第5節(jié)牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用（原卷版）高一物理自學(xué)講練資料

高一物理同步自學(xué)講練資料——新教材第四章?牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用?【學(xué)習(xí)任務(wù)】1.進(jìn)一步學(xué)習(xí)分析物體的受力狀況，并能結(jié)合物體的運(yùn)動(dòng)狀況進(jìn)行受力分析。2.通過(guò)對(duì)動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)問(wèn)題的分析，理解加速度是解決兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的橋梁。3．把握解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的根本思路和方法，會(huì)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決有關(guān)問(wèn)題?！緦W(xué)問(wèn)梳理】學(xué)問(wèn)點(diǎn)一：求解兩類(lèi)問(wèn)題的思路，可用下面的框圖來(lái)表示分析解決這兩類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵：應(yīng)抓住受力狀況和運(yùn)動(dòng)狀況之間聯(lián)系的橋梁——加速度．學(xué)問(wèn)點(diǎn)二：連接體問(wèn)題1．整體法的選取原那么假設(shè)連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可以把它們看成一個(gè)整體，分析整體受到的合外力，應(yīng)用牛頓其次定律求出加速度(或其他未知量)．2．隔離法的選取原那么假設(shè)連接體內(nèi)各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內(nèi)各物體之間的作用力時(shí)，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來(lái)，應(yīng)用牛頓其次定律列方程求解．3．整體法、隔離法的交替運(yùn)用假設(shè)連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時(shí)，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取適宜的討論對(duì)象，應(yīng)用牛頓其次定律求作用力．即“先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力〞．【反應(yīng)練習(xí)】推斷題1．思索推斷〔1〕物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)超重。()〔2〕支持力小于重力稱(chēng)為完全失重現(xiàn)象。()〔3〕傳送帶上的滑塊所受摩擦力方向與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向相同。()〔4〕重力屬于內(nèi)力。()〔5〕應(yīng)用牛頓其次定律進(jìn)行整體分析時(shí)，不需要分析內(nèi)力。()〔6〕完全失重時(shí)，物體受到的重力變?yōu)榱恪?)2．依據(jù)下面小情境，推斷以下說(shuō)法對(duì)錯(cuò)。如下圖是一輛方程式賽車(chē)，車(chē)身結(jié)構(gòu)一般采納碳纖維等材料進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，比一般小汽車(chē)的質(zhì)量小得多，而且還安裝了功率很大的發(fā)動(dòng)機(jī)，可以在的時(shí)間內(nèi)從靜止加速到?！?〕方程式賽車(chē)運(yùn)動(dòng)很快，不易停下，說(shuō)明速度大，慣性大。()〔2〕方程式賽車(chē)與地面間的摩擦力這對(duì)作用力與反作用力的性質(zhì)可以不同。()〔3〕方程式賽車(chē)加速度的兩個(gè)單位和是等價(jià)的。()〔4〕由牛頓其次定律可知，方程式賽車(chē)質(zhì)量大其加速度肯定小。()〔5〕任何狀況下，方程式賽車(chē)的加速度的方向始終與它所受的合外力方向全都。()【認(rèn)知提升】學(xué)問(wèn)點(diǎn)1：從受力狀況求運(yùn)動(dòng)狀況1.根本思路分析物體的受力狀況，求出物體所受的合外力，由牛頓其次定律求出物體的加速度;再由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式及物體運(yùn)動(dòng)的初始條件確定物體的運(yùn)動(dòng)狀況.流程圖如下：2.解題的一般步驟(1)確定討論對(duì)象，對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析，并畫(huà)出物體的受力示意圖。