1、2019 最新沪科版物理高一上3-D牛顿运动定律的应用试题解析(二)一、动力学的两类基本问题本节的主要内容是在对物体进行受力分析的基础上 ,应用牛顿运动定律和运动学的知识来分析解决物体在几个力作用下的运动问题。1根据物体的受力情况 (已知或分析得出)确定物体的运动情况(求任意时刻的速度、位移等) 。其解题基本思路是：利用牛顿第二定律F 合=ma 求出物体的加速度 a；再利用运动学的有关公式（ vtv0 at , s v0 t1 at 2 , vt2v022as等）求出速度 vt 和位移 s 等。22根据物体的运动情况 (已知 )确定物体的受力情况。其解题基本思路是：分析清楚物体的运动情况 (性
2、质、已知条件等 ),选用运动学公式求出物体的加速度；再利用牛顿第二定律求力。3无论哪类问题 ,正确理解题意、把握条件、分清过程是解题的前提 ,正确分析物体受力情况和运动情况是解题的关键 ,加速度始终是联系运动和力的纽带、桥梁。可画方框图如下：物体受力情加物体运动状牛顿第二定律速运动学公式况及其分析度态及其变化4把动力学问题分成上述两类基本问题有其实际重要意义。已知物体受力情况根据牛顿运动定律就可确定运动情况 ,从而对物体的运动做出明确预见。如指挥宇宙飞船飞行的科技工作者可以根据飞船的受力情况确定飞船在任意时刻的速度和位置。而已知物体运动情况确定物体受力情况则包含探索性的应用。如牛顿根据天文观测
3、积累的月球运动资料 ,发现了万有引力定律就属于这种探索。二、应用牛顿运动定律解题的一般步骤1、确定研究对象可根据题意选某物体 ( 题设情景中有多个物体时尤显必要 )或某一部分物体或几个物体组成的系统为研究对象。所选研究对象应是受力或运动情况清楚便于解题的物体。2、全面分析研究对象的受力情况,正确画出受力示意图。可以按力的性质重力、弹力、摩擦力、其他力的次序分析物体所受各个力的大小和方向；再根据力的合成知识求得物体所受合力的大小和方向。也可以根据牛顿第二定律F 合 =ma,在加速度a 的大小方向已知或可求时 ,确定合力F 合 的大小和方向。画示意图时,可以用一方块或一个点表示物体,各力作用点画在
4、一个点 (如方块中心 )上。各力方向一定要画准 ,力线段的长短要能定性地看出力大小的不同。3、全面分析研究对象的运动情况,画出运动过程示意简图。特别注意：若所研究运动过程的运动性质、受力情况并非恒定不变时,则要把整个运动过程分成几个不同的运动阶段详细分析。每个阶段是一种性质的运动。要弄清楚各运动阶段之间的联系(如前一阶段的末速度就是后一阶段的初速度等)。4、建立坐标系,一般情况下可选择物体的初速度方向或加速度方向为正方向。5、根据牛顿定律、运动学公式、题目给定的条件列方程；利用运动学公式或牛顿运动定律进一步解出所求物理量。注意：在求解过程中 ,要选准公式、正确运算、简洁、规范。要先求出所求物理
5、量的文字表达式再代人数字进行计算。6、审查结果是否合理或深入探讨所得结果的物理意义、内涵及外延等。1 / 5034.07 08 学年度第一次质量检测15（ 10 分）在消防演习中,消防队员从一根竖直的长直轻绳上由静止滑下 ,经一段时间落地为了获得演习中的一些数据 ,以提高训练质量 ,研究人员在轻绳上端安装一个力传感器并与数据处理系统相连接 ,用来记录消防队员下滑过程中轻绳受到的拉力与消防队员重力的比值随时间变化的情况已知某队员在一次演习中的数据如图所示 ,求该消防队员在下滑过程中的最大速度和落地速度各是多少？ g 取 10m/s2解：该队员先在 t1=1s 时间内以 a1 匀加速下滑然后在 t
6、2=1.5s 时间内以 a2 匀减速下滑第 1s 由牛顿第二定律得：mg F 1=ma1（ 2 分）所以 a1= gF1 =4m/s2（ 1 分）m最大速度 vm=a1 t1代入数据解得： vm=4m/s（2 分）后 1.5s 由牛顿第二定律得：F 2 mg=ma2（ 2 分）a2= F2g =2m/s2（ 1 分）m队员落地时的速度 v=vm a2t2 代入数据解得： v=1m/s（ 2 分）Fm g1.20.6t/s0123035.广东 2007 年第二次模考 15（ 10 分）放在水平地面上的物块,受到方向不变的水平推力 F 的作用 ,力 F 的大小与时间t 的关系和物块的速度v 与时间
7、 t 的关系如图所示 ,取重力加2速度 g = 10 m/s ,求物块的质量m 及物块与地面间的动摩F/N-1擦因数 。6v/m?s6解： 0 3 s 内,力 F 未推动物块。43 6 s 内 ,F2 mg= ma （2 分）23F2=6N（1 分）t/st/s003693 6 9由 vt 图知 ,3 6 s 的加速度a602m/s 2 （ 2 分）636 9 s 内 ,F3mg= 0 （2 分）F3=4N 1 分）037.2008 届高三第一次调研考试 13（ 10 分）一辆汽车在恒定牵引力作用下由静止开始沿直线运动 ,4s 内通过 8m 的距离 ,此后关闭发动机 ,汽车又运动了 2s 停止
