物理总复习课件 4.5 牛顿第二定律的应用 1

欢迎进入物理课堂 1 质量为m的物体 放在粗糙的水平地面上 受到一个水平方向的恒力F的作用而运动 在运动中 物体加速度a的大小 A 和物体的运动速度有关B 和物体跟地面间的动摩擦因数无关C 和物体运动的时间无关D 和恒力F成正比 解析 选C 设物体与地面间的动摩擦因数为 则合力F合 F mg 由牛顿第二定律得物体的加速度大小a 由此看出物体的加速度大小与其速度无关 与动摩擦因数有关 与物体运动时间无关 加速度a随恒力F增大而增大 但不成正比关系 故C对 A B D错 2 物体受10N的水平拉力作用 恰能沿水平面匀速运动 当撤去这个拉力后 物体将 A 匀速运动B 立即停止运动C 产生加速度 做匀减速运动D 产生加速度 做匀加速运动 解析 选C 由题意知物体所受阻力为10N 撤去拉力后 物体的合力等于阻力 此后产生加速度 且加速度方向与速度方向相反 故撤去拉力后 物体做匀减速直线运动 A B D错 C对 3 一光滑斜劈 在力F推动下向左匀加速运动 且斜劈上有一木块恰好与斜面保持相对静止 如图4 5 2所示 则木块所受合力的方向为 A 水平向左B 水平向右C 沿斜面向下D 沿斜面向上 解析 选A 木块与斜劈运动状态相同 均向左做匀加速直线运动 所以木块具有水平向左的加速度 据牛顿第二定律知木块的合力水平向左 A对 B C D错 4 2010 广州高一检测 如图4 5 3 带斜面的小车上放一个质量均匀的光滑球 当小车匀速运动时斜面对球的支持力为N1 平板对球的支持力为N2 当小车以加速度a匀加速运动时 球的位置相对小车没有变化 则下列说法正确的是 A N1由无到有 N2由小变大B N1由无到有 N2由大变小C N1由小变大 N2不变D N1由小变大 N2由小变大 解析 选B 小车匀速前进时 球只受两个力 由二力平衡知 N1 0 N2 G球 小车匀加速运动时 球受力如图所示 则N1 cos m球a N2 N1 sin G球 由 得N1 0 由 得N2 G球 N1 sin 故小车由匀速运动到匀加速运动 N1由无到有 N2由大变小 B正确 5 质量为12 5t的电车 由静止开始做匀加速直线运动 经过8s速度达到14 4km h 电车所受阻力为2 5 103N 求电车的牵引力大小 解析 对电车受力分析如图所示 由运动学公式v at知a 0 5m s2根据牛顿第二定律F f maF f ma 2 5 103N 12 5 103 0 5N 8 75 103N 答案 8 75 103N 典例1 2010 上饶高一检测 法国人劳伦特 菲舍尔在澳大利亚伯斯的冒险世界进行了超高空特技跳水表演 他从30m高的塔上竖直跳下并准确地落入水池中 已知水对他的阻力 包括浮力 是他所受重力的3 5倍 设他起跳速度为零 在空中下落的加速度为8m s2 g取10m s2 试问 需要准备一个至少多深的水池 思路点拨 该题可按如下思路分析 自主解答 特技演员在空中做匀加速运动 加速度a1 8m s2 在水中做匀减速运动 加速度a2 设他落到水面时的速度为v 水池深至少为h 由运动学公式得v2 2a1H v2 2a2h 所以a2h a1Hh 互动探究 1 特技演员在空中受到的阻力是其重力的多少倍 2 整个过程特技演员的平均速度为多大 解析 1 演员在空中的加速度为a1 由牛顿第二定律ma1 mg F得他在空中受到的阻力大小F mg ma1 0 2mg 2 据例题中v2 2a1H得由于两个过程均是匀变速直线运动 且两过程的平均速度均为 故整个过程的平均速度大小也为 即11m s答案 1 0 2倍 2 11m s 典例2 静止在水平面上的物体的质量为2kg 在水平恒力F推动下开始运动 4s末它的速度达到4m s 此时将力撤去 又经6s物体停下来 若物体与地面的动摩擦因数不变 求F的大小 思路点拨 4m s是两个过程的转折速度 