(2)依據(jù)力的合成與分解的方法，求出物體所受的合外力。依據(jù)牛頓其次定律列方程,求岀物體的加速度。(3)結(jié)合給定的物體運(yùn)動(dòng)的初始條件，選擇適宜的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求解待求的物理量?！?〕只要知道物體的受力狀況,就能確定物體的運(yùn)動(dòng)狀況.(X)解釋?zhuān)哼\(yùn)動(dòng)狀況由受力狀況和運(yùn)動(dòng)初始條件共同打算.〔2〕由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求加速度，要特別留意加速度的方向，并由此可以確定合外力的方向.〔X〕解釋?zhuān)汉贤饬Φ姆较蚺c加速度的方向相同，而與速度的方向無(wú)關(guān).學(xué)問(wèn)點(diǎn)2：從運(yùn)動(dòng)狀況求受力狀況1.根本思路分析物體的運(yùn)動(dòng)狀況，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再由牛頓其次定律求出物體所受的合外力；再分析物體的受力狀況,求出物體受到的作用力.流程圖如下：2.解題的一般步驟(1)確定討論對(duì)象，對(duì)物體進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析.并畫(huà)出物體的受力示意圖。(2)選擇適宜的運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，求出物體的加速度。(3)依據(jù)牛頓其次定律列方程，求出物體所受的合力。(4)選擇適宜的力的合成與分解的方法，由合力和力求出待求的力。〔1〕解決兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)根本問(wèn)題的關(guān)鍵①兩類(lèi)分析——物體的受力分析和物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析。②一個(gè)“橋梁〞——物體運(yùn)動(dòng)的加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁.兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)根本問(wèn)題都涉及加速度，因此加速度在解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題中起到關(guān)鍵作用?！?〕應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律時(shí)的考前須知〔1〕假設(shè)物體做直線運(yùn)動(dòng)，一般將力沿運(yùn)動(dòng)方向和垂直于運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行分解；假設(shè)求加速度，一般要沿加速度方向分解力；假設(shè)求某一個(gè)力，可沿該力的方向分解加速度。〔2〕物體的受力狀況與運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，所以受力分析和運(yùn)動(dòng)分析往往同時(shí)考慮，交叉進(jìn)行，作受力分析圖時(shí)，把所受的外力畫(huà)到物體上的同時(shí)，速度和加速度的方向也可以標(biāo)在圖中?！暗葧r(shí)圓模型"適用條件：弦是光滑的，且物體自弦的頂端由靜止釋放.(1)各弦交點(diǎn)為最低點(diǎn):=1\*GB3①xAD=2Rsinα=2\*GB3②mgsinα=ma=3\*GB3③xAD=at2聯(lián)立①=2\*GB3②=3\*GB3③解得t=結(jié)論：運(yùn)動(dòng)時(shí)間與傾角無(wú)關(guān)，即沿各弦運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同。(2)各弦交點(diǎn)為最高點(diǎn)時(shí)，結(jié)論同上?！揪珳?zhǔn)練習(xí)】一、單項(xiàng)選擇題1．〔2023春·四川成都·高一棠湖中學(xué)校聯(lián)考期末〕跳傘運(yùn)發(fā)動(dòng)是一項(xiàng)刺激但布滿危急的運(yùn)動(dòng)。某跳傘愛(ài)好者〔可視為質(zhì)點(diǎn)〕在某次跳傘時(shí)，已勝利翻開(kāi)降落傘，受到豎直向上的恒定阻力作用，并將速度掌握在8m/s豎直向下勻速下落。在距地面高度為96m處時(shí)，突然受到一股水平恒定風(fēng)力作用，將跳傘愛(ài)好者吹離了原來(lái)設(shè)定的降落路線。恒定風(fēng)力大小為120N，跳傘愛(ài)好者及他所攜帶裝備的總質(zhì)量為60kg，重力加速度大小取。以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．