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2025人教版物理重難點(diǎn)-必修一574.4力學(xué)單位制解析版一、基本單位1.物理學(xué)的關(guān)系式:①確定了物理量之間的關(guān)系;②確定了物理量的單位之間的關(guān)系。2.基本量與基本單位:選定幾個(gè)物理量的單位,利用物理量之間的關(guān)系就能推導(dǎo)出其他物理量的單位,這些被選定的物理量叫作基本量,它們相應(yīng)的單位叫作基本單位。3.導(dǎo)出量與導(dǎo)出單位:由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量叫作導(dǎo)出量,推導(dǎo)出來(lái)的相應(yīng)單位叫作導(dǎo)出單位。4.單位制:基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制。二、國(guó)際單位制1.國(guó)際單位制:國(guó)際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制,簡(jiǎn)稱SI。2.國(guó)際單位制的基本單位物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克(公斤)kg時(shí)間t秒s電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開(kāi)[爾文]K物質(zhì)的量n,(ν)摩[爾]mol發(fā)光強(qiáng)度I,(Iv)坎[德拉]cd三、單位制的應(yīng)用1.簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程:在解計(jì)算題時(shí),已知量的單位均采用國(guó)際單位制表示,計(jì)算過(guò)程中不用寫(xiě)出各個(gè)量的單位,只要在數(shù)字計(jì)算式后面寫(xiě)出所求量的單位即可。2.推導(dǎo)物理量的單位:物理公式在確定各物理量間關(guān)系的同時(shí),也確定了它們的單位之間的關(guān)系,所以我們可以根據(jù)物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出物理量的單位。如,有一個(gè)物理量A=Gmr,其中m是質(zhì)量,r是長(zhǎng)度,G的單位是N·m2·kg-2,據(jù)此推導(dǎo)A的單位。將各物理量的單位代入A1N?m2?kg-2?kgm=13.檢驗(yàn)物理公式和結(jié)果是否正確:根據(jù)物理公式中各物理量的單位,可以推斷該物理公式的單位,若公式的單位與該公式所代表的物理量的單位相同,則說(shuō)明公式可能是正確的,如果公式的單位與該公式所代表的物理量的單位不同,則結(jié)果一定是錯(cuò)誤的。例如,在解一道文字計(jì)算題時(shí),一個(gè)同學(xué)解得x=F2m(t1+t2),用單位制的方法檢查,等號(hào)左邊的單位是長(zhǎng)度的單【力學(xué)單位制舉一反三練習(xí)】1.下列選項(xiàng)中的單位都屬于國(guó)際單位制中力學(xué)范圍內(nèi)的基本單位的是()A.米
牛頓
焦耳 B.米
千克
秒C.千克
秒
牛頓 D.千克
秒
焦耳【答案】B【詳解】國(guó)際單位制中的七個(gè)基本單位分別為:米、千克、秒、安培、摩爾、開(kāi)爾文和坎德拉。故選B。2.圓柱形彈簧的勁度系數(shù)k與彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)的長(zhǎng)度L、橫截面積S有關(guān),理論與實(shí)踐都表明,其中Y是一個(gè)由材料決定的常數(shù),材料學(xué)上稱之為楊氏模量。在國(guó)際單位制中,楊氏模量Y的單位可表示為()A. B. C.N D.N/m【答案】A【詳解】根據(jù)可得則Y的單位是故選A。3.日本政府?dāng)M向太平洋排放核廢水引發(fā)國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注與譴責(zé)。輻射的危害程度常用“當(dāng)量劑量”這一物理量衡量,其國(guó)際單位是希沃特,記作Sv。每千克(kg)人體組織吸收1焦耳(J)為1希沃特。下列選項(xiàng)中用國(guó)際單位制的基本單位表達(dá)希沃特,正確的是(
)A.m2/s2 B.kg2·m2/s2 C.J/kg D.m2/s【答案】A【詳解】故選A。4.如圖所示為我國(guó)出土的2000年前的王莽時(shí)期測(cè)量長(zhǎng)度的工具,在國(guó)際單位制中長(zhǎng)度的國(guó)際單位是(
)
A.毫米 B.厘米 C.分米 D.米【答案】D【詳解】國(guó)際單位制中長(zhǎng)度的單位是米。故選D。5.楊氏模量是描述固體材料抵抗形變能力的物理量。若E表示楊氏模量,彈性體原長(zhǎng)為,形變量為,橫截面積為S,所受壓力為F,則有。在國(guó)際單位制中,E的單位為()A. B.C. D.【答案】D【詳解】根據(jù)題意可知?jiǎng)t楊氏模量E的單位應(yīng)為故選D。6.利用旋渦現(xiàn)象可以測(cè)定液體的流速。如圖所示(為截面圖),液體的振動(dòng)周期T與流速v、旋渦發(fā)生體的寬度D有關(guān)。結(jié)合物理量的單位分析,下列關(guān)系式可能正確的是(其中k是一個(gè)沒(méi)有單位的常量)()
A. B. C. D.【答案】A【詳解】液體的振動(dòng)周期T與流速v、旋渦發(fā)生體的寬度D有關(guān),速度的單位為,振動(dòng)周期的單位為,寬度的單位為;而k是一個(gè)沒(méi)有單位的常量,則根據(jù)單位之間的關(guān)系可得故選A。7.下列屬于測(cè)量“國(guó)際單位制選定的三個(gè)力學(xué)基本物理量”所用的儀器是()A.刻度尺、天平、秒表 B.刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.量筒、天平、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 D.刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、秒表【答案】A【詳解】國(guó)際單位制選定的三個(gè)力學(xué)基本物理量是長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間,對(duì)應(yīng)的測(cè)量?jī)x器是刻度尺、天平、秒表。故選A。8.劉老師給小朋友演示飛機(jī)模型AS-6的起飛過(guò)程,小朋友們都集中精力認(rèn)真觀看。已知飛機(jī)模型AS-6在跑道上滑行的過(guò)程中獲得的升力F跟速度的三次方v3成正比,跟模型的總質(zhì)量m成反比。其表達(dá)式可寫(xiě)為那么k的單位是()A. B. C. D.【答案】A【詳解】因?yàn)関的單位是m/s,m的單位是kg,F(xiàn)的單位是N,則根據(jù)題意k的單位應(yīng)該是其中又因?yàn)樗詋的單位可轉(zhuǎn)化為故A正確,BCD錯(cuò)誤。故選A。9.關(guān)于物理學(xué)史及單位制,下列表述正確的是()A.伽利略首先提出慣性概念,并提出了牛頓第一定律B.重力單位牛頓是國(guó)際制基本單位C.牛頓、千克、秒屬于力學(xué)中的基本單位D.如果物理量均采用國(guó)際單位制單位,則牛頓第二定律可以寫(xiě)作【答案】D【詳解】A.牛頓首先提出了慣性的概念,并提出了牛頓第一定律,故A錯(cuò)誤;B.重力單位牛頓是導(dǎo)出單位,故B錯(cuò)誤;C.千克、秒屬于力學(xué)中的基本單位,牛頓屬于導(dǎo)出單位,故C錯(cuò)誤;D.如果物理量均采用國(guó)際單位制單位,則牛頓第二定律可以寫(xiě)作,故D正確。故選D。10.某物理量,其中x、a分別為物體運(yùn)動(dòng)的位移和加速度,則A的單位與下列哪個(gè)物理量單位一致()A.長(zhǎng)度 B.質(zhì)量 C.時(shí)間 D.力【答案】C【詳解】由于位移的單位為m,加速度的單位為m/s2,根據(jù)力學(xué)單位制的應(yīng)用可知,物理量A的單位為s,即與實(shí)踐的單位一致。故選C。11.下列單位:①m,②N,③s,④J,⑤m/s,⑥m/s2,⑦kg中,屬于國(guó)際單位制中的基本單位的是()A.①③ B.都是C.①③⑦ D.只有⑥不是【答案】C【詳解】在國(guó)際單位制中,7個(gè)嚴(yán)格定義的基本單位是:長(zhǎng)度(米)、質(zhì)量(千克)、時(shí)間(秒)、電流(安培)、熱力學(xué)溫度(開(kāi)爾文)、物質(zhì)的量(摩爾)和發(fā)光強(qiáng)度(坎德拉),故ABD錯(cuò)誤,C正確。故選C。12.判斷一個(gè)物理關(guān)系式是否成立,有時(shí)不必進(jìn)行復(fù)雜的推導(dǎo),只需分析式中各物理量的單位,就可判定有些表達(dá)式的對(duì)錯(cuò)。物理量的單位為m、物理量的單位為、物理量的單位為,則由這三個(gè)物理量組成的關(guān)系式正確的是(