灵活运用运动学公式和牛顿第二定律求解 标准解答 前4s物体做匀加速直线运动 由运动学公式可得其加速度a1 m s2 1m s2 物体在水平方向受恒力F和摩擦力f 由牛顿第二定律得 F f ma1 后6s内物体做匀减速直线运动 其加速度为a2 且由牛顿第二定律知 f ma2 由 联立得 F ma1 f m a1 a2 2 1 N N答案 N 变式训练 2010 温州高一检测 蹦床是运动员在一张绷紧的弹性网上蹦跳 翻滚并做各种空中动作的运动项目 一个质量为60kg的运动员 从离水平网面3 2m高处自由下落 着网后沿竖直方向蹦回离水平网面5 0m高处 已知运动员与网接触的时间为1 2s 若把在这段时间内网对运动员的作用力当作恒力处理 求此力的大小 解析 运动员着网时的速度大小v1 运动员离开网时的速度大小v2 触网过程中则有F mg ma v2 v1 at解以上四式得F 1500N答案 1500N 典例3 如图所示 一细线的一端固定于倾角为 30 的光滑楔形块A的顶端处 细线的另一端拴一质量为m的小球 1 当滑块至少以多大的加速度a向左加速运动时 小球对滑块压力为零 2 当滑块以a 2g的加速度向左加速运动时 小球对线的拉力为多大 思路点拨 球与斜面接触且无挤压时 是小球离开斜面的最小加速度 此时小球仅受重力和绳子的拉力 标准解答 1 小球对滑块恰无压力时受力情况如图所示 由牛顿运动定律 得mgcot ma0 所以a0 gcot gcot30 g 2 当a 2g时 由于a a0 所以此时小球已离开滑块 设此时细线与水平方向的夹角为 则其受力情况如图所示 由牛顿运动定律 得mgcot ma 所以cot a g 2所以T mg sin 5mg或T 根据牛顿第三定律 小球对线的拉力T T mg答案 1 g 2 mg 1 2010 湛江高一检测 设洒水车的牵引力不变 所受阻力跟车重成正比 洒水车在水平直公路上行驶 原来是匀速的 开始洒水后 它的运动情况是 A 继续做匀速运动B 变为做匀减速运动C 变为做匀加速运动D 变为做变加速运动 解析 选D 洒水车的总质量逐渐减小 所受阻力越来越小 阻力与牵引力的合力逐渐增大 根据牛顿第二定律 洒水车的加速度越来越大 故其做变加速直线运动 D项正确 2 2010 惠州高一检测 一辆小车在水平地面上行驶 悬挂的摆球相对小车静止并与竖直方向成 角 如图4 5 4所示 下列关于小车运动情况 说法正确的是 A 加速度方向向左 大小为gtan B 加速度方向向右 大小为gtan C 加速度方向向左 大小为gsin D 加速度方向向右 大小为gsin 解析 选A 设摆球质量为m 则其受力如图所示 则摆球的合力F mgtan 由牛顿第二定律得球的加速度a gtan 加速度方向与合力F方向相同 均指向左方 故A正确 3 2010 长春外国语学校高一检测 如图4 5 5所示 水平放置的传送带以速度v 2m s向右运行 现将一小物体轻轻地放在传送带A端 物体与传送带间的动摩擦因数 0 2 若A端与B端相距6m 求物体由A到B的时 g 10m s2 A 2sB 3 5sC 4sD 2 5s 解析 选B 物体滑动时产生的加速度a g 2m s2 从物体被放上传送带到两者相对静止用时t1 1s 前进的距离s 1m 所以物体从A到B用时t t1 1s s 3 5s B项正确 4 双选 2010 汕头高一检测 在某旅游景点 有一种非常刺激的娱乐设施 用电梯把乘有十多人的座舱送到离地面高度H 75m的地方 并让座舱自由落下 当下落了h1 45m时制动系统开始启动 使座舱做匀减速运动 到达地面时刚好停止 g 10m s2 若座舱中有一个人手里托着质量为m 4 0kg的物体 则在座舱离地面高度为h2 15m时 A 座舱的加速度大小为30m s2B 座舱的加速度大小为15m s2C 手对物体的支持力为40ND 手对物体的支持力为100N 解析 选B D 