的B點(diǎn)水平飛出，最后落在地面上的D點(diǎn)。已知AB=2.20m，落地點(diǎn)到平臺的水平距離為2.00m。（不計(jì)空氣阻力，g?。?/p>

15、求：小滑塊從A到D所用的時(shí)間和滑塊與平臺間的動摩擦因數(shù)。 14. 將金屬塊m用壓縮的輕彈簧卡在一個矩形的箱中，如圖所示，在箱的上頂板和下底板裝有壓力傳感器，箱可以沿豎直軌道運(yùn)動。當(dāng)箱以的加速度豎直向上做勻減速運(yùn)動時(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=10m/s2） （1）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，試判斷箱的運(yùn)動情況。 （2）使上頂板傳感器的示數(shù)為零，箱沿豎直方向運(yùn)動的情況可能是怎樣的？ 15. “神舟五號”飛船完成了預(yù)定的空間科學(xué)和技術(shù)試驗(yàn)任務(wù)后，返回艙開始從太空向地球表面按預(yù)定軌道返回，返回艙開始時(shí)通過自身制動發(fā)動機(jī)進(jìn)行調(diào)

16、控減速下降，穿越大氣層后，在一定的高度打開阻力降落傘進(jìn)一步減速下降，這一過程中若返回艙所受空氣摩擦阻力與速度的平方成正比，比例系數(shù)（空氣阻力系數(shù)）為k，所受空氣浮力恒定不變，且認(rèn)為豎直降落。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí)，返回艙的運(yùn)動圖象如下圖中的AD曲線所示，圖中AB是曲線在A點(diǎn)的切線，切線交于橫軸一點(diǎn)B，其坐標(biāo)為（8，0），CD是曲線AD的漸近線，假如返回艙總質(zhì)量為M=400kg，g取10m/s2，試問： （1）返回艙在這一階段是怎樣運(yùn)動的？ （2）在初始時(shí)刻v=160m/s，此時(shí)它的加速度是多大？ （3）推證空氣阻力系數(shù)k的表達(dá)式并計(jì)算其值。 16. 刀、斧、鑿、刨等切削工具的刃部叫做劈，劈的縱截面是一個等腰三角形，劈背的寬度是d，劈的側(cè)面的長度是L，如圖所示，使用劈的時(shí)候，在劈背上加力F，試證明劈的側(cè)面對物體的壓力，并由此說明為什么越鋒利的切削工具越容易劈開物體。 17. 在光滑的水平面上，靜止放著質(zhì)量為2.0kg物體，先受水平向東的力F1的作用，經(jīng)2s撤去F1，改為水平向南的力F2，再經(jīng)過2s，物體與原點(diǎn)的位移為6m，方向?yàn)闁|偏南30