跳傘愛(ài)好者受到風(fēng)力作用后，其運(yùn)動(dòng)軌跡也是直線B．跳傘愛(ài)好者受到風(fēng)力作用3s后，其速度大小為10m/sC．跳傘愛(ài)好者從受到風(fēng)力作用到落地所用的時(shí)間小于12sD．跳傘愛(ài)好者從受到風(fēng)力作用到落地，其位移大小為240m2．〔2023春·河南駐馬店·高一河南省駐馬店高級(jí)中學(xué)?？茧A段練習(xí)〕如下圖，通過(guò)物體做加速運(yùn)動(dòng)來(lái)測(cè)定動(dòng)摩擦因數(shù)。小木塊在傾角為θ的固定斜面上由靜止加速下滑，時(shí)間t內(nèi)的位移為s，以下表述正確的選項(xiàng)是〔〕A．動(dòng)摩擦因數(shù)tanB．t時(shí)刻的速度為C．s大小不變，θ越小，時(shí)間t越長(zhǎng)D．θ太小木塊不能下滑是由于動(dòng)摩擦因數(shù)變大3．〔2023春·安徽六安·高一六安市裕安區(qū)新安中學(xué)?？计谥小橙缦聢D，固定的光滑斜面其傾角為30°，斜面頂端固定一小定滑輪，兩個(gè)小物塊P和Q用細(xì)線繞過(guò)定滑輪相連，細(xì)線平行于斜面，P、Q的質(zhì)量分別為3m和m，在手的作用下保持靜止。現(xiàn)在松手釋放該系統(tǒng)，那么細(xì)線的拉力為〔〕A． B． C． D．4．〔2023春·安徽·高一合肥一六八中學(xué)校聯(lián)考期中〕類(lèi)比方法在物理學(xué)的開(kāi)展中起著及其重要的作用，其主要有因果類(lèi)比、數(shù)學(xué)類(lèi)比、概念類(lèi)比和模型類(lèi)比。請(qǐng)同學(xué)們類(lèi)比利用圖像的面積來(lái)推導(dǎo)勻變速直線運(yùn)動(dòng)位移公式的方法，解決下面情境中的問(wèn)題。如下圖，水平面由光滑和粗糙兩方形區(qū)域組成，質(zhì)量為m，長(zhǎng)為L(zhǎng)的長(zhǎng)方體勻質(zhì)物塊，從光滑面以速度垂直于分界線進(jìn)入到粗糙面，物塊與粗糙面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，重力加速度為g，那么該過(guò)程中物塊剛好有一半進(jìn)入粗糙面時(shí)的速度為〔〕A． B．C． D．二、多項(xiàng)選擇題5．〔2023春·廣東深圳·高一校考期中〕如下圖，水平面上有一邊長(zhǎng)為1m的正方體空間，某一質(zhì)量為的質(zhì)點(diǎn)固定在O點(diǎn)處，向它施加兩個(gè)恒力，方向沿正方體的兩邊，大小，g取。從O點(diǎn)由靜止釋放后〔〕A．質(zhì)點(diǎn)將從A點(diǎn)飛出B．質(zhì)點(diǎn)將從B點(diǎn)飛出C．質(zhì)點(diǎn)在正方體區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為1sD．質(zhì)點(diǎn)在正方體區(qū)域內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)間為6．〔2023春·遼寧·高一校聯(lián)考階段練習(xí)〕如下圖，A、B兩個(gè)相同材料制成的正方體物塊靜止在水平地面上，二者之間不存在相互擠壓，邊長(zhǎng)之比為，現(xiàn)將水平向右、大小為35N的推力F作用在物塊A上，此時(shí)A、B之間的彈力大小為，那么以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是〔〕A．假設(shè)水平面光滑，B．假設(shè)水平面光滑，僅將大小為35N的推力向左作用于物塊B上，A、B之間的彈力不發(fā)生變化C．假設(shè)水平面粗糙，可能為0D．假設(shè)水平面粗糙，可能為8N三、推斷題7．〔2022·高三課時(shí)練習(xí)〕依據(jù)下面小情境，推斷以下說(shuō)法對(duì)錯(cuò)。如下圖是一輛方程式賽車(chē)，車(chē)身結(jié)構(gòu)一般采納碳纖維等材料進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)，比一般小汽車(chē)的質(zhì)量小得多，而且還安裝了功率很大的發(fā)動(dòng)機(jī)，可以在的時(shí)間內(nèi)從靜止加速到?！?〕方程式賽車(chē)運(yùn)動(dòng)很快，不易停下，說(shuō)明速度大，慣性大。()〔2〕方程式賽車(chē)與地面間的摩擦力這對(duì)作用力與反作用力的性質(zhì)可以不同。()〔3〕方程式賽車(chē)加速度的兩個(gè)單位和是等價(jià)的。()〔4〕由牛頓其次定律可知，方程式賽車(chē)質(zhì)量大其加速度肯定小。()〔5〕任何狀況下，方程式賽車(chē)的加速度的方向始終與它所受的合外力方向全都。()8．〔2023·高三課時(shí)練習(xí)〕思索推斷〔1〕物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)超重。