)A. B. C. D.【答案】A【詳解】物理量的單位為m、物理量的單位為、物理量的單位為,可知的單位是。故由這三個(gè)物理量組成的關(guān)系式是故選A。13.聲音在空氣中的傳播速度v與空氣的密度ρ、壓強(qiáng)p有關(guān).下列關(guān)于空氣中聲速的表達(dá)式中(k為比例系數(shù),無(wú)單位)正確的是()A.v= B.v=C.v= D.v=【答案】A【詳解】A.v的單位是m/s,的單位是,p的單位是,則的單位為與v的單位相同,故A正確;B.的單位為與v的單位不同,故B錯(cuò)誤;C.的單位為與v的單位不同,故C錯(cuò)誤;D.的單位為與v的單位不同,故D錯(cuò)誤。故選A。14.在彈吉他時(shí),撥動(dòng)琴弦,琴弦就會(huì)發(fā)生振動(dòng),振動(dòng)的頻率(單位為,即)由琴弦的質(zhì)量、長(zhǎng)度和弦線中的張力(彈力)共同決定。結(jié)合物理量的單位分析琴弦振動(dòng)的頻率與的關(guān)系式可能正確的是(其中是一個(gè)沒(méi)有單位的常數(shù))(??)A. B. C. D.【答案】C【詳解】A.等式右側(cè)的單位為與等式左側(cè)的單位不一致,故A錯(cuò)誤;B.等式右側(cè)的單位為與等式左側(cè)的單位不一致,故B錯(cuò)誤;C.等式右側(cè)的單位為與等式左側(cè)的單位一致,故C可能正確;D.等式右側(cè)的單位為與等式左側(cè)的單位不一致,故D錯(cuò)誤。故選C。15.已知影響空氣阻力大小的因素有:空氣密度;物體迎風(fēng)面積s;物體與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v,若空氣阻力系數(shù)為C(C是一個(gè)無(wú)單位的量)。下列關(guān)于空氣阻力f關(guān)系式正確的是()A. B. C. D.【答案】B【詳解】A.該選項(xiàng)中的單位是,不是力的單位,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;B.該選項(xiàng)中的單位是,是力的單位,選項(xiàng)B正確;C.該選項(xiàng)中的單位是,不是力的單位,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;D.該選項(xiàng)中的單位是,不是力的單位,選項(xiàng)D錯(cuò)誤;故選B。4.4力學(xué)單位制原卷版一、基本單位1.物理學(xué)的關(guān)系式:①確定了物理量之間的關(guān)系;②確定了物理量的單位之間的關(guān)系。2.基本量與基本單位:選定幾個(gè)物理量的單位,利用物理量之間的關(guān)系就能推導(dǎo)出其他物理量的單位,這些被選定的物理量叫作基本量,它們相應(yīng)的單位叫作基本單位。3.導(dǎo)出量與導(dǎo)出單位:由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量叫作導(dǎo)出量,推導(dǎo)出來(lái)的相應(yīng)單位叫作導(dǎo)出單位。4.單位制:基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制。二、國(guó)際單位制1.國(guó)際單位制:國(guó)際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制,簡(jiǎn)稱SI。2.國(guó)際單位制的基本單位物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克(公斤)kg時(shí)間t秒s電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開(kāi)[爾文]K物質(zhì)的量n,(ν)摩[爾]mol發(fā)光強(qiáng)度I,(Iv)坎[德拉]cd三、單位制的應(yīng)用1.簡(jiǎn)化計(jì)算過(guò)程:在解計(jì)算題時(shí),已知量的單位均采用國(guó)際單位制表示,計(jì)算過(guò)程中不用寫(xiě)出各個(gè)量的單位,只要在數(shù)字計(jì)算式后面寫(xiě)出所求量的單位即可。2.推導(dǎo)物理量的單位:物理公式在確定各物理量間關(guān)系的同時(shí),也確定了它們的單位之間的關(guān)系,所以我們可以根據(jù)物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出物理量的單位。如,有一個(gè)物理量A=Gmr,其中m是質(zhì)量,r是長(zhǎng)度,G的單位是N·m2·kg-2,據(jù)此推導(dǎo)A的單位。將各物理量的單位代入A1N?m2?kg-2?kgm=13.檢驗(yàn)物理公式和結(jié)果是否正確:根據(jù)物理公式中各物理量的單位,可以推斷該物理公式的單位,若公式的單位與該公式所代表的物理量的單位相同,則說(shuō)明公式可能是正確的,如果公式的單位與該公式所代表的物理量的單位不同,則結(jié)果一定是錯(cuò)誤的。例如,在解一道文字計(jì)算題時(shí),一個(gè)同學(xué)解得x=F2m(t1+t2),用單位制的方法檢查,等號(hào)左邊的單位是長(zhǎng)度的單【力學(xué)單位制舉一反三練習(xí)】1.下列選項(xiàng)中的單位都屬于國(guó)際單位制中力學(xué)范圍內(nèi)的基本單位的是()A.米
牛頓
焦耳 B.米
千克
秒C.千克
秒
牛頓 D.千克
秒
焦耳2.圓柱形彈簧的勁度系數(shù)k與彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)的長(zhǎng)度L、橫截面積S有關(guān),理論與實(shí)踐都表明,其中Y是一個(gè)由材料決定的常數(shù),材料學(xué)上稱之為楊氏模量。在國(guó)際單位制中,楊氏模量Y的單位可表示為()A. B. C.N D.N/m3.日本政府?dāng)M向太平洋排放核廢水引發(fā)國(guó)際社會(huì)的廣泛關(guān)注與譴責(zé)。輻射的危害程度常用“當(dāng)量劑量”這一物理量衡量,其國(guó)際單位是希沃特,記作Sv。每千克(kg)人體組織吸收1焦耳(J)為1希沃特。下列選項(xiàng)中用國(guó)際單位制的基本單位表達(dá)希沃特,正確的是(
)A.m2/s2 B.kg2·m2/s2 C.J/kg D.m2/s4.如圖所示為我國(guó)出土的2000年前的王莽時(shí)期測(cè)量長(zhǎng)度的工具,在國(guó)際單位制中長(zhǎng)度的國(guó)際單位是(
)
A.毫米 B.厘米 C.分米 D.米5.楊氏模量是描述固體材料抵抗形變能力的物理量。若E表示楊氏模量,彈性體原長(zhǎng)為,形變量為,橫截面積為S,所受壓力為F,則有。在國(guó)際單位制中,E的單位為()A. B.C. D.6.利用旋渦現(xiàn)象可以測(cè)定液體的流速。如圖所示(為截面圖),液體的振動(dòng)周期T與流速v、旋渦發(fā)生體的寬度D有關(guān)。結(jié)合物理量的單位分析,下列關(guān)系式可能正確的是(其中k是一個(gè)沒(méi)有單位的常量)()
A. B. C. D.7.下列屬于測(cè)量“國(guó)際單位制選定的三個(gè)力學(xué)基本物理量”所用的儀器是()A.刻度尺、天平、秒表 B.刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器C.量筒、天平、打點(diǎn)計(jì)時(shí)器 D.刻度尺、彈簧測(cè)力計(jì)、秒表8.劉老師給小朋友演示飛機(jī)模型AS-6的起飛過(guò)程,小朋友們都集中精力認(rèn)真觀看。已知飛機(jī)模型AS-6在跑道上滑行的過(guò)程中獲得的升力F跟速度的三次方v3成正比,跟模型的總質(zhì)量m成反比。其表達(dá)式可寫(xiě)為那么k的單位是()A. B. C. D.9.關(guān)于物理學(xué)史及單位制,下列表述正確的是()A.伽利略首先提出慣性概念,并提出了牛頓第一定律B.重力單位牛頓是國(guó)際制基本單位C.牛頓、千克、秒屬于力學(xué)中的基本單位D.如果物理量均采用國(guó)際單位制單位,則牛頓第二定律可以寫(xiě)作10.某物理量,其中x、a分別為物體運(yùn)動(dòng)的位移和加速度,則A的單位與下列哪個(gè)物理量單位一致()A.長(zhǎng)度 B.質(zhì)量 C.時(shí)間 D.力11.下列單位:①m,②N,③s,④J,⑤m/s,⑥m/s2,⑦kg中,屬于國(guó)際單位制中的基本單位的是()A.①③ B.都是C.①③⑦ D.只有⑥不是12.判斷一個(gè)物理關(guān)系式是否成立,有時(shí)不必進(jìn)行復(fù)雜的推導(dǎo),只需分析式中各物理量的單位,就可判定有些表達(dá)式的對(duì)錯(cuò)。物理量的單位為m、物理量的單位為、物理量的單位為,則由這三個(gè)物理量組成的關(guān)系式正確的是(
