第十讲牛顿定律的应用(学生版)——

【2014考点预测】牛顿定律在直线运动中的应用历来是高考的热点，它不仅仅涉及力学中对物体的受力分析和牛顿运动定律的应用，还常常涉及带电粒子在电场和磁场以及复合场中的运动问题。

预测2014年高考重点主要在以下几个方面：1、速度、位移、加速度的矢量性和速度、位移、加速度的运算公式的应用，主要运用相关公式进行运算，注意公式的选择和使用。

2、匀变速直线运动中两种比例的应用和平均速度与初速度、末速度的关系。

3、直线运动中的追及问题，特别注意追及问题的临界条件，常常是解题的关键，速度相等是物体恰能追上或恰不相碰、或间距最大、或最小的临界条件。

4、运用牛顿第二定律和运动学公式分析解决问题，检测综合运用知识解决问题的能力，要对物体进行受力分析，进行力的合成与分解，要对物体运动规律进行分析，然后再根据牛顿第二定律，把物体受的力和运动联系起来，列方程求解。

5、利用速度图象，从速度、位移的角度分析运动的物理过程，同时分析带电粒子的受力情况，继而对粒子运动的有关问题作出正确的判断。

【考点定位】热点1 伽利略理想斜面实验例1、伽利略在著名的斜面实验中，让小球分别沿倾角不同、阻力很小的斜面从静止开始滚下，他通过实验观察和逻辑推理，得到的正确结论有（）A．倾角一定时，小球在斜面上的位移与时间成正比B．倾角一定时，小球在斜面上的速度与时间成正比C．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端时的速度与倾角无关D．斜面长度一定时，小球从顶端滚到底端所需的时间与倾角无关名师指引：伽利略理想斜面实验是近几年高考的热点，很多省市都从不同的角度加以考查，要求同学们理解理想斜面实验是在可靠的实验事实基础上，采用科学的思维来展开的实验，它表明了物体的运动不需要力来维持，具有划时代的意义.热点2 力和运动的关系例2、一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论正确的是( )A．车速越大，它的惯性越大B．质量越大，它的惯性越大C．车速越大，刹车后滑行的路程越长D．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大名师指引：本题考查对惯性的认识，要求我们对基本概念的理解一定要透彻，惯性是物质的一种固有属性，其大小由质量唯一决定，而与物体的受力情况和运动情况无关，要区分惯性和惯性现象，要能利用惯性解释有关物理现象.热点3物体运动情况的判断例3、压敏电阻的阻值随所受压力的增大而减小，有位同学利用压敏电阻设计了判断小车运动状态的装置，其工作原理如图3-12-13（a）所示，将压敏电阻和一块挡板固定在绝缘小车上，中间放置一个绝缘重球.小车向右做直线运动过程中，电流表示数如图3-12-13（b）所示，下列判断正确的是( )A．从t1到t2时间内，小车做匀速直线运动B．从t1到t2时间内，小车做匀加速直线运动C．从t2到t3时间内，小车做匀速直线运动D．从t2到t3时间内，小车做匀加速直线运动热点4 整体法和隔离法的应用例4、如图，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ．斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终保持静止．地面对楔形物块的支持力为（）A．（M＋m）gB．（M＋m）g－FC．（M＋m）g＋F sinθD．（M＋m）g－F sinθ热点5 应用牛顿定律求解两类动力学问题例5、一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ，初始时，传送带与煤块都是静止的.现让传送带以恒定的加速度a0开始运动，当其速度达到v0后，便以此速度做匀速运动.经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动.求此黑色痕迹的长度.名师指引：皮带传输机是利用货物与传送代之间的摩擦力将货物匀速到别的地方去，它是牛顿第二定律在实际中的应用，该问题涉及到摩擦力的判断、物体运动状态的分析和运动学知识的应用，具有较强的综合性和灵活性.主要有水平传送带、倾斜传送带、组合（水平和倾斜）传送带三种类型. 求解传送带问题关键在于摩擦力的方向分析，特别要注意物体的速度和传送带速度之间的关系，还有物体和传送带之间的相对位移等.对于倾斜的传送带问题还要特别注意分析摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力.另外传送带问题可以采用v－t求解.本题也可以巧用图象法求解：作出皮带和煤块的v-t图如图3-13-22所示，粗实线为皮带的速度图线，细实线为煤块的速度图线，最后具有共同的速度v0，黑色痕迹的长度为两者速度图线的面积之差.本题考查匀变速直线运动规律和牛顿运动定律，题目设计巧妙，能力要求较高，属于难题，要求考生具有处理复杂问题的能力，尤其在隐含及临界条件的挖拙上，对分析物理过程也要有较高的能力.热点6 超重与失重例6、直升机悬停在空中向地面投放装有救灾物资的箱子，如图所示。