8、 ,已知汽车的质量3,求：m=210 kg,汽车运动过程中所受阻力大小不变（1）关闭发动机时汽车的速度大小；（2）汽车运动过程中所受到的阻力大小；（3）汽车牵引力的大小解：（ 1）汽车开始做匀加速度运动v00s0t （ 1 分）2解得v02S04m / s（ 2 分）t1（2）汽车滑行减速过程加速度为a22 / 5a20 v02m / 2s（1 分）t 2f 4103N由牛顿第二定律 fma2（ 1 分） 解得（ 1 分）（3）开始汽车加速过程中加速度a1S01 a1t 12（ 1 分）F f ma12由牛顿第二定律（ 1 分）解得F f ma1 6103N（ 1 分）046.2008 届第一
9、次模拟考试15（本题10 分）如图（ a）所示 ,质量为 M = 10kg 的滑块放在水平地面上 ,滑块上固定一个轻细杆 ABC, ABC = 45在 A 端固定一个质量为m = 2kg的小球 ,滑块与地面间的动摩擦因数为= 0.5现对滑块施加一个水平向右的推力F 1 = 84N,使滑块做匀加速运动求此时轻杆对小球作用力F2 的大小和方向（取 g 10m/s2）有位同学是这样解的小球受到重力及杆的作用力F2,因为是轻杆 ,所以 F2 方向沿杆向上 ,受力情况如图（ b）所示根据所画的平行四边形,可以求得：F 22 mg2 2 10N 20 2 N 你认为上述解法是否正确？如果不正确,请说明理由
10、 ,并给出正确的解答答：结果不正确（2 分）杆 AB 对球的作用力方向不一定沿着杆的方向 ,它可能会是右向上的方向大小和方向具体由加速度a 的大小来决定并随着加速度a 的变化而变化（2 分）由牛顿第二定律,对整体有F (M+m)g（ M m） a （BAF 1C图2 分）F 245F=maG=mg图解得 aF( Mm ) g840.5( 102 ) 10 222Mm10 2m/s =2m/s （ 1 分）F2( mg )2( ma ) 2( 210)2( 22 ) 2 N 426 N 20.4N（ 1 分）轻杆对小球的作用力F 2 与水平方向夹角arctan mgarctan 5 ,斜向右上（
11、 2 分）ma063.南汇区 2008 年第二次模拟考试20A （ 10 分）在地面上以一定的初速度将球竖直向上抛出 ,在上升过程中球的速度图像如图所示,已知球的质量m0.8kg, 设空气阻力大小不变,取2g 10m/s 。求：-1（1）空气阻力的大小v/m s18（2）球从最高点落回地面所需的时间解：（ 1）小球在上升过程中：12018m/s212m/s2 （ 1 分）a1v1t（ 1 分）6v10t11.5O根据牛顿第二定律,有（ mg f） ma1 （ 2 分）0.51.01.5 t/s解得f 1.6N（1 分）3 / 5（2）由图象可知,小球上升的高度h 1/2 18 1.5m 13.
12、5m（ 1 分）小球下落过程中的加速度a2mg f0.8 10 1.6 m/s28m/s2（ 2 分）m0.8由 s1 at 2 （ 1 分）得 t 22h1.84s（ 1 分）a22066.2008 年高考模拟考试17（ 15 分）固定光滑斜面与地面成一定倾角,一物体在平行斜面向上的拉力作用下向上v-1运动 ,拉力 F 和物体速度F/ Nv/m?s随时间的变化规律如图所F5.51.0示,取重力加速度A5.0g =10m/s 2求物体的质量t/st/s及斜面与地面间的夹角02460246解：由图可得 ,0 2s内物体的加速度为 av0.5 m / s2（ 4 分）t由牛顿第二定律可得：F mg
13、 sinma2s 后有： Fmg sin联立 ,并将 F5.5 N , F5N（ 4 分）（ 3 分）代入解得： m1.0kg30（ 4 分）067.重点中学07 08 学年度第三次质检13 . (10 分 )从 2007 年 1 月 1 日起 ,全面禁止摩托车上路 ,摩托车行驶的安全性较差是“禁摩 ”的原因之一若摩托车行驶中不慎发生事故,驾驶员以 36km h 的速度正面撞上水泥电杆 ,碰撞时间为 t=0.05s,设碰撞后驾驶员变为静止求：(1) 碰撞过程中驾驶员的平均加速度a 平的大小(2) 若驾驶员的质量为 m=70kg, 试估算碰撞时驾驶员所受的撞击力大小解：(1) v=10m s(2
14、 分 )平均加速度 a平v(2 分 )t代入数据得 a平2.0102m/s2 (2 分 )(2) F ma平(2 分 )代入数据得 F 1.4 104N(2 分 )gk011.2008 年高考物理海南卷 15、科研人员乘气球进行科学考察气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990 kg 气球在空中停留一段时间后,发现气球漏气而下降 ,及时堵住堵住时气球下降速度为1 m/s,且做匀加速运动 ,4 s 内下降了 12 m为使气球安全着陆 ,向舱外缓慢抛出一定的压舱物此后发现气球做匀减速运动,下降速度在 5 分钟内减少 3m/s若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略 ,重力加速度 g 9.89 m/s2,求抛掉的压舱物的质量解：由牛顿第二定律得：mg f mah v0t1 at 224 / 5抛掉质量为 m的压舱物后减速下降,有： f ( m m ) g ( m m )avat解得： m m aam av /t101 kggagv /t5 / 5