设下落了45m时的速度为v 匀减速运动的加速度大小为a 则v2 2gh1 v2 2a H h1 解 得a 15m s2座舱离地面15m时 它正在做匀减速直线运动 故此时座舱及里面所有物体的加速度大小均为15m s2 对物体N mg ma所以N m g a 4 10 15 N 100N故选项B D正确 5 2010 长沙高一检测 物体以12m s的初速度从斜面底端冲上倾角为37 的斜坡 已知物体与斜面间的动摩擦因数为0 25 g取10m s2 求 sin37 0 6 cos37 0 8 1 物体沿斜面上滑的最大位移 2 物体再滑到斜面底端时的速度大小 3 物体在斜面上运动的时间 解析 1 由牛顿第二定律求得物体上升时的加速度大小a1 gsin37 gcos37 8m s2故上滑的最大位移s 9m 2 物体下滑时的加速度大小a2 gsin37 gcos37 4m s2物体到斜面底端时的速度vt 8 48m s 3 t 1 5 1 5 s 3 62s答案 1 9m 2 8 48m s 或6m s 3 3 62s 或1 5 1 s 1 4分 如图1所示 物体A置于倾斜的传送带上 它能随传送带一起向上或向下做匀速运动 下列关于物体A在上述两种情况下的受力描述 正确的是 A 物体A随传送带一起向上运动时 A所受的摩擦力沿斜面向下B 物体A随传送带一起向下运动时 A所受的摩擦力沿斜面向下C 物体A随传送带一起向下运动时 A不受摩擦力作用D 无论传送带向上或向下运动 传送带对物体A的作用力均相同 解析 选D 无论传送带向上还是向下运动 物体A均处于平衡状态 合力为零 即无论向哪运动 物体受到的摩擦力均沿斜面向上 大小等于重力沿斜面向下的分力 A B C错 物体受到的传送带对它的作用力 摩擦力与支持力的合力 竖直向上 大小等于它的重力 D对 2 2010 德州高一检测 4分 如图2 AC BC为位于竖直平面内的两根光滑细杆 A B C恰好位于同一圆周上 C为最低点 a b为套在细杆上的两个小环 当两环同时从A B两点由静止开始自由下滑时 下面正确的是 A a环先到C点B b环先到C点C 两环同时到达C点D 无法确定 解析 选C 设大圆环的半径为R 杆AC与水平方向的夹角为 则AC的长度s 2Rsin 如图所示 小环沿AC下滑的加速度a gsin 因为s at2 故小环a从A滑到C用时t 由上述结果可以看出 小环从杆的顶端沿杆滑到底端用时与倾角 无关 即a b同时到达C点 C项正确 3 双选 2010 深圳高一检测 4分 质量为0 5kg的物体由静止开始沿光滑斜面下滑 下滑到斜面的底端后进入粗糙水平面滑行 直到静止 它的v t图象如图3所示 g取10m s2 那么 下列说法中正确的是 A 斜面的倾角为60 B 物体在斜面上受到的合外力是2 5NC 物体与水平面的动摩擦因数为0 25D 物体在水平面上受到的合外力是2 5N 解析 选B C 由v t图象知 物体沿斜面下滑的加速度a 5m s2 即在斜面上物体的合力F ma 2 5N 而F mgsin 所以斜面的倾角sin 30 A错 B对 物体在水平面上的加速度大小a 2 5m s2 故物体在水平面上受到的合力即摩擦力大小f ma 1 25N 动摩擦因数 0 25 故C对 D错 4 双选 2009 宁夏高考 4分 如图4所示 一足够长的木板静止在光滑水平面上 一物块静止在木板上 木板和物块间有摩擦 现用水平力向右拉木板 当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时 撤掉拉力 此后木板和物块相对于水平面的运动情况为 A 物块先向左运动 再向右运动B 物块向右运动 速度逐渐增大 直到做匀速运动C 木板向右运动 速度逐渐变小 直到做匀速运动D 木板和物块的速度都逐渐变小 直到为零 解析 选B C 撤掉拉力时物块仍相对木板滑动 说明此时两者均向右运动 