()〔2〕支持力小于重力稱(chēng)為完全失重現(xiàn)象。()〔3〕傳送帶上的滑塊所受摩擦力方向與傳送帶運(yùn)動(dòng)方向相同。()〔4〕重力屬于內(nèi)力。()〔5〕應(yīng)用牛頓其次定律進(jìn)行整體分析時(shí)，不需要分析內(nèi)力。()〔6〕完全失重時(shí)，物體受到的重力變?yōu)榱恪?)四、解答題9．〔2023春·浙江杭州·高一校聯(lián)考期中〕如下圖，甲同學(xué)需要用平板車(chē)搬運(yùn)學(xué)習(xí)用品，經(jīng)過(guò)一段校內(nèi)道路。平板車(chē)和用品的總質(zhì)量為30kg，道路可以簡(jiǎn)化為一段長(zhǎng)為的水平道路和一段傾角為37°的斜坡組成。甲同學(xué)拉動(dòng)平板車(chē)由靜止從A點(diǎn)動(dòng)身，經(jīng)9s時(shí)間運(yùn)動(dòng)至點(diǎn)，然后沖上斜坡。甲同學(xué)的拉力大小恒定，且拉力方向始終沿著小車(chē)的運(yùn)動(dòng)方向。當(dāng)車(chē)剛滑上斜坡運(yùn)動(dòng)，乙同學(xué)在后面關(guān)心推車(chē)，其推力大小為104N，方向沿斜面對(duì)上。平板車(chē)所受摩擦阻力為其對(duì)接觸面壓力的倍，求：〔1〕平板車(chē)到達(dá)點(diǎn)時(shí)的速度大小；〔2〕甲同學(xué)的拉力大小；〔3〕平板車(chē)剛滑上斜面時(shí)的加速度大小和方向。10．〔2023秋·高一?？颊n時(shí)練習(xí)〕密執(zhí)安高校五名學(xué)航天工程的高校生搭乘NASA的“VomitComet〞，參與了“微重力同學(xué)飛行時(shí)機(jī)方案〔ReducedGravityStudentFlightOpportunitiesProgram〕〞。飛行員將飛機(jī)開(kāi)到空中后，讓其自由下落，以模擬一種無(wú)重力的環(huán)境。每次下降過(guò)程中，可以獲得持續(xù)25s之久的零重力狀態(tài)，這樣高校生們就可以進(jìn)行不受引力影響的試驗(yàn)。假設(shè)試驗(yàn)時(shí)飛機(jī)離地面的高度不得低于500m，高校生最大可以承受兩倍重力的超重狀態(tài)，設(shè)當(dāng)?shù)刂亓铀俣群銥間=10m/s2，那么飛機(jī)的飛行高度至少應(yīng)為多少？11．〔2022春·北京·高一北京四中校考期末〕如下圖，小金屬塊A〔可看作質(zhì)點(diǎn)〕與木板B疊放一起，靜止在光滑的水平面上。敲擊B，使B獲得大小為的水平初速度。小金屬塊的質(zhì)量m，開(kāi)頭時(shí)位于木板右端，木板B的質(zhì)量，木板長(zhǎng)，。假設(shè)小金屬塊恰好不會(huì)從木板上滑出。求〔1〕畫(huà)出金屬塊A與木板B運(yùn)動(dòng)的示意圖；〔2〕小金屬塊最終能到達(dá)的速度大小以及A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；〔3〕B的初速度大于3m/s，金屬塊將會(huì)從B上掉落。假設(shè)B的初速度越大，那么A掉落地面的位置距離A的起始位置越近還是越遠(yuǎn)？請(qǐng)解釋說(shuō)明?！材景錌的厚度可以忽視〕12．〔2021秋·北京順義·高一牛欄山一中校考階段練習(xí)〕如下圖，傳送帶的速度恒為米/秒，轉(zhuǎn)輪A和B的大小不計(jì)，AB米〔即傳送帶的總長(zhǎng)度為米〕。某偷油老鼠跳到A點(diǎn)，并以相對(duì)傳送帶米/秒的速度向B點(diǎn)爬去，到達(dá)B點(diǎn)后馬上回頭仍以相對(duì)傳送帶米/秒的速度返回A點(diǎn)?；氐紸點(diǎn)后，該老鼠將再次向B點(diǎn)爬去，到達(dá)B點(diǎn)后再次返回…如此反復(fù)下去，且老鼠相對(duì)傳送帶的速度始終為米/秒。老鼠在A、B兩端點(diǎn)速度轉(zhuǎn)向所需的時(shí)間不計(jì)，從該老鼠由A點(diǎn)動(dòng)身時(shí)開(kāi)頭記時(shí)，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間，傳送帶上將都會(huì)被老鼠身上的油漬污染？五、填空題13．〔2023春·河南焦作·高一武陟縣第一中學(xué)?？茧A段練習(xí)〕如下圖，一輕繩兩端各系重物A和B，掛在汽車(chē)頂部的定滑輪上，繩的質(zhì)量及滑輪摩擦均不計(jì)，mA>mB，A靜止在汽車(chē)底板上，輕繩呈豎直方向。當(dāng)汽車(chē)在水平大路上勻速行駛時(shí)，A對(duì)汽車(chē)底板的壓力為_(kāi)_____，汽車(chē)以加速度a向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，A仍在原來(lái)的位置相對(duì)車(chē)底靜止，此時(shí)A對(duì)車(chē)底的壓力為_(kāi)_____。14．〔2021秋·高一課時(shí)練習(xí)〕起重機(jī)鋼索將質(zhì)量的物體由靜止提升速度到達(dá)，物