)A. B. C. D.13.聲音在空氣中的傳播速度v與空氣的密度ρ、壓強(qiáng)p有關(guān).下列關(guān)于空氣中聲速的表達(dá)式中(k為比例系數(shù),無(wú)單位)正確的是()A.v= B.v=C.v= D.v=14.在彈吉他時(shí),撥動(dòng)琴弦,琴弦就會(huì)發(fā)生振動(dòng),振動(dòng)的頻率(單位為,即)由琴弦的質(zhì)量、長(zhǎng)度和弦線中的張力(彈力)共同決定。結(jié)合物理量的單位分析琴弦振動(dòng)的頻率與的關(guān)系式可能正確的是(其中是一個(gè)沒(méi)有單位的常數(shù))(??)A. B. C. D.15.已知影響空氣阻力大小的因素有:空氣密度;物體迎風(fēng)面積s;物體與空氣的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度v,若空氣阻力系數(shù)為C(C是一個(gè)無(wú)單位的量)。下列關(guān)于空氣阻力f關(guān)系式正確的是()A. B. C. D.4.51牛頓第二定律的應(yīng)用解析版目錄TOC\o"1-1"\h\u一、【動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)梳理】 1二、【整體隔離法求加速度知識(shí)點(diǎn)梳理】 4三、【整體隔離的高級(jí)用法知識(shí)點(diǎn)梳理】 7四、【牛頓第二定律之等時(shí)圓知識(shí)點(diǎn)梳理】 10五、【牛頓第二定律之分離臨界知識(shí)點(diǎn)梳理】 12【動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)梳理】動(dòng)力學(xué)中的兩類(lèi)基本問(wèn)題是:一、已知物體的受力情況,確定物體的運(yùn)動(dòng)情況;二、已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,確定物體的受力情況。牛頓第二定律揭示出物體運(yùn)動(dòng)和受力之間的關(guān)系,解決問(wèn)題的關(guān)鍵是先根據(jù)題目中的已知條件求加速度a,然后再求所要求的物理量。2.動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題的處理方法不管哪一類(lèi)問(wèn)題,都要進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析,求解加速度。知道物體的受力情況后,常用力的合成與分解的方法求合力。要注意,合成時(shí)合力的方向必須是加速度的方向;分解時(shí)通常以加速度a的方向?yàn)閤軸的正方向,把力分解到坐標(biāo)軸上,分別求合力,即Fx=ma,F(xiàn)y=0?!緞?dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題舉一反三】1.如圖所示,一個(gè)人用與水平方向成θ=37°角的斜向下的推力F1推一個(gè)質(zhì)量m=30kg的箱子勻速前進(jìn),如圖(A)所示,箱子與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:(1)推力F1的大??;(2)若該人改用大小為180N,方向與水平方向成37°角斜向上的力F2拉這個(gè)靜止的箱子,如圖(B)所示,拉力作用2.5s后撤去,拉力撤去前的加速度的大小以及拉力撤去后箱子最多還能運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)距離?!敬鸢浮浚?)300N;(2),【詳解】(1)根據(jù)平衡條件代入數(shù)據(jù)得推力F1=300N(2)根據(jù)牛頓第二定律得解得拉力撤去時(shí)速度撤去外力后,根據(jù)牛頓第二定律得根據(jù)2.摩天大樓中有一部從一樓直通頂層的客運(yùn)電梯,其簡(jiǎn)化模型如圖(甲)所示。電梯受到的拉力F是隨時(shí)間t變化的。電梯在t=0時(shí)由靜止開(kāi)始沿豎直方向運(yùn)動(dòng),F(xiàn)-t圖像如圖(乙)所示。電梯總質(zhì)量m=1.0×103kg,忽略一切阻力,重力加速度g取10m/s2。根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算該摩天大樓的高度為()A.50m B.150m C.200m D.300m【答案】B【詳解】在0~5s內(nèi)電梯加速上升,加速度在5~15s內(nèi)電梯勻速上升;在15~20s內(nèi)電梯減速上升,加速度做出電梯上升的v-t圖像,如圖由圖像的面積等于位移可知摩天大樓的高度為故選B。3.宇宙飛船返回艙進(jìn)入大氣層后先打開(kāi)減速傘,當(dāng)速度減至80m/s時(shí)打開(kāi)主降落傘繼續(xù)減速,直到速度減至8m/s后做勻速下落,打開(kāi)主傘后返回艙的速度圖線如圖a所示,主降落傘用96根對(duì)稱的傘繩懸掛著返回艙,每根傘繩與中軸線的夾角約為37°,如圖b所示,已知返回艙的質(zhì)量為2400kg,主降落傘質(zhì)量為80kg,不計(jì)返回艙所受的阻力,打開(kāi)主降落傘后傘所受阻力f與速度v成正比,即f=kv(k為阻力系數(shù))(g取10,,),求:(1)阻力系數(shù)k;(2)打開(kāi)主降落傘瞬間的加速度a的大小和方向;(3)懸繩能夠承受的拉力最小值。
【答案】(1)3100;(2)90m/s2,豎直向上;(3)312.5N【詳解】(1)由題意和圖a可知,當(dāng)速度為8m/s時(shí),受阻力大小與重力大小相等,有其中解得(2)打開(kāi)主降落傘瞬間返回艙的為80m/s,受到的阻力為由牛頓第二定律有方向豎直向上。(3)在打開(kāi)主降落傘瞬間繩子拉力最大,設(shè)懸繩能夠承受的拉力最小值為F,對(duì)返回艙有得4.2023年杭州亞運(yùn)會(huì)獨(dú)具匠心地引入了滑板、攀巖、電子競(jìng)技等青少年熱衷的項(xiàng)目,以嶄新的視角詮釋了體育精神的青春活力與浙江文化的融合?;灞荣惖囊欢钨惖朗疽鈭D如圖左圖所示,水平直道AB長(zhǎng)為12m,傾斜直道BC長(zhǎng)為20m,它們?cè)贐點(diǎn)平滑連接,斜道與水平面的夾角為30°。運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)由靜止出發(fā),滑板勻加速到B點(diǎn)時(shí)速度大小為6m/s,緊接著沿BC勻加速下滑,到C點(diǎn)共用時(shí)6.0s。若滑板和運(yùn)動(dòng)員一起可視為質(zhì)點(diǎn),始終在地面上運(yùn)動(dòng),其總質(zhì)量為60kg,重力加速度,試求滑板和運(yùn)動(dòng)員:(1)在直道AB上的加速度大??;(2)過(guò)C點(diǎn)的速度大??;(3)在斜道BC上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力大小。【答案】(1)1.5m/s2;(2)14m/s;(3)60N【詳解】(1)設(shè)在AB段加速度為a1,位移為x1,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式代入數(shù)據(jù)解得a1=1.5m/s2(2)設(shè)運(yùn)動(dòng)員在AB段運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t1,BC段時(shí)間為t2,則BC段運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t2=6s-4s=2s根據(jù)位移—時(shí)間的公式有代入數(shù)據(jù)解得a2=4m/s2過(guò)C點(diǎn)的速度為14m/s(3)在BC段由牛頓第二定律代入數(shù)據(jù)解得60N5.(多選)現(xiàn)在大型室外活動(dòng)通常用無(wú)人飛機(jī)進(jìn)行航拍。如圖所示,一質(zhì)量m=4.0kg的無(wú)人飛機(jī)在操作員的操控下由靜止開(kāi)始豎直向上勻加速運(yùn)動(dòng)2s,然后無(wú)人飛機(jī)又勻速向上運(yùn)動(dòng)3s,接著勻減速向上運(yùn)動(dòng)4s速度恰好為零,之后懸停進(jìn)行航拍。已知無(wú)人飛機(jī)上升過(guò)程中的最大速度為vm=4m/s,受到的空氣阻力恒為f=2N,重力加速度大小g=10m/s2,則()
A.無(wú)人飛機(jī)上升的第一個(gè)階段,受到向上的作用力大小是50NB.無(wú)人飛機(jī)上升的第二個(gè)階段,受到向上的作用力大小是40NC.無(wú)人飛機(jī)上升的第三個(gè)階段,受到向上的作用力大小是40ND.無(wú)人飛機(jī)上升的總高度為24m【答案】AD【詳解】A.無(wú)人飛機(jī)上升的第一個(gè)階段的加速度由牛頓第二定律可知F1-mg-f=ma代入數(shù)據(jù)解得F1=50NA正確;B.無(wú)人飛機(jī)第二個(gè)階段勻速上升F2=mg+f=42NB錯(cuò)誤;C.無(wú)人飛機(jī)第三個(gè)階段減速上升,加速度大小無(wú)人飛機(jī)第三個(gè)階段減速上升,根據(jù)牛頓第二定律可得F3=38NC錯(cuò)誤;D.無(wú)人飛機(jī)上升的總高度為D正確。故選AD6.無(wú)人機(jī)航拍以無(wú)人駕駛飛機(jī)作為空中平臺(tái)進(jìn)行攝影.如圖所示,某款質(zhì)量為的攝影無(wú)人機(jī)開(kāi)始懸停在湖面一定高度處,為了全景拍攝景物,無(wú)人機(jī)勻加速上升,速度時(shí)上升高度達(dá)到9m,而后減速直至懸停,忽略空氣阻力影響,取10m/s2,求無(wú)人機(jī):(1)加速上升的時(shí)間;(2)加速上升過(guò)程中加速度的大?。唬?)加速上升過(guò)程中受到的升力有多大。
【答案】(1)3s;(2)2m/s2;(3)24N【詳解】(1)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)平均速度公式可得解得(2)由速度公式可得解得(3)由牛頓第二定律可得解得7.一個(gè)質(zhì)量為的物塊靜止在光滑的水平面上,物塊在一個(gè)水平向右的恒力的作用下開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,恒力變?yōu)樗较蜃蟮?,又?jīng)過(guò)了時(shí)間物塊恰好又回到了出發(fā)點(diǎn),則的大小為(
)
