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1、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
2、，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mA=8kg和mB=2kg，物块A与水平桌面间的动摩擦因数=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.（g=10m/s2） 考点二 已知运动求受力特别提醒 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
3、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内高度下降1700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？（取10）（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
4、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）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） 物体所受重力的情况称为超重现象.当物体具有 的加速度时（向上加速运动或向下减速运动），物体处于超重状态. 2失重：物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体所受重力的情况称为失重现象.当物体具有 的加速度时（向上减速运动或向下加速运动），物体处于失重状态. 3完全失重：当物体向下的加速度为g时，物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）等于 ，这种状态称为完全失重.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
5、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.F/N100320400440t/s0123465图31312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g=10m/s2.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 临界与极值问题特别提醒：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
6、）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.例4在倾角为的光滑斜面上端系有一劲度为k的弹簧，弹簧下端连一个质量为m的小球，球被一垂直斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变，若A以加速度a（a（M+m）g，M与地面无摩擦力D滑块运动到D点时，N=（M+m）g，摩擦力方向向左2-2.（汕尾一模）同学们在由静止开始向上运动的电梯里，把一测量加速度的小探头固定在一个质量为1kg的手提包上，到达某一楼层停止，采集数据并分析处理后，列在下表中：建立物理模型匀加速直线运动匀速
7、直线运动匀减速直线运动时间段(s)2.592.5平均加速度(m/s2)0.4000.40为此同学们在计算机上画出了很多图象，请你根据上表数据和所学知识判断下图（设F为手提包的拉力，g取9.8m/s2）中正确的是（ ）抢分频道1.限时基础训练1.（山东）下列实例属于超重现象的是( )A汽车驶过拱形桥顶端B荡秋千的小孩通过最低点C跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动 D火箭点火后加速升空 2.（深圳一模）关于力学单位制说法中正确的是( )Akg、m/s、N是导出单位Bkg、m、J是基本单位C在国际单位制中，质量的基本单位是kg，也可以是gD只有在国际单位制中，牛顿第二定律的表达式才是FmaOIa
8、VCBDAOOOXtttt3.(茂名一模)质量为m的物体沿直线运动，只受到力F（F0）的作用，物体的位移X、速度V、加速度a和受到冲量I随时间变化的图象如下图所示，其中不可能的是( )4.(韶关二模)某科技兴趣小组用实验装置模拟火箭发射卫星火箭点燃后从地面竖直升空，燃料燃尽后火箭的第一级第二级相继脱落，实验中测得卫星竖直方向的速度时间图象如图所示，设运动中不计空气阻力，燃料燃烧时产生的推力大小恒定下列判断正确的是( )A.t2时刻卫星到达最高点，t3时刻卫星落回地面B.卫星在0t1时间内的加速度大于t1t2时间内的加速度C. t1t2时间内卫星处于超重状态，t2t3时间内卫星处于失重状态D.卫
9、星在t2t3时间内的加速度等于重力加速度5.(肇庆二模)在粗糙的水平面上，物体在水平推力作用下由静止开始作匀加速直线运动，作用一段时间后，将水平推力逐渐减小到零，则在水平推力逐渐减小到零的过程中( )A.物体速度逐渐减小，加速度逐渐减小B.物体速度逐渐增大，加速度逐渐减小C.物体速度先增大后减小，加速度先增大后减小D.物体速度先增大后减小，加速度先减小后增大6.如图3-13-29所示，传送带不动时，物块由皮带顶端A从静止开始滑下到皮带底端B用的时间是t，则( )图31329A当皮带向上运动时，物块由A滑到B的时间一定大于t B当皮带向上运动时，物块由A滑到B的时间一定等于tC当皮带向下运动时，
