專題輔導與能力提升板塊一力學專題三牛頓運動定律的應用

1、1專題輔導與能力提升專題輔導與能力提升板塊一板塊一力學專題三力學專題三牛頓運動定律的應用牛頓運動定律的應用專題三專題三牛頓運動定律的應用牛頓運動定律的應用●高考趨勢展望牛頓運動定律是經(jīng)典力學的核心內(nèi)容，是歷年高考重點考查的內(nèi)容之一.高考對牛頓定律的考查不僅局限在力學范圍內(nèi)，常常結合帶電粒子在電場、磁場中的運動、導體棒切割磁感線的運動等問題，考查考生綜合應用牛頓運動定律和其他相關規(guī)律分析解決問題的能力.●知識要點整合牛頓運動定律反映的

2、是力和運動的關系，所以，應用牛頓運動定律解決的動力學問題主要有兩類：（1）已知物體受力情況求運動情況；（2）已知物體運動情況求受力情況.在這兩類問題中，加速度是聯(lián)系物體受力情況和運動情況的橋梁.至于超重和失重狀態(tài)，僅是動力學的簡單問題之一，只要能熟練應用牛頓定律解決動力學問題，超重和失重問題很容易解決.在有些題目中用超重、失重的思想去進行推理、分析、判斷，還是比較簡捷和有用的.物體所受的合外力決定物體運動的性質(zhì)，即決定物體做勻速運動還是

3、變速運動，勻變速運動還是非勻變速運動；物體做何種形式的運動，還要根據(jù)物體的初始運動狀態(tài)，即初速度v0進行分析方能確定.如果合外力與初速度v0的方向都沿一條直線，則物體做勻變速直線運動，像豎直上拋運動；如果物體受的合外力方向與初速度方向不在一條直線上，則物體做變速曲線運動，如果合外力是恒力，則物體做勻變速曲線運動，像平拋運動；如果合外力的方向總是與速度方向垂直，則物體做圓周運動.應用牛頓運動定律解決動力學問題，要對物體進行受力分析，進行

4、力的分解和合成；要對物體運動規(guī)律進行分析，然后根據(jù)牛頓第二定律，把物體受的力和運動聯(lián)系起來，列方程求解.這是對多方面力學知識、分析綜合能力、推理能力、應用數(shù)學知識解決物理問題的能力的綜合考查.要深刻理解牛頓運動定律的物理意義，要能夠熟練地應用牛頓運動定律解題.即便是向應用型、能力型變革的高考試題中，無非是增加些結合實際生產(chǎn)、生活的一些實例，在把這些實例抽象成物理模型的過程中考查學生的能力和物理學的思想方法，最后解決物理問題，仍然離不開基

5、本的物理知識和規(guī)律.●精典題例解讀［例1］如圖131所示，置于水平地面上的盛水容器中，用固定于容器底部的細線使一木球懸浮于水中.若將細線剪斷，則在木球上升但尚未露出水面的過程中，地面對容器的支持力如何變化？圖131【解析】細繩未剪斷時，容器、水、木球均處于平衡狀態(tài)，故地面對容器的支持力等于三者所受重力之和.由于木球所受浮力大于其重力，細繩被剪斷后，它將加速上升，處于“超重”狀態(tài).在木球加速上升的過程中，相應的有同體積的“水球”以等大

6、的加速度下降填補木球上升形成的空隙，處于失重狀態(tài).因木球的質(zhì)量小于同體積的“水球”的質(zhì)量，而其余部分的水及容器仍處于靜止狀態(tài)，所以整個容器系統(tǒng)呈失重狀態(tài)，地面支持力將減小.小結：本題最易犯的錯誤是只看到木球加速上升所呈的“超重”狀態(tài)，而忽視了與木球等體積的“水球”的加速下降所呈的“失重”狀態(tài)，而得出地面支持力增大的錯誤結論.［例2］一位同學的家住在一座25層的高樓內(nèi)，他每天乘電梯上樓，經(jīng)過多次仔細觀察和反復測量，他發(fā)現(xiàn)電梯啟動后的運

7、動速度符合如圖132所示的規(guī)律，他就根據(jù)這一特點在電梯內(nèi)用臺秤、重物和秒表測量這座樓房的高度.他將臺秤放在電梯內(nèi)，將重物放在臺秤的托盤上，電梯從第一層開始啟動，經(jīng)過不間斷地運行，最后停在最高層.在整個過程中，他記錄了臺秤在不同時間段內(nèi)的示數(shù)，記錄的數(shù)據(jù)如下表所示.但由于0~3.0s段的時間太短，他沒有來得及將臺秤的示數(shù)記錄下來.假設在每個時間段內(nèi)臺秤的示數(shù)都是穩(wěn)定的，重力加速度g取10ms2.3箱可以沿豎直軌道運動.當箱以a=2.0ms

8、2的加速度豎直向上做勻減速運動時，上頂板的傳感器顯示的壓力為6.0N，下底板的傳感器顯示的壓力為10.0N.（取g=10ms2）圖133求：（1）金屬塊m的質(zhì)量是多大？（2）若上頂板傳感器的示數(shù)是下底板傳感器的示數(shù)的一半，則箱子的加速度是多大？【解析】上頂板壓力傳感器顯示的壓力是金屬塊對上頂板的壓力，大小也等于上頂板對金屬塊向下的壓力；下底板傳感器顯示的壓力為彈簧對下底板的壓力，大小也等于彈簧對金屬塊向上的壓力.根據(jù)金屬塊的受力情況

9、和牛頓第二定律，即可求出質(zhì)量、加速度.（1）設上頂板的傳感器顯示的壓力為FN1，下底板的傳感器顯示的壓力為FN2，由牛頓第二定律：mgFN1FN2=ma解得：m=0.5kg（2）由于彈簧長度不變，則下底板的傳感器顯示的壓力仍為10.0N，即FN2′=FN2=10N則上頂板的傳感器顯示的壓力為FN1′=5N由牛頓第二定律：mgFN1′FN2′=ma′解得：a′=0［例4］一個行星探測器從所探測的行星表面豎直升空，探測器的質(zhì)量為1500

10、kg，發(fā)動機推力恒定.發(fā)射升空后9s末，發(fā)動機突然因發(fā)生故障而滅火.圖134是從探測器發(fā)射到落回地面全過程的速度圖象.已知該行星表面沒有大氣.若不考慮探測器總質(zhì)量的變化，求：圖134（1）探測器在行星表面上升達到的最大高度H.（2）該行星表面附近的重力加速度g.（3）發(fā)動機正常工作時的推力F.（4）探測器落回地面時的速率v′.（5）探測器發(fā)射后經(jīng)多長時間落地？【解析】由圖知，探測器在0~9s內(nèi)勻加速上升，上升的最大速度為64ms；9s~