A. B. C. D.【答案】C【詳解】在恒力的作用下的加速度在恒力的作用下的加速度勻加速直線運(yùn)動(dòng)的位移末速度勻減速直線運(yùn)動(dòng)的位移因?yàn)榭傻霉蔬xC。8.(多選)將一物塊放置于粗糙的水平地面上,物塊受到的水平拉力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖甲所示,其速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示,取重力加速度大小,則下列說(shuō)法正確的是()A.末物塊受到的摩擦力大小為B.末物塊受到的摩擦力大小為C.物塊的質(zhì)量為D.物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1【答案】AC【詳解】A.末物塊靜止,受到的摩擦力為靜摩擦力,大小為故A正確;B.末物塊受到滑動(dòng)摩擦力作用,根據(jù)圖像可知,4s后受滑動(dòng)摩擦力作用,大小為8N,故B錯(cuò)誤;CD.2-4s物體加速度根據(jù),解得物塊的質(zhì)量為,物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4,故C正確D錯(cuò)誤。故選AC?!菊w隔離法求加速度知識(shí)點(diǎn)梳理】1.連接體及其特點(diǎn)兩個(gè)或兩個(gè)以上相互關(guān)聯(lián)(疊放,并排,或由繩子、細(xì)桿、彈簧連接)的物體構(gòu)成的系統(tǒng)稱為連接體。連接體一般具有相同(或大小相等)的速度或加速度。2.處理連接體問(wèn)題的常用方法(1)整體法與隔離法整體法隔離法概念將加速度相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來(lái)分析的方法將研究對(duì)象與周?chē)矬w分隔開(kāi)
來(lái)分析的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的加速度,不涉及求內(nèi)力的情況,用整體法比較簡(jiǎn)單研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作
用力分析技巧受力分析時(shí)不需要考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用一般隔離受力較少的物體(2)在較為復(fù)雜的連接體問(wèn)題中常常需要將整體法與隔離法有機(jī)地結(jié)合起來(lái),交替運(yùn)用。多數(shù)情況下,求內(nèi)力時(shí),先整體后隔離;求外力時(shí),先隔離后整體。3.常見(jiàn)的彈力引起的連接體問(wèn)題彈力(繩子的拉力或彈簧的彈力等)作用下的連接體之間的力的分配規(guī)律如下:(各物體與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同)(1)相互擠壓在一起的連接體A、B之間的彈力FN=mB(2)用細(xì)線連接沿水平方向運(yùn)動(dòng)的連接體細(xì)線的張力FT=mB(3)用輕質(zhì)彈簧連接的連接體彈簧彈力F彈=mB(4)用細(xì)線連接沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的連接體細(xì)線的張力FT=mB總結(jié):這四種模型求解內(nèi)力,結(jié)果相同,且內(nèi)力與物體所處的接觸面是否光滑無(wú)關(guān),與mB和連接體的總質(zhì)量的比例有關(guān)。4.由摩擦力引起的連接體問(wèn)題對(duì)摩擦力引起的連接體——板塊模型分析時(shí),注意由相對(duì)靜止到相對(duì)滑動(dòng)的臨界情況的討論:先假設(shè)兩者處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),由整體法求出加速度,然后隔離靜摩擦力驅(qū)動(dòng)的物體,由牛頓第二定律求出靜摩擦力;再看靜摩擦力是否小于等于最大靜摩擦力,判斷假設(shè)是否成立,再根據(jù)相關(guān)規(guī)律求解其他物理量?!菊w隔離法求加速度舉一反三練習(xí)】9.如圖所示,在光滑水平地面上,A,B兩物塊用細(xì)線相連,A物塊質(zhì)量為1kg,B物塊質(zhì)量為2kg,細(xì)線能承受的最大拉力為4N。若要保證在水平拉力F作用下,兩物塊一起向右運(yùn)動(dòng),則F的最大值為()
A.4N B.5N C.6N D.7N【答案】C【詳解】對(duì)兩物塊整體做受力分析有對(duì)于B物體有聯(lián)立解得故選C。10.(多選)如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量分別為、的物體置于光滑的水平面上,中間用輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)連接。大小為的水平拉力作用在上,彈簧測(cè)力計(jì)始終在彈性限度內(nèi),當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后,下列說(shuō)法正確的是()。
A.彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是B.彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是C.在突然撤去F的瞬間,的加速度不變D.在突然撤去F的瞬間,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變【答案】AD【詳解】AB.以向右為正方向,對(duì)整體分析,由牛頓第二定律得解得方向向右;設(shè)彈簧的彈力為,對(duì)物塊分析,由牛頓第二定律得解得故A正確,B錯(cuò)誤;CD.在突然撤去F的瞬間,彈簧的形變量不變,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變;對(duì)物塊分析,由牛頓第二定律得解得的加速度大小為方向向左,故C錯(cuò)誤,D正確。故選AD。11.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的小球A和質(zhì)量為的小球B與輕桿相連,兩球連接體斜放在車(chē)廂內(nèi),當(dāng)車(chē)以一定的加速度向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),兩球連接體相對(duì)于車(chē)廂靜止,輕桿與豎直方向的夾角為,車(chē)廂側(cè)壁和地板均光滑,重力加速度為g,則()
A.輕桿對(duì)球的作用力大小為B.車(chē)的加速度大小為C.A球?qū)?chē)廂側(cè)壁的作用力大小為D.B球?qū)?chē)廂地板的作用力大小為【答案】ACD【詳解】A.根據(jù)題意,設(shè)桿對(duì)球的作用力大小為,對(duì)A球,豎直方向上由平衡條件有解得故A正確;BCD.水平方向上,由牛頓第二定律,對(duì)A球有對(duì)B球有豎直方向上對(duì)B球,由平衡條件有聯(lián)立解得故B錯(cuò)誤,CD正確。故選ACD。12.如圖,質(zhì)量為M的小車(chē)放在光滑水平面上,小車(chē)上用細(xì)線懸吊一質(zhì)量為m的小球,,用一力F水平向右拉小球,使小球和車(chē)一起以加速度a向右運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線與豎直方向成角,細(xì)線的拉力為若用一力水平向左拉小車(chē),使小球和車(chē)一起以加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線與豎直方向也成角,細(xì)線的拉力為則()A., B.,C., D.,【答案】A【詳解】先對(duì)左圖中情況下的整體受力分析,根據(jù)牛頓第二定律有再對(duì)左圖中情況下的小球受力分析,如圖根據(jù)牛頓第二定律有由以上三式可解得,再對(duì)右圖中小球受力分析,如圖由幾何關(guān)系得再由牛頓第二定律,得到由于故,故A正確,BCD錯(cuò)誤。故選A。13.如圖所示,水平桌面上有一物體A通過(guò)跨過(guò)定滑輪的繩子與物體B相連,已知A、B的質(zhì)量分別為2kg和1kg,A與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,繩子的質(zhì)量以及繩子與定滑輪之間的摩擦力都可以忽略,繩子不可伸長(zhǎng),桌面上方的繩子水平,重力加速度g=10m/s2,則將A、B由靜止釋放后,繩子對(duì)物體A的拉力大小為()