第3讲牛顿运动定律的应用★考情直播1.考纲解读考纲内容能力要求考向定位1.牛顿定律的应用2.超重与失重3.力学单位制1.能利用牛顿第二定律求解已知受力求运动和已知运动求受力的两类动力学问题2.了解超重、失重现象，掌握超重、失重、完全失重的本质3.了解基本单位和导出单位，了解国际单位制牛顿第二定律的应用在近几年高考中出现的频率较高，属于n级要求，主要涉及到两种典型的动力学问题，特别是传送带、相对滑动的系统、弹簧等问题更是命题的重点.这些问题都能很好的考查考试的思维能力和综合分析能力.考点一已知受力求运动［特别提醒］已知物体的受力情况求物体运动情况：首先要确定研究对象，对物体进行受力分析，作出受力图，建立坐标系，进行力的正交分解，然后根据牛顿第二定律求加速度a，再根据运动学公式求运动中的某一物理量.［例1］如图所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮，一条不可伸长的轻绳绕过定滑轮分别与物块A、B相连，细绳处于伸直状态，物块A和B的质量分别为m A=8kg和m B=2kg，物块A与水平桌面间的动摩擦因数口=0.1，物块B距地面的高度h=0.15m.桌面上部分的绳足够长.现将物块B从h高处由静止释放, 直到A停止运动.求A在水平桌面上运动的时间［特别提醒］已知物体的运动情况求受力情况：也是首先要确定研究对象，进行受力分析，画出受力示意图，建立坐标系，进行力的正交分解，然后根据运动学公式求加速度，再根据牛顿第二定律求力，可以看出，这两种类型的问题的前几个步骤是相同的，最后两个步骤颠.［例2］某航空公司的一架客机，在正常航线上作水平飞行时，由于突然受到强大垂直气流的作用，使飞机在10 S内高度下降1700m造成众多乘客和机组人员的伤害事故，如果只研究飞机在竖直方向上的运动，且假定这一运动是匀变速直线运动.试计算：(1)飞机在竖直方向上产生的加速度多大？方向怎样？(2)乘客所系安全带必须提供相当于乘客体重多少倍的竖直拉力，才能使乘客不脱离座椅？ (g 取 10m/s )(3)未系安全带的乘客，相对于机舱将向什么方向运动？最可能受到伤害的是人体的什么部位？(注:飞机上乘客所系的安全带是固定连结在飞机座椅和乘客腰部的较宽的带子，它使乘客与飞机座椅连为一体)［特别提醒］:物体处于失重状态还是超重状态， 仅由加速度的方向决定， 而与物体的速度方 向无关•无论物体处于超重还是失重状态， 物体本身的重力并未发生改变 •物体处于完全失重 时，由于重力产生的一切物理现象都将消失 —［例3］（全国）一质量为 m=40kg 的小孩在电梯内的体重计上，电梯从t=0时刻由静止开始上升，在 0到6s 内体重计示数 F 的变化如图3-13-12所示.试问：在这段时间内电梯上升的高度是多少？取重力加速度 2g=10m/s •F/N ■440 ------- , 400 ------- S ---------- 1 320 ------ :- ----- ---- !——»1000 1234 56 t/s图 3- 13 - 12［方法技巧］要理解超重和失重的含义，超重和失重问题实际上是竖直方向利用牛顿第二定律解题 考点四临界［特别提醒］:力学中的临界问题指一种运动形式（或物理过程和物理状态）转变为另一种 运动形式（或物理过程和物理状态） 时，存在着分界限的现象，这种分界限通常以临界值和 临界状态的形式出现在不同的问题中，而临界与极值问题主要原因在于最大静摩擦力、绳子的张力等于零、两个物体要分离时相互作用的弹力为零等.k 的弹簧，弹簧下端连一个质量为 m 的小球，球被一垂直［方法技巧］临界与极值问题关键在于临界条件的分析，如相互挤压的物体要分离，其临界条件一定是相互 作用的弹力为零•另外，最大静摩擦力的问题、绳子的张力等等都会经常和临界与极值问题相联系 考点五力学单位制考点三超重与失重1.