但木板的速度仍大于物块的速度 撤掉拉力后 物块仍受到向前的滑动摩擦力 速度在继续增大 木板受到向左的摩擦力 速度在减小 这种情况直到木板和物块间不再发生相对滑动 即它们相对静止 以共同的速度匀速前进为止 故B C对 A D错 5 10分 在水平地面上有一个质量为4 0kg的物体 物体在水平拉力F的作用下由静止开始运动 10s后拉力大小减小为F 3 并保持恒定 该物体的速度图象如图5所示 求 1 物体所受到的水平拉力F的大小 2 该物体与地面间的动摩擦因数 取g 10m s2 解析 物体的运动分为两个过程 根据a 由题图可知两个过程加速度分别为 a1 1m s2 a2 0 5m s2 受力图如图 对于两个过程 由牛顿第二定律得 F mg ma1 mg ma2代入数据解得 F 9N 0 125 答案 1 9N 2 0 125 思维拓展 6 4分 如图6所示 质量相同的木块A B用轻质弹簧连接 且静止于光滑水平面上 开始弹簧处于原长位置 现用水平恒力推木块A 则弹簧在第一次被压缩到最短时 有 A A B速度相同 加速度aA aBB A B速度相同 加速度aAvB 解析 选B 由牛顿第二定律我们很容易得出 在弹簧被压缩到最短前 木块A受到的合外力逐渐减小 加速度逐渐减小 木块B所受的合外力逐渐增大 加速度逐渐增大 由此 我们不难画出两木块的v t图象 如图所示 两木块速度图线的交点表示此时两木块的速度大小相等 此时两木块之间的距离最小 即此时弹簧的长度最短 该交点上 木块A的速度图线的斜率小于木块B的速度图线的斜率 即aA aB 故选B 7 2010 运城高一检测 10分 已知一质量m 1kg的物体在倾角 37 的斜面上恰能匀速下滑 当对该物体施加一个沿斜面向上的推力F时 物体恰能匀速上滑 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 物体与斜面间的动摩擦因数 是多大 2 求推力F的大小 解析 1 当物体沿斜面匀速下滑时 对物体进行受力分析如图甲所示 由力的平衡可知 mgsin f其中f mgcos 解得 0 75 2 当物体沿斜面匀速上滑时 对物体进行受力分析如图乙所示 由力的平衡可知 mgsin mgcos F解得F 12N答案 1 0 75 2 12N 8 新题快递 10分 如图7所示 车厢中有一倾角为30 的斜面 当火车以10m s2加速度沿水平方向向左运动时 斜面上的物体m与车厢相对静止 分析物体m所受摩擦力的方向 解析 解法一 对m受力分析 m受三个力作用 重力mg 弹力N 静摩擦力f f的方向难以确定 我们先假设这个力不存在 如图所示 那么mg与N只能在水平方向产生mgtan 的合力 此合力只能产生gtan30 g的加速度 小于题目给定的加速度 故斜面对m的静摩擦力沿斜面向下 解法二 如图 假定m所受的静摩擦力沿斜面向上 将加速度a沿着斜面 垂直斜面正交分解 据牛顿第二定律 沿斜面方向有 mgsin30 f macos30 解得f 5 1 m为负值 说明f的方向与假定的方向相反 应是沿斜面向下 答案 沿斜面向下 1 在交通事故的分析中 刹车线的长度是很重要的依据 刹车线是汽车刹车后 停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下的滑动痕迹 在某次交通事故中 汽车的刹车线长度是14m 假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0 7 g取10m s2 则汽车刹车前的速度为 A 7m sB 10m sC 14m sD 20m s 解析 选C 设汽车刹车后滑动的加速度大小为a 由牛顿第二定律可得 mg ma a g 由匀变速直线运动速度 位移关系式v02 2as 可得汽车刹车前的速度为正确选项为C 2 雨滴从空中由静止落下 若雨滴下落时空气对其的阻力随雨滴下落速度的增大而增大 