A.8N B.10N C.20N D.30N【答案】A【詳解】把A、B看成整體,由牛頓第二定律可知對(duì)B有聯(lián)立解得故選A。14.如圖所示,質(zhì)量均為m的木塊A、B放在粗糙水平面上,它們之間用不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,現(xiàn)用與水平方向成θ角的力F作用在木塊B上,使木塊A、B一起沿水平面向右勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)輕繩與水平方向的夾角也為θ。已知木塊A、B均可視為質(zhì)點(diǎn),且與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是()A.力F的大小為 B.力F的大小為C.輕繩的拉力大小為 D.輕繩的拉力大小為【答案】C【詳解】AB.木塊A、B一起沿水平面勻速運(yùn)動(dòng),應(yīng)用整體法可得解得故AB錯(cuò)誤;CD.對(duì)木塊A應(yīng)用隔離法,可得解得故C正確;D錯(cuò)誤。故選C。15.一列火車(chē)由牽引車(chē)頭和20節(jié)完全相同的車(chē)廂組成,在車(chē)頭牽引下正沿足夠長(zhǎng)的平直軌道加速前進(jìn),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每一節(jié)車(chē)廂所受阻力相等。某時(shí)刻第5節(jié)對(duì)第6節(jié)車(chē)廂的作用力為F,則此時(shí)車(chē)頭對(duì)第1節(jié)車(chē)廂的作用力為()A.F B. C. D.【答案】B【詳解】對(duì)后15節(jié)車(chē)廂整體,根據(jù)牛頓第二定律對(duì)20節(jié)車(chē)廂整體,根據(jù)牛頓第二定律解得故選B?!菊w隔離的高級(jí)用法知識(shí)點(diǎn)梳理】對(duì)于一個(gè)加速度不等的連接體所構(gòu)成的系統(tǒng)而言,牛頓運(yùn)動(dòng)定律指出:系統(tǒng)所受的合外力等于系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體所受合外力之和,即F合=m1a1+m2a2+m3a3++mnan③,采用正交分解法,其兩個(gè)分量的方程形式為和動(dòng)力學(xué)知識(shí)解題的能力,下面通過(guò)較復(fù)雜情景中的應(yīng)用與隔離法作一比較。例題1
如圖所示有一傾角為、質(zhì)量的木楔ABC靜置于粗糙水平地面上,有一質(zhì)量的光滑物塊在木楔上由靜止開(kāi)始沿斜面下滑。在此過(guò)程中木楔沒(méi)有動(dòng),求地面對(duì)木楔的摩擦力和支持力大小。解析:利用隔離法解題:先取物塊為研究對(duì)象,受力分析如圖3,可得:再取木楔為研究對(duì)象,受力分析如圖4,水平方向上:由牛頓第三定律有:而對(duì)物塊,可得:由以上各式聯(lián)立,可得:豎直方向上:如利用整體法分析,受力分析與運(yùn)動(dòng)分析如圖5,其中將物塊加速度沿水平、豎直方向正交分解。在水平方向上,由加速度的水平分量不難確定地面對(duì)木楔的摩擦力方向水平向左,大小由牛頓第二定律可得:豎直方向上:可得:通過(guò)以上比較不難看出,在加速度不等的系統(tǒng)中應(yīng)用整體法解題優(yōu)勢(shì)明顯,其實(shí),不管是定性分析,還是定量求解,該法較隔離法更能全面把握問(wèn)題關(guān)鍵,凸顯運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,有效提高解題速度,更深入地理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律【整體隔離的高級(jí)用法舉一反三練習(xí)】16.雜技是一種集技能、體能、娛樂(lè)性很強(qiáng)的表演活動(dòng)。如圖所示為雜技“頂竿”表演,一人A站在地上,肩上扛一質(zhì)量為2m的豎直竹竿,當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人B以加速度a加速下滑時(shí),竿對(duì)人A的壓力大小為(已知重力加速度為g)()A.3mg+ma B.3mg-ma C.3mg D.2mg【答案】B【詳解】以B為研究對(duì)象,根據(jù)牛頓第二定律再以竹竿為研究對(duì)象,可知聯(lián)立解得根據(jù)牛頓第三定律可知竿對(duì)人A的壓力大小為。故ACD錯(cuò)誤,B正確。故選B。17.一個(gè)箱子放在水平地面上,箱內(nèi)有一固定的豎直桿,在桿上套著一個(gè)環(huán),箱與桿的質(zhì)量為M,環(huán)的質(zhì)量為m,如圖所示。已知重力加速度為g,環(huán)沿桿以加速度a勻加速下滑,則此時(shí)箱子對(duì)地面的壓力大小為()A.Mg+mg-ma B.Mg-mg+maC.Mg+mg D.Mg-mg【答案】A【詳解】環(huán)在豎直方向上受重力及箱子內(nèi)的桿對(duì)它的豎直向上的摩擦力Ff,受力情況如圖甲所示以環(huán)為研究對(duì)象根據(jù)牛頓第三定律,環(huán)應(yīng)給桿一個(gè)豎直向下的摩擦力Ff′大小等于Ff,故箱子豎直方向上受重力Mg、地面對(duì)它的支持力FN及環(huán)給它的摩擦力Ff′,受力情況如圖乙所示以箱子為研究對(duì)象根據(jù)牛頓第三定律,箱子對(duì)地面的壓力大小等于地面對(duì)箱子的支持力大小,即故選A。18.如圖,在傾角為α的固定光滑斜面上,有一用繩子拴著的長(zhǎng)木板,木板上站著一只貓.已知貓的質(zhì)量是木板的質(zhì)量的2倍.當(dāng)繩子突然斷開(kāi)時(shí),貓立即沿著板向上跑,以保持其相對(duì)斜面的位置不變.則此時(shí)木板沿斜面下滑的加速度為()A.3gsinα B.gsinαC.3gsinα/2 D.2gsinα【答案】A【詳解】以貓為研究對(duì)象,;以木板為研究對(duì)象,.所以.答案選A.19.(多選)如圖所示,斜劈形物體的質(zhì)量為M,放在水平地面上,質(zhì)量為m的粗糙物塊以某一初速沿斜劈的斜面向上滑,至速度為零后又加速返回,而斜劈始終保持靜止,物塊m上、下滑動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中(
)A.地面對(duì)斜劈M的摩擦力方向沒(méi)有改變B.地面對(duì)斜劈M的摩擦力方向先向左后向右C.地面對(duì)斜劈M的支持力始終小于(M+m)gD.物塊m向上和向下滑動(dòng)因摩擦產(chǎn)生的熱量相同【答案】ACD【詳解】A、B項(xiàng),物塊m先減速上滑后加速下滑,加速度方向始終沿斜面向下,對(duì)M和m整體進(jìn)行受力分析得,水平地面始終對(duì)M有水平向左的摩擦力的作用,故A正確,B錯(cuò)誤.C項(xiàng),將M和m看成一個(gè)整體,則加速度有豎直向下的分量,所以系統(tǒng)處于失重狀態(tài),地面對(duì)斜劈M的支持力小于,故C項(xiàng)正確.D項(xiàng),設(shè)斜面的傾角為,物塊上滑的過(guò)程和下滑過(guò)程走過(guò)的位移是相等的,摩擦力也是相等的,所以物塊m向上和向下滑動(dòng)因摩擦產(chǎn)生的熱量相同,故D正確;綜上所述本題答案是:ACD【牛頓第二定律之等時(shí)圓知識(shí)點(diǎn)梳理】質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦由靜止開(kāi)始下滑到環(huán)的最低點(diǎn)所用時(shí)間相等,如圖甲所示。證明如下:質(zhì)點(diǎn)沿豎直直徑下滑時(shí),做自由落體運(yùn)動(dòng),有2R=12gt2,則運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t=2Rg;當(dāng)質(zhì)點(diǎn)沿與豎直弦成π2-θ角的光滑弦下滑時(shí),通過(guò)的位移為L(zhǎng)=2Rsinθ,加速度為a=gsinθ,且有L=12上述結(jié)論可推導(dǎo)出以下兩個(gè)推論:①質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上最高點(diǎn)沿不同的光滑弦由靜止開(kāi)始滑到下端所用時(shí)間相等,如圖乙所示;②兩個(gè)豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過(guò)切點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)沿過(guò)切點(diǎn)的不同的光滑弦由靜止開(kāi)始滑到下端所用時(shí)間相等,如圖丙所示。處理等時(shí)圓問(wèn)題的解題思路:【牛頓第二定律之等時(shí)圓舉一反三練習(xí)】20.如圖所示,ab、cd是豎直平面內(nèi)兩根固定的光滑細(xì)桿,a、b、c、d位于同一圓周上,b點(diǎn)為圓周的最低點(diǎn),c點(diǎn)為圓周的最高點(diǎn),若每根桿上都套著一個(gè)小滑環(huán)(圖中未畫(huà)出),將兩滑桿同時(shí)從a、c處由靜止釋放,用t1、t2分別表示滑環(huán)從a到b、c到d所用的時(shí)間,則()
A.t1=t2 B.t1>t2 C.t1<t2 D.無(wú)法確定【答案】A【詳解】設(shè)滑桿與豎直方向的夾角為α,圓周的直徑為d.根據(jù)牛頓第二定律得:滑環(huán)的加速度為;滑桿的長(zhǎng)度為s=dcosα;則根據(jù)s=at2得,,可見(jiàn),時(shí)間t與α無(wú)關(guān),故有t1=t2.故選A.點(diǎn)睛:本題關(guān)鍵從眾多的桿中抽象出一根桿,根據(jù)牛頓第二定律求出加速度,再根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出時(shí)間表達(dá)式討論.21.如圖所示,在豎直面內(nèi)有一個(gè)正方形ABCD,AD邊豎直,BD是對(duì)角線,O是BD的中點(diǎn),E、F在BD上并且關(guān)于O點(diǎn)對(duì)稱,從A點(diǎn)分別向E、O、F放三個(gè)光滑斜面,當(dāng)物塊從頂點(diǎn)A靜止開(kāi)始沿著三個(gè)斜面滑到底端時(shí),運(yùn)動(dòng)時(shí)間分別為t1、t2、t3,則()A.t1<t2<t3 B.t2<t1=t3 C.t1=t2=t3 D.t1=t2<t3【答案】A【分析】此題考查等時(shí)圓模型的應(yīng)用。等時(shí)圓模型:物體沿著位于同一豎直圓上的所有過(guò)頂點(diǎn)的光滑弦由靜止下滑,到達(dá)圓周底端時(shí)間相等為(其中R為圓的半徑),如下圖所示【詳解】以AD邊為直徑作圓,與AF交于N點(diǎn),延長(zhǎng)AE與圓交于M點(diǎn),如下圖所示根據(jù)“等時(shí)圓模型”,可知而,則有t1<t2<t3故選A。22.如圖所示,圓1和圓2外切,它們的圓心在同一豎直線上。有四塊光滑的板,它們的一端搭在豎直墻面上,另一端搭在圓2上,其中B、C、D三塊板都通過(guò)兩圓的切點(diǎn),B上端在圓1上,C上端在圓1內(nèi),D上端在圓1外,A板與D板最低點(diǎn)交于一點(diǎn)a(d),且兩板與豎直墻面的夾角分別為、。從A、B、C、D上端同時(shí)由靜止釋放一個(gè)物塊,它們都沿板運(yùn)動(dòng),到達(dá)板底端的時(shí)間分別為、、、,下列判斷正確的是(