超重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 具有 _____ 的加速度时（向上加速运动或向下减速运动）2 .失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 具有_的加速度时（向上减速运动或向下加速运动）3 .完全失重：当物体向下的加速度为 这种状态称为完全失重•____ 物体所受重力的情况称为超重现象 ，物体处于超重状态•____ 物体所受重力的情况称为失重现象，物体处于失重状态•g 时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于•当物体•当物体 ［例4］在倾角为0的光滑斜面上端系有一劲度为 斜面的挡板A 挡住，此时弹簧没有形变，若 A 以加速度a （avgsin 0沿斜面向下匀加速运动，求:（1）从挡板开始运动到球板分离所经历的时间 （2）从挡板开始运动到小球速度最大时，球的位移X.物理学的关系式确定了物理量之间的数量关系的同时，也确定了物理量间的_ 单位，就能够利用物理量之间的关系推导其他物理量的单位，被选定的物理量叫做叫做_____________ ，由基本物理量的单位根据物理关系式推导出来的其他物理量的单位叫做单位和导出单位一起组成了■国际单位制在力学范围内，选定了，选定几个物理量的_，它们的单位，基本作为基本物理量，它们的单位是在物理计算中，对于单位的要求是■［例5］下列有关力学单位制的说法中不正确的是（A .在有关力学的分析计算中，只能采用国际单位,B .力学单位制中，选为基本单位的物理量有长度、 C .力学单位制中，国际单位制中的基本单位有 D .单位制中的导出单位可以用基本单位来表示）不能采用其他单位质量、力kg、m、s【方法小结】物理学中选定了 7个物理量作为基本物理量，其余的物理量叫导出物理量，基本物理量的单位叫做基本单位，导出物理量的单位叫导出单位，导出单位都可以由基本单位推导出来■要牢记力学中的三个基本物理量及其单位，在物理计算中，只要采用国际单位制的单位，中间过程就无需带单位，最后的结果一定是国际单位制中的单位■★高考重点热点题型探究热点1应用牛顿定律求解两类动力学问题［真题1］（海南）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，4s内下降了 12m.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3 m/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.［名师指引］本题实际上是已知受力求运动的问题，题目有多个过程，我们应该对多个过程依次分析求解■［真题2］（全国）一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为卩，初始时，传送带与煤块都是静止的•现让传送带以恒定的加速度 a o开始运动，当其速度达到 v o后,便以此速度做匀速运动■经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动■求此黑色痕迹的长度■［名师指引］皮带传输机是利用货物与传送代之间的摩擦力将货物匀速到别的地方去，它是牛顿第二定律在实际中的应用，该问题涉及到摩擦力的判断、物体运动状态的分析和运动学知识的应用，具有较强的综合性和灵活性.主要有水平传送带、倾斜传送带、组合（水平和倾斜）传送带三种类型.求解传送带问题关键在于摩擦力的方向分析，特另樓注意物体的速度和传送带速度之间的关系，还有物体和传送带之间的相对位移等.对于倾斜的传送带问题还要特别注意分析摩擦力是滑动摩擦力还是静摩擦力.新题导练1-1.（广东四校联考）考驾照需要进行路考，路考其中有一项是定点停车。