10、物块由A滑到B的时间一定等于tD当皮带向下运动时，物块由A滑到B的时间一定小于t图313307.质点所受的力F随时间变化的规律如图所示，力的方向始终在一直线上，已知t=0时质点的速度为零，在图3-13-30示的tl、t2、t3和t4各时刻中 ( ) At1时刻质点速度最大 Bt2时刻质点速度最大 Ct3时刻质点离出发点最远 Dt4时刻质点离出发点最远8.质量为m的物体，只受一恒力F的作用，由静止开始经过时间t1产生的位移为s，达到的速度为v1；该物体改受恒力2F的作用，由静止开始经过时间t2产生相同的位移s，达到的速度为v2，比较t1和t2、v1和v2的关系，有( )A2t2=t1，v2=2v
11、1 Bt2=t1，v2=v1 Ct2=t1，v2=2v1 D2t2=t1，v2=v19.（上海）固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图3-12-14所示，取重力加速度g10m/s2.求：图31214（1）小环的质量m ； （2）细杆与地面间的倾角a ？图3133210（深圳一模）如图3-13-32所示，质量为m的金属块放在水平桌面上，在与水平方向成角斜向上、大小为F的拉力作用下，以速度v向右做匀速直线运动重力加速度为g求：（1）求金属块与桌面间的动摩擦因数 （2）如果从某时刻起撤去拉力，则撤去拉力后金属块
12、在桌面上还能滑行多远？2基础提升训练11.(汕头一模 )在静止的小车内，用细绳a和b系住一个小球，绳a处于斜向上的方向，拉力为Fa，绳b处于水平方向，拉力为Fb，如图所示现让小车从静止开始向右做匀加速运动，此时小球相对于车厢的位置仍保持不变，则两根细绳的拉力变化情况是（ ）AFa变大，Fb不变BFa变大，Fb变小CFa变大，Fb变大DFa不变，Fb变小12.(茂名二模)如图7所示，某人通过定滑轮用不可伸长的轻质细绳将质量为m的货物提升到高处.已知人拉绳的端点沿平面匀速向右运动，若滑轮的质量和摩擦均不计，则下列说法中正确的是（ ）A.货物匀速运动上升B.货物加速运动上升C.绳的拉力T大于物体的重
13、力mgD.绳的拉力T等于物体的重力mg13.如图3-13-11所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速率v1沿顺时针转动，传送带右侧有一与传送带等高的光滑水平面，一物块以初速度v2沿直线向左滑向传送带后，经过一段时间又返回光滑水平面，此时其速率为v3，则下列说法正确的是 （ ）v2v1图31311A、只有v1= v2时，才有v3= v1B、若v1 v2，则v3= v2C、若v1 v2，则v3= v1D、不管v2多大，总有v3= v1F图3121614.（上海）如图3-12-16所示，质量为 10 kg的物体在F200 N的水平推力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水
14、平面的夹角37力F作用2秒钟后撤去，物体在斜面上继续上滑了125秒钟后，速度减为零求：物体与斜面间的动摩擦因数和物体的总位移S.（已知 sin3706，cos3708，g10 m/s2）15（中山一中）总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下，经过2s拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的vt图，根据图像回答以下问题（g取10m/s2）（1）定性说明开启降落伞后运动员的加速度变化情况（2）求t1s时运动员的加速度和所受阻力的大小（3）据图估算出开启降落伞后运动员变速下降的距离约为157m，求运动员从飞机上跳下到着地的总时间？图3132816. (广东五校联考)一行星探测器，
15、完成探测任务后从行星表面竖直升空离开该行星.假设该探测器质量恒为M=1500kg，发动机工作时产生的推力为恒力，行星表面大气层对探测器的阻力大小不变.探测器升空后一段时间因故障熄灭，发动机停止工作.图3-13-28是探测器速度随时间变化的关系图线.已知此行星的半径为6000km，引力常量为G=6.6710-11Nm2kg2 ，并认为探测器上升的高度范围内的重力加速度不变.求： (1)该行星表面的重力加速度； (2)探测器发动机工作时产生的推力； (3)该行星的平均密度?3能力提高训练17（四川）质量不计的弹簧下端固定一小球，现手持弹簧上端使小球随手在竖起方向上以同样大小的加速度a（ag）分别向
16、上、向下做匀加速直线运动.若忽略空气阻力，弹簧的伸长分别为x1、x2；若空气阻力不能忽略且大小恒定，弹簧的伸长分别为、.则( ) A+ x1x2B+ x1x2C+x2x1D+x2x1 18.(佛山一模) 某同学欲用如图3-12-22所示的装置来验证机械能守恒定律.P、Q为记录重物A运动情况的两个光电门.A、B为两重物，用跨过滑轮的细线连接，其中mA2kg，细线、滑轮质量以及摩擦均可不计.为了保证无论B物体质量多大，实验都能顺利进行，该同学应选用抗拉能力至少是多大的绳索（L）QPL图31222来悬挂滑轮（g取10m/s2）( )A.150N B.80N C.40N D.20N 19.(海南)如图
17、3-12-15所示，一辆汽车A拉着装有集装箱的拖车B，以速度进入向下倾斜的直车道.车道每100m下降2m.为使汽车速度在s=200m的距离内减到，驾驶员必须刹车.假定刹车时地面的摩擦阻力是恒力，且该力的70作用于拖车B，30作用于汽车A.已知A的质量，的质量.求汽车与拖车的连接处沿运动方向的相互作用力.取重力加速度g=10m/s2.图31215AB图3131220. 如图3-13-12所示，传送带与水平面间的夹角为=37，传送带以10m/s的速率运行，在传送带上端A处无初速地放上质量为0.5kg的物体，它与传送带间的动摩擦因数为0.5，若传送带A到B的长度为16m，则物体从A运动到B的时间为多少？