)
A. B. C. D.【答案】C【詳解】對(duì)物塊沿A板或D板運(yùn)動(dòng)到a點(diǎn)過(guò)程進(jìn)行分析,設(shè)最低點(diǎn)a到豎直直線的距離為x,斜板與水平方向的夾角為θ,則斜板長(zhǎng)為根據(jù)牛頓第二定律可得物塊的加速度為根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得解得由于A板與D板最低點(diǎn)交于一點(diǎn)a(d),則x相等,且兩板與豎直墻面的夾角分別為30°、60°,則與水平方向的夾角為60°和30°,則sin2θ相等,所以有tA=tD根據(jù)等時(shí)圓原理可知tD>tB>tC故有tA=tD>tB>tC故選C。23.如圖所示,一斜坡底端為B,斜坡上離B點(diǎn)3.6m處有一C點(diǎn),在C點(diǎn)正上方離C點(diǎn)3.6m高處有一A點(diǎn),AB間有一不可伸長(zhǎng)的拉緊的光滑細(xì)線,在細(xì)線上套有一圓環(huán)P,將P環(huán)由A點(diǎn)處?kù)o止釋放,滑到B點(diǎn)所需時(shí)間為s.【答案】1.2【詳解】設(shè)CA和PB的夾角為,則圓環(huán)沿光滑細(xì)線下滑的加速度為,又,結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可得,【牛頓第二定律之分離臨界知識(shí)點(diǎn)梳理】當(dāng)物體由一種物理狀態(tài)變?yōu)榱硪环N物理狀態(tài)時(shí),可能存在一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn),這時(shí)物體所處的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài),與之相關(guān)的物理?xiàng)l件則稱為臨界條件,涉及臨界狀態(tài)的問(wèn)題稱為臨界問(wèn)題。許多臨界問(wèn)題題干中常用“恰好”“最大”“至少”“不相撞”“恰脫離”等詞語(yǔ)對(duì)臨界狀態(tài)給出暗示,審題時(shí)要抓住這些特定詞語(yǔ)挖掘其內(nèi)涵規(guī)律,找出臨界條件。二類(lèi)典型臨界條件(1)接觸與脫離的臨界條件:疊放在一起的兩個(gè)物體在分離瞬間,從受力的角度來(lái)講,它們之間的壓力為零;從運(yùn)動(dòng)學(xué)的角度來(lái)講,兩者在垂直于接觸面方向的速度和加速度仍然相等。(2)繩子斷裂與松弛的臨界條件:繩子所能承受的張力是有限度的,繩子斷與不斷的臨界條件是繩中張力等于它所能承受的最大張力;繩子松弛的臨界條件是繩中張力FT=0。解題思路:達(dá)到臨界的條件:①接觸面或者繩子的彈力F彈=0N達(dá)到臨界的特點(diǎn):①兩物體加速度相等②兩物體速度相等由臨界條件彈力等于0,可以求出某個(gè)物體的加速度。再由達(dá)到臨界的特點(diǎn)可以求出另一個(gè)物體的加速度。【牛頓第二定律之分離臨界舉一反三練習(xí)】24.(多選)如圖甲所示,用粘性材料粘在一起的A、B兩物塊靜止于光滑水平面上,兩物塊的質(zhì)量分別為,,當(dāng)A、B之間產(chǎn)生拉力且大于0.3N時(shí)A、B將會(huì)分離。t=0時(shí)刻開(kāi)始對(duì)物塊A施加一水平推力F1,同時(shí)對(duì)物塊B施加同一方向的拉力F2,使A、B從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中F1、F2方向保持不變,F(xiàn)1、F2的大小隨時(shí)間變化的規(guī)律如圖乙所示。則下列關(guān)于A、B兩物塊受力及運(yùn)動(dòng)情況的分析,正確的是()A.t=2.0s時(shí)刻A、B之間作用力為0.6NB.t=2.5s時(shí)刻A對(duì)B的作用力方向向左C.t=2.5s時(shí)刻A、B分離D.從t=0時(shí)刻到A、B分離,它們運(yùn)動(dòng)的位移為5.4m【答案】AD【詳解】A.在t=2.0s時(shí)刻有對(duì)AB整體利用牛頓第二定律有再對(duì)B進(jìn)行受力分析聯(lián)立可得故A正確;B.t=2.5s時(shí)F2=2.25N,F(xiàn)1=1.35N;對(duì)AB整體利用牛頓第二定律有再對(duì)B進(jìn)行受力分析聯(lián)立可得可知A對(duì)B的作用力作用力方向向右,故B錯(cuò)誤;C.若t時(shí)刻分離對(duì)A有得當(dāng)時(shí)二者分離,故C錯(cuò)誤;D.當(dāng)AB分離時(shí),AB拉力恰好為0.3N,對(duì)A利用牛頓第二定律有對(duì)B利用牛頓第二定律有結(jié)合圖像可知聯(lián)立可得分開(kāi)之前AB所受合力一直為3.6N,所以加速度一直為1.2m/s2,根據(jù)公式可得位移為故D正確。故選AD。【點(diǎn)睛】本題考查牛頓第二定律以及整體法隔離法結(jié)合使用。25.(多選)如圖所示,物塊A、B的質(zhì)量均為m,物塊C的質(zhì)量為2m。A放在一勁度系數(shù)為k的輕彈簧上(未連接),B、C通過(guò)一根繞過(guò)輕質(zhì)光滑定滑輪的輕繩相連,B疊放在A上,用手托起C使繩子處于伸直但不拉緊的狀態(tài)。某一時(shí)刻突然釋放C,一段時(shí)間后A、B分離,此時(shí)C未觸地,重力加速度為g,下列說(shuō)法正確的是(
)
A.剛釋放C的瞬間,A、B間的彈力不變 B.釋放C后至A、B分離前,繩子中的張力不變C.A、B分離時(shí),A、B的加速度為 D.A、B分離時(shí),A、B上升的高度為【答案】CD【詳解】A.釋放C前,A、B間的彈力等于B的重力,為mg;剛釋放C瞬間,系統(tǒng)彈簧彈力對(duì)整體,根據(jù)牛頓第二定律有對(duì)A,根據(jù)牛頓第二定律有解得剛釋放C的瞬間,A、B間的彈力變化,故A錯(cuò)誤;B.釋放C后至A、B分離前對(duì)AB,根據(jù)牛頓第二定律有可知釋放C后至A、B分離前,繩子中的張力在變化,故B錯(cuò)誤;C.A、B分離時(shí),對(duì)B、C有解得故C正確;D.A、B分離時(shí),對(duì)A有同時(shí)有解得故D正確。故選CD。26.一輕彈簧的一端固定在傾角為的固定光滑斜面的底部,另一端和質(zhì)量為的小物塊相連,如圖所示。質(zhì)量為的小物塊緊靠靜止在斜面上,此時(shí)彈簧的壓縮量為。從時(shí)開(kāi)始,對(duì)施加沿斜面向上的拉力,使始終做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,物塊分離;再經(jīng)過(guò)同樣長(zhǎng)的時(shí)間,距其出發(fā)點(diǎn)的距離恰好也為。彈簧的形變始終在彈性限度內(nèi),重力加速度大小為。則()
A.在彈簧壓縮量為處分離 B.的加速度為C.作用于上的最小拉力為 D.在勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為【答案】D【詳解】A.由于初速度為0,最初兩段相同時(shí)間間隔內(nèi)位移之比為且由題可知在彈簧壓縮量為故A錯(cuò)誤;B.此時(shí)兩物體剛好要分離,即a與b之間無(wú)相互作用力,對(duì)a由牛頓第二定律可得小物體b緊靠a靜止在斜面上,則將二者看出一個(gè)整體,可知彈力大小與整體重力的分力大小相等,有整理解得故B錯(cuò)誤;C.分離前對(duì)整體分析可知,由牛頓第二定律有則剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)拉力最小,則,且則故C錯(cuò)誤;D.a(chǎn)與b在b向上運(yùn)動(dòng)的位移剛好分離,此前在勻加速運(yùn)動(dòng),則有解得故D正確。故選D。27.如圖所示,一個(gè)傾角為的斜面固定在水平面上,斜面底端固定一垂直于斜面的擋板,一勁度系數(shù)為的輕彈簧下端固定在擋板上,上端與物塊A接觸,物塊A與物塊B接觸且均不粘連,彈簧與斜面平行,物塊B通過(guò)與斜面平行的輕質(zhì)細(xì)線跨過(guò)斜面頂端的定滑輪與物塊C連接,物塊A、B和C的質(zhì)量均為1kg,物塊A、B與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為,且三個(gè)物塊都可以視為質(zhì)點(diǎn)。剛開(kāi)始,用手托住C使細(xì)線恰好伸直時(shí),A、B處于靜止?fàn)顟B(tài)且與斜面間靜摩擦力剛好為0,然后松開(kāi)手,物塊C下落時(shí)A、B上升,重力加速度為g,,。