如图所示的图象可以正确反映雨滴下落运动情况的是 解析 选C 对雨滴受力分析 由牛顿第二定律得 mg f ma 雨滴加速下落 速度增大 阻力增大 故加速度减小 在v t图象中其斜率变小 故选项C正确 3 小明家要盖新房子 小明家处在多雨的地区 已知房子的宽度一定 要想下雨时 让雨水在房顶上的时间最短 则新房的房顶应与水平面的夹角为 A 30 B 45 C 60 D 80 解析 选B 设房顶的长为s 倾角为 房子的宽度为2L 若雨滴在斜面上均做初速度为零 加速度a gsin 的匀加速运动 由公式s at2 s 得 雨滴运动的时间为t 由三角函数知识得 当 45 时 时间有最小值 tmin 即该小球运动到斜面底端的时间最短 由此得新房顶与水平面的夹角应为45 故B正确 4 质量为1kg的物体静止在水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为0 2 作用在物体上的水平拉力F与时间t的关系如图所示 则物体在前12s内的位移为多少 取g 10m s2 解析 前6s 物体做匀加速直线运动 加速度a1 m s2 2m s2 位移6s 10s 物体做匀速运动 前进的位移s2 vt2 a1t1t2 2 6 4m 48m10s 12s 物体做匀减速直线运动 加速度a2m s2 4m s2 前进的位移s3 故12s内的位移s s1 s2 s3 36m 48m 16m 100m答案 100m 5 质量为100t的机车从停车场出发 经225m后速度达到54km h 此时 司机关闭发动机 让机车进站 机车又行驶125m才停在站上 设运动时阻力不变 求机车关闭发动机前所受到的牵引力大小 解析 加速阶段 v0 0 vt 54km h 15m s s1 225m 所以a1 m s2 0 5m s2 由牛顿第二定律得 F f ma1 105 0 5N 5 104N 减速阶段 v0 54km h 15m s s2 125m v t 0 所以减速阶段加速度的大小a2 m s2 0 9m s2 得阻力大小为f ma2 105 0 9N 9 104N 因而F f ma1 9 104 5 104 N 1 4 105N 答案 1 4 105N 6 如图所示 水平地面上放置一个质量为m 10kg的物体 在与水平方向成 37 角的斜向右上方的拉力F 100N的作用下沿水平地面从静止开始向右运动 物体与地面间的动摩擦因数为 0 5 求 5s末物体的速度大小和5s内物体的位移 sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 解析 以物体为研究对象进行受力分析 由牛顿第二定律得 水平方向 Fcos f ma1 竖直方向 N Fsin mg 0 f N 联立 得 a1 6m s25s末的速度为 v a1t1 6 5m s 30m s5s内的位移为 s a1t2 6 52m 75m 答案 30m s75m 7 2010 宜昌高一检测 如图所示 质量为2kg的物体A和质量为1kg的物体B放在水平地面上 A B与地面间的动摩擦因数均为 在与水平方向成37 角的20N斜向下推力F的作用下 A B一起做匀加速直线运动 求 1 A B一起做匀加速直线运动的加速度 2 运动过程中A对B的作用力 g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 解析 1 以A B整体为研究对象进行受力分析 有 Fcos mA mB g Fsin mA mB a代入数值得 a m s2 2 以B为研究对象 设A对B的作用力为FAB 则FAB mBg mBa代入数据求得FAB 4N答案 1 m s2 2 4N 本部分内容讲解结束 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全