2018版物理《学案导学与随堂笔记》人教版必修1-牛顿运动定律第四章-习题课-用牛顿运动定律解决几类典型问题.docx

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1、习题课　用牛顿运动定律解决几类典型问题[学习目标]　1.学会分析含有弹簧的瞬时问题.2.会结合图象解决动力学问题.3.会解决两个物体具有相同加速度的动力学问题.4.掌握临界问题的分析方法.一、瞬时加速度问题物体的加速度与合力存在瞬时对应关系，所以分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，解决此类问题时，要注意两类模型的特点：(1)刚性绳(或接触面)模型：这种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，恢复形变几乎不需要时间，

2、故认为弹力立即改变或消失.(2)弹簧(或橡皮绳)模型：此种物体的特点是形变量大，恢复形变需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的.例1　如图1所示，质量为m的小球被水平绳AO和与竖直方向成θ角的轻弹簧系着处于静止状态，现将绳AO烧断，在绳AO烧断的瞬间，下列说法正确的是(　　)图1A.弹簧的拉力F＝B.弹簧的拉力F＝mgsinθC.小球的加速度为零D.小球的加速度a＝gsinθ答案　A解析　烧断AO之前，小球受3个力，受力分析如图所示，烧断绳的瞬间，绳的张力没有了，但由于轻弹

3、簧形变的恢复需要时间，故弹簧的弹力不变，A正确，B错误.烧断绳的瞬间，小球受到的合力与绳子的拉力等大反向，即F合＝mgtanθ，则小球的加速度a＝gtanθ，则C、D错误.针对训练1　如图2所示，质量分别为m和2m的A和B两球用轻弹簧连接，A球用细线悬挂起来，两球均处于静止状态，如果将悬挂A球的细线剪断，此时A和B两球的瞬时加速度aA、aB的大小分别是(　　)图2A.aA＝0，aB＝0B.aA＝g，aB＝gC.aA＝3g，aB＝gD.aA＝3g，aB＝0答案　D解析　分析B球原来受力如图甲所示，

4、F′＝2mg剪断细线后弹簧形变瞬间不会恢复，故B球受力不变，aB＝0.分析A球原来受力如图乙所示，FT＝F＋mg，F′＝F，故FT＝3mg.剪断细线，FT变为0，F大小不变，小球A受力如图丙所示由牛顿第二定律得：F＋mg＝maA，解得aA＝3g.二、动力学的图象问题1.常见的图象形式在动力学与运动学问题中，常见、常用的图象是位移图象(x－t图象)、速度图象(v－t图象)和力的图象(F－t图象)等，这些图象反映的是物体的运动规律、受力规律，而绝非代表物体的运动轨迹.2.图象问题的分析方法遇到带有物

5、理图象的问题时，要认真分析图象，先从它的物理意义、点、线段、斜率、截距、交点、拐点、面积等方面了解图象给出的信息，再利用共点力平衡、牛顿运动定律及运动学公式解题.例2　放在水平地面上的一物块，受到方向不变的水平推力F的作用，F的大小与时间t的关系如图3甲所示，物块速度v与时间t的关系如图乙所示.取重力加速度g＝10m/s2.由这两个图象可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为(　　)　　　甲　　　　　　　　　　乙图3A.0.5kg,0.4　　　　　　B.1.5kg，C.0.5kg

6、,0.2D.1kg,0.2答案　A解析　由F－t图和v－t图可得，物块在2～4s内所受外力F＝3N，物块做匀加速运动，a＝＝m/s2＝2m/s2，F－Ff＝ma，即3－10μm＝2m①物块在4～6s所受外力F′＝2N，物块做匀速直线运动，则F′＝Ff＝μmg，即10μm＝2②由①②解得m＝0.5kg，μ＝0.4，故A选项正确.例3　如图4甲所示，质量为m＝2kg的物体在水平面上向右做直线运动.过a点时给物体作用一个水平向左的恒力F并开始计时，选水平向右为速度的正方向，通过速度传感器测出物体的瞬时

7、速度，所得vt图象如图乙所示.取重力加速度g＝10m/s2.求：图4(1)力F的大小和物体与水平面间的动摩擦因数μ；(2)10s末物体离a点的距离.答案　(1)3N　0.05　(2)2m解析　(1)设物体向右做匀减速直线运动的加速度大小为a1，则由vt图象得a1＝2m/s2根据牛顿第二定律，有F＋μmg＝ma1设物体向左做匀加速直线运动的加速度大小为a2，则由vt图象得a2＝1m/s2根据牛顿第二定律，有F－μmg＝ma2，联立解得F＝3N，μ＝0.05.(2)设10s末物体离a点的距离为d，d

8、应为vt图象与横轴所围的面积，则d＝×4×8m－×6×6m＝－2m，负号表示物体在a点左边.解决此类题的思路：从vt图象上获得加速度的信息，再结合实际受力情况，利用牛顿第二定律列方程.三、简单连接体问题1.所谓“连接体”问题，是指运动中的几个物体或上下叠放在一起、或前后挤靠在一起、或通过细绳、轻弹簧连在一起的物体组.在求解连接体问题时常常用到整体法与隔离法.2.整体法：把整个连接体系统看做一个研究对象，分析整体所受的外力，运用牛顿第二定律列方程求解.其优点在于它不涉及系统内各物体之间的相互作用力