下列說(shuō)法中正確的是()A.物塊C下落速度最大時(shí)物塊A、B分離B.A、B物塊分離時(shí)細(xì)線的拉力為9NC.從釋放C到A、B分離,物塊A的位移為12cmD.從釋放C到A、B分離,物塊A的位移為9cm【答案】B【詳解】CD.剛開(kāi)始時(shí)物塊A、B在彈簧彈力、重力和斜面的作用力共同作用下保持平衡,設(shè)彈簧的壓縮量為,根據(jù)平衡條件有得到釋放物塊C后,三個(gè)物塊一起做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)物塊A、B分離瞬間,根據(jù)牛頓第二定律,對(duì)整體有對(duì)物塊B、C整體分析有聯(lián)立得到分離時(shí)加速度為此時(shí)彈簧的壓縮量為所以物塊A在這段時(shí)間內(nèi)上升的位移為故CD錯(cuò)誤;B.對(duì)B分析有得到細(xì)線的拉力故B正確;A.因?yàn)槲飰KA與B分離時(shí)C還有向下的加速度,所以其速度還沒(méi)有達(dá)到最大,故A錯(cuò)誤。故選B。4.51牛頓第二定律的應(yīng)用原卷版目錄TOC\o"1-1"\h\u一、【動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)梳理】 1二、【整體隔離法求加速度知識(shí)點(diǎn)梳理】 4三、【整體隔離的高級(jí)用法知識(shí)點(diǎn)梳理】 7四、【牛頓第二定律之等時(shí)圓知識(shí)點(diǎn)梳理】 10五、【牛頓第二定律之分離臨界知識(shí)點(diǎn)梳理】 12【動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題知識(shí)點(diǎn)梳理】動(dòng)力學(xué)中的兩類(lèi)基本問(wèn)題是:一、已知物體的受力情況,確定物體的運(yùn)動(dòng)情況;二、已知物體的運(yùn)動(dòng)情況,確定物體的受力情況。牛頓第二定律揭示出物體運(yùn)動(dòng)和受力之間的關(guān)系,解決問(wèn)題的關(guān)鍵是先根據(jù)題目中的已知條件求加速度a,然后再求所要求的物理量。2.動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題的處理方法不管哪一類(lèi)問(wèn)題,都要進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析,求解加速度。知道物體的受力情況后,常用力的合成與分解的方法求合力。要注意,合成時(shí)合力的方向必須是加速度的方向;分解時(shí)通常以加速度a的方向?yàn)閤軸的正方向,把力分解到坐標(biāo)軸上,分別求合力,即Fx=ma,F(xiàn)y=0?!緞?dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題舉一反三】1.如圖所示,一個(gè)人用與水平方向成θ=37°角的斜向下的推力F1推一個(gè)質(zhì)量m=30kg的箱子勻速前進(jìn),如圖(A)所示,箱子與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8)求:(1)推力F1的大??;(2)若該人改用大小為180N,方向與水平方向成37°角斜向上的力F2拉這個(gè)靜止的箱子,如圖(B)所示,拉力作用2.5s后撤去,拉力撤去前的加速度的大小以及拉力撤去后箱子最多還能運(yùn)動(dòng)多長(zhǎng)距離。2.摩天大樓中有一部從一樓直通頂層的客運(yùn)電梯,其簡(jiǎn)化模型如圖(甲)所示。電梯受到的拉力F是隨時(shí)間t變化的。電梯在t=0時(shí)由靜止開(kāi)始沿豎直方向運(yùn)動(dòng),F(xiàn)-t圖像如圖(乙)所示。電梯總質(zhì)量m=1.0×103kg,忽略一切阻力,重力加速度g取10m/s2。根據(jù)以上數(shù)據(jù)估算該摩天大樓的高度為()A.50m B.150m C.200m D.300m3.宇宙飛船返回艙進(jìn)入大氣層后先打開(kāi)減速傘,當(dāng)速度減至80m/s時(shí)打開(kāi)主降落傘繼續(xù)減速,直到速度減至8m/s后做勻速下落,打開(kāi)主傘后返回艙的速度圖線如圖a所示,主降落傘用96根對(duì)稱的傘繩懸掛著返回艙,每根傘繩與中軸線的夾角約為37°,如圖b所示,已知返回艙的質(zhì)量為2400kg,主降落傘質(zhì)量為80kg,不計(jì)返回艙所受的阻力,打開(kāi)主降落傘后傘所受阻力f與速度v成正比,即f=kv(k為阻力系數(shù))(g取10,,),求:(1)阻力系數(shù)k;(2)打開(kāi)主降落傘瞬間的加速度a的大小和方向;(3)懸繩能夠承受的拉力最小值。
4.2023年杭州亞運(yùn)會(huì)獨(dú)具匠心地引入了滑板、攀巖、電子競(jìng)技等青少年熱衷的項(xiàng)目,以嶄新的視角詮釋了體育精神的青春活力與浙江文化的融合?;灞荣惖囊欢钨惖朗疽鈭D如圖左圖所示,水平直道AB長(zhǎng)為12m,傾斜直道BC長(zhǎng)為20m,它們?cè)贐點(diǎn)平滑連接,斜道與水平面的夾角為30°。運(yùn)動(dòng)員從A點(diǎn)由靜止出發(fā),滑板勻加速到B點(diǎn)時(shí)速度大小為6m/s,緊接著沿BC勻加速下滑,到C點(diǎn)共用時(shí)6.0s。若滑板和運(yùn)動(dòng)員一起可視為質(zhì)點(diǎn),始終在地面上運(yùn)動(dòng),其總質(zhì)量為60kg,重力加速度,試求滑板和運(yùn)動(dòng)員:(1)在直道AB上的加速度大?。唬?)過(guò)C點(diǎn)的速度大??;(3)在斜道BC上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力大小。5.(多選)現(xiàn)在大型室外活動(dòng)通常用無(wú)人飛機(jī)進(jìn)行航拍。如圖所示,一質(zhì)量m=4.0kg的無(wú)人飛機(jī)在操作員的操控下由靜止開(kāi)始豎直向上勻加速運(yùn)動(dòng)2s,然后無(wú)人飛機(jī)又勻速向上運(yùn)動(dòng)3s,接著勻減速向上運(yùn)動(dòng)4s速度恰好為零,之后懸停進(jìn)行航拍。已知無(wú)人飛機(jī)上升過(guò)程中的最大速度為vm=4m/s,受到的空氣阻力恒為f=2N,重力加速度大小g=10m/s2,則()
A.無(wú)人飛機(jī)上升的第一個(gè)階段,受到向上的作用力大小是50NB.無(wú)人飛機(jī)上升的第二個(gè)階段,受到向上的作用力大小是40NC.無(wú)人飛機(jī)上升的第三個(gè)階段,受到向上的作用力大小是40ND.無(wú)人飛機(jī)上升的總高度為24m6.無(wú)人機(jī)航拍以無(wú)人駕駛飛機(jī)作為空中平臺(tái)進(jìn)行攝影.如圖所示,某款質(zhì)量為的攝影無(wú)人機(jī)開(kāi)始懸停在湖面一定高度處,為了全景拍攝景物,無(wú)人機(jī)勻加速上升,速度時(shí)上升高度達(dá)到9m,而后減速直至懸停,忽略空氣阻力影響,取10m/s2,求無(wú)人機(jī):(1)加速上升的時(shí)間;(2)加速上升過(guò)程中加速度的大小;(3)加速上升過(guò)程中受到的升力有多大。
7.一個(gè)質(zhì)量為的物塊靜止在光滑的水平面上,物塊在一個(gè)水平向右的恒力的作用下開(kāi)始向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后,恒力變?yōu)樗较蜃蟮?,又?jīng)過(guò)了時(shí)間物塊恰好又回到了出發(fā)點(diǎn),則的大小為(
)
A. B. C. D.8.(多選)將一物塊放置于粗糙的水平地面上,物塊受到的水平拉力隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖甲所示,其速度隨時(shí)間變化的關(guān)系圖像如圖乙所示,取重力加速度大小,則下列說(shuō)法正確的是()A.末物塊受到的摩擦力大小為B.末物塊受到的摩擦力大小為C.物塊的質(zhì)量為D.物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1【整體隔離法求加速度知識(shí)點(diǎn)梳理】1.連接體及其特點(diǎn)兩個(gè)或兩個(gè)以上相互關(guān)聯(lián)(疊放,并排,或由繩子、細(xì)桿、彈簧連接)的物體構(gòu)成的系統(tǒng)稱為連接體。連接體一般具有相同(或大小相等)的速度或加速度。2.處理連接體問(wèn)題的常用方法(1)整體法與隔離法整體法隔離法概念將加速度相同的幾個(gè)物體作為一個(gè)整體來(lái)分析的方法將研究對(duì)象與周?chē)矬w分隔開(kāi)
來(lái)分析的方法選用原則研究系統(tǒng)外的物體對(duì)系統(tǒng)整體的作用力或系統(tǒng)整體的加速度,不涉及求內(nèi)力的情況,用整體法比較簡(jiǎn)單研究系統(tǒng)內(nèi)物體之間的相互作
用力分析技巧受力分析時(shí)不需要考慮系統(tǒng)內(nèi)物體間的相互作用一般隔離受力較少的物體(2)在較為復(fù)雜的連接體問(wèn)題中常常需要將整體法與隔離法有機(jī)地結(jié)合起來(lái),交替運(yùn)用。多數(shù)情況下,求內(nèi)力時(shí),先整體后隔離;求外力時(shí),先隔離后整體。3.常見(jiàn)的彈力引起的連接體問(wèn)題彈力(繩子的拉力或彈簧的彈力等)作用下的連接體之間的力的分配規(guī)律如下:(各物體與接觸面間的動(dòng)摩擦因數(shù)相同)(1)相互擠壓在一起的連接體A、B之間的彈力FN=mB(2)用細(xì)線連接沿水平方向運(yùn)動(dòng)的連接體細(xì)線的張力FT=mB(3)用輕質(zhì)彈簧連接的連接體彈簧彈力F彈=mB(4)用細(xì)線連接沿豎直方向運(yùn)動(dòng)的連接體細(xì)線的張力FT=mB總結(jié):這四種模型求解內(nèi)力,結(jié)果相同,且內(nèi)力與物體所處的接觸面是否光滑無(wú)關(guān),與mB和連接體的總質(zhì)量的比例有關(guān)。4.由摩擦力引起的連接體問(wèn)題對(duì)摩擦力引起的連接體——板塊模型分析時(shí),注意由相對(duì)靜止到相對(duì)滑動(dòng)的臨界情況的討論:先假設(shè)兩者處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài),由整體法求出加速度,然后隔離靜摩擦力驅(qū)動(dòng)的物體,由牛頓第二定律求出靜摩擦力;再看靜摩擦力是否小于等于最大靜摩擦力,判斷假設(shè)是否成立,再根據(jù)相關(guān)規(guī)律求解其他物理量?!菊w隔離法求加速度舉一反三練習(xí)】9.如圖所示,在光滑水平地面上,A,B兩物塊用細(xì)線相連,A物塊質(zhì)量為1kg,B物塊質(zhì)量為2kg,細(xì)線能承受的最大拉力為4N。若要保證在水平拉力F作用下,兩物塊一起向右運(yùn)動(dòng),則F的最大值為()
A.4N B.5N C.6N D.7N10.(多選)如圖所示,兩個(gè)質(zhì)量分別為、的物體置于光滑的水平面上,中間用輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)連接。大小為的水平拉力作用在上,彈簧測(cè)力計(jì)始終在彈性限度內(nèi),當(dāng)系統(tǒng)穩(wěn)定后,下列說(shuō)法正確的是()。
A.彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是B.彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是C.在突然撤去F的瞬間,的加速度不變D.在突然撤去F的瞬間,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變11.(多選)如圖所示,質(zhì)量為m的小球A和質(zhì)量為的小球B與輕桿相連,兩球連接體斜放在車(chē)廂內(nèi),當(dāng)車(chē)以一定的加速度向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),兩球連接體相對(duì)于車(chē)廂靜止,輕桿與豎直方向的夾角為,車(chē)廂側(cè)壁和地板均光滑,重力加速度為g,則()
A.輕桿對(duì)球的作用力大小為B.車(chē)的加速度大小為C.A球?qū)?chē)廂側(cè)壁的作用力大小為D.B球?qū)?chē)廂地板的作用力大小為12.如圖,質(zhì)量為M的小車(chē)放在光滑水平面上,小車(chē)上用細(xì)線懸吊一質(zhì)量為m的小球,,用一力F水平向右拉小球,使小球和車(chē)一起以加速度a向右運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線與豎直方向成角,細(xì)線的拉力為若用一力水平向左拉小車(chē),使小球和車(chē)一起以加速度向左運(yùn)動(dòng)時(shí),細(xì)線與豎直方向也成角,細(xì)線的拉力為則()A., B.,C., D.,13.如圖所示,水平桌面上有一物體A通過(guò)跨過(guò)定滑輪的繩子與物體B相連,已知A、B的質(zhì)量分別為2kg和1kg,A與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.2,繩子的質(zhì)量以及繩子與定滑輪之間的摩擦力都可以忽略,繩子不可伸長(zhǎng),桌面上方的繩子水平,重力加速度g=10m/s2,則將A、B由靜止釋放后,繩子對(duì)物體A的拉力大小為()
A.8N B.10N C.20N D.30N14.如圖所示,質(zhì)量均為m的木塊A、B放在粗糙水平面上,它們之間用不可伸長(zhǎng)的輕繩相連,現(xiàn)用與水平方向成θ角的力F作用在木塊B上,使木塊A、B一起沿水平面向右勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)輕繩與水平方向的夾角也為θ。已知木塊A、B均可視為質(zhì)點(diǎn),且與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是()A.力F的大小為 B.力F的大小為C.輕繩的拉力大小為 D.輕繩的拉力大小為15.一列火車(chē)由牽引車(chē)頭和20節(jié)完全相同的車(chē)廂組成,在車(chē)頭牽引下正沿足夠長(zhǎng)的平直軌道加速前進(jìn),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中每一節(jié)車(chē)廂所受阻力相等。某時(shí)刻第5節(jié)對(duì)第6節(jié)車(chē)廂的作用力為F,則此時(shí)車(chē)頭對(duì)第1節(jié)車(chē)廂的作用力為()A.F B. C. D.【整體隔離的高級(jí)用法知識(shí)點(diǎn)梳理】對(duì)于一個(gè)加速度不等的連接體所構(gòu)成的系統(tǒng)而言,牛頓運(yùn)動(dòng)定律指出:系統(tǒng)所受的合外力等于系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體所受合外力之和,即F合=m1a1+m2a2+m3a3++mnan③,采用正交分解法,其兩個(gè)分量的方程形式為和動(dòng)力學(xué)知識(shí)解題的能力,下面通過(guò)較復(fù)雜情景中的應(yīng)用與隔離法作一比較。例題1
如圖所示有一傾角為、質(zhì)量的木楔ABC靜置于粗糙水平地面上,有一質(zhì)量的光滑物塊在木楔上由靜止開(kāi)始沿斜面下滑。在此過(guò)程中木楔沒(méi)有動(dòng),求地面對(duì)木楔的摩擦力和支持力大小。解析:利用隔離法解題:先取物塊為研究對(duì)象,受力分析如圖3,可得:再取木楔為研究對(duì)象,受力分析如圖4,水平方向上:由牛頓第三定律有:而對(duì)物塊,可得:由以上各式聯(lián)立,可得:豎直方向上:如利用整體法分析,受力分析與運(yùn)動(dòng)分析如圖5,其中將物塊加速度沿水平、豎直方向正交分解。在水平方向上,由加速度的水平分量不難確定地面對(duì)木楔的摩擦力方向水平向左,大小由牛頓第二定律可得:豎直方向上:可得:通過(guò)以上比較不難看出,在加速度不等的系統(tǒng)中應(yīng)用整體法解題優(yōu)勢(shì)明顯,其實(shí),不管是定性分析,還是定量求解,該法較隔離法更能全面把握問(wèn)題關(guān)鍵,凸顯運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系,有效提高解題速度,更深入地理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律【整體隔離的高級(jí)用法舉一反三練習(xí)】16.雜技是一種集技能、體能、娛樂(lè)性很強(qiáng)的表演活動(dòng)。如圖所示為雜技“頂竿”表演,一人A站在地上,肩上扛一質(zhì)量為2m的豎直竹竿,當(dāng)竿上一質(zhì)量為m的人B以加速度a加速下滑時(shí),竿對(duì)人A的壓力大小為(已知重力加速度為g)()A.3mg+ma B.3mg-ma C.3mg D.2mg17.一個(gè)箱子放在水平地面上,箱內(nèi)有一固定的豎直桿,在桿上套著一個(gè)環(huán),箱與桿的質(zhì)量為M,環(huán)的質(zhì)量為m,如圖所示。已知重力加速度為g,環(huán)沿桿以加速度a勻加速下滑,則此時(shí)箱子對(duì)地面的壓力大小為()A.Mg+mg-ma B.Mg-mg+maC.Mg+mg D.Mg-mg18.如圖,在傾角為α的固定光滑斜面上,有一用繩子拴著的長(zhǎng)木板,木板上站著一只貓.已知貓的質(zhì)量是木板的質(zhì)量的2倍.當(dāng)繩子突然斷開(kāi)時(shí),貓立即沿著板向上跑,以保持其相對(duì)斜面的位置不變.則此時(shí)木板沿斜面下滑的加速度為()A.3gsinα B.gsinαC.3gsinα/2 D.2gsinα19.(多選)如圖所示,斜劈形物體的質(zhì)量為M,放在水平地面上,質(zhì)量為m的粗糙物塊以某一初速沿斜劈的斜面向上滑,至速度為零后又加速返回,而斜劈始終保持靜止,物塊m上、下滑動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中(
)A.地面對(duì)斜劈M的摩擦力方向沒(méi)有改變B.地面對(duì)斜劈M的摩擦力方向先向左后向右C.地面對(duì)斜劈M的支持力始終小于(M+m)gD.物塊m向上和向下滑動(dòng)因摩擦產(chǎn)生的熱量相同【牛頓第二定律之等時(shí)圓知識(shí)點(diǎn)梳理】質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦由靜止開(kāi)始下滑到環(huán)的最低點(diǎn)所用時(shí)間
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