2020高考物理總復(fù)習(xí) 易錯題與高考綜合問題解讀 考點 3 牛頓運動定律 探究開放題解答

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1、 牛頓運動定律探究開放題解答 綜合問題1 力與加速度的關(guān)系 1. 如圖3—19所示，物塊P靜止在水平放置的固定木板上．若分別對P施加相互垂直的兩個水平拉力F1和 F2時(F1>F2)，P將分別沿F1和F2的方向勻加速滑動，其受到的滑動摩擦力大小分別為，1和，2，其加速度大小分別為a1和a2；若從靜止開始同時對P施加上述二力，其受到的滑動摩擦力大小為F3，其加速度大小為a3．關(guān)于以上各物理量之間的關(guān)系，判斷正確的是 ( ) A f3>f1>f2，a3>al>a2 B．f3>f1>f2，a3=al=a2 C. f3=f1=f2 a3>al>a2 D. f

2、3=f1=f2，a3=al=a2 對題中所述的幾種情況，分別進行受力分析，然后應(yīng)用牛頓定律列方程求解． [解答]C在題中的三種情況下，物體均受到滑動摩擦力作用，物體對木板的壓力不變，故摩擦力不變，即，f3=f1=f2，由牛頓第二定律有：F1-f1=ma1，F(xiàn)2-f2=ma2， 所以a3>al>a2，故C正確． 2. 如圖3—20所示，兩個用輕線相連的位于光滑水平面上的物塊，質(zhì)量分別為ml、m2，拉力F1和F2方 向相反，與輕線沿同一水平直線，且F1>F2，試求在兩個物塊運動過程中輕線的拉力． 仔細審題，分析清楚物理過程及條件；恰當(dāng)選取研究對象，處理方法有隔離法和整體法；對研究對象

3、進行受力分析，畫出受力示意圖；分析運動過程，得出運動特征；根據(jù)牛頓第二定律和運動學(xué)公式列方程求解． [解答]設(shè)兩物塊一起運動的加速度為a，則有F1-F2-(m1+m2)a，根據(jù)牛頓第二定律，對質(zhì)量為m1的物塊有F1-T=m1a，解以上兩式可得 規(guī)律總結(jié) 牛頓第二定律說明：只有物體受到力的作用，物體才具有加速度，反之，物體有了加速度，說明所受合力不為零．牛頓第二定律的核心是加速度與合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系，某時刻的加速度叫瞬時加速度．加速度由合外力決定，當(dāng)含外力恒定時，加速度也恒定，合外力變化時，加速度也隨之變化，且瞬時力決定瞬時加速度． 綜合問題2 力與運動的關(guān)系 1. 如圖3—2

4、1所示，質(zhì)量分別為m1和m2的兩物塊放在水平地面上，與水平地面間的動摩擦因數(shù)都是μ(μ≠0)，用輕彈簧將兩物塊連接在一起．當(dāng)用水平力F作用在m1上時，兩物塊均以加速度a做勻加速運動，此時，彈簧伸長量為x．若用水平力F，作用在m1上時，兩物塊均以加速度a′=2a做勻加速運動，此時，彈簧伸長量為x′．則下列關(guān)系正確的是 ( ) A F′=2F B x′=2x C．F′>2F D．x′<2.x 兩種情況下兩物塊均共同運動，可分別對整體列牛頓第二定律方程，比較得出F和F′的大小關(guān)系；同理再分別對mz分析比較z與x′的關(guān)系． [解答]D對整體以加速度a做勻加速運動時F

5、-(ml+m2)gμ=(ml+m2)2a，以加速度2n做勻加速運動時F′-(ml+m2)gμ=(ml+m2)2a，兩式比較可知F<2F，同理對m2，以加速度a做勻加速運動時kx-m2gμ= m2a，以加速度2a做勻加速運動時kx-m2gμ=m22a，比較兩式可得x′<2x，D正確． 2. (濱州市第二次質(zhì)檢)如圖3—22所示，空間有一垂直紙面的磁感應(yīng)強度為B=0.5 T的勻強磁場，一質(zhì)量為M=0.2kg且足夠長的絕緣木板靜止在光滑水平面上，在木板左端無初速放置一質(zhì)量為m=0.1 k、電荷量q=+0.2 C的滑塊，滑塊與絕緣木板之間動摩擦因數(shù) 為μ=0.5，滑塊受到的最大靜摩擦力可認為等于滑

6、動摩擦力．現(xiàn)對木板施加方向水平向左，大小為F=0.6 N的恒力，．g取10 H/s2．則 ( ) A木板和滑塊一直做加速度為2 m/s2的勻加速運動 B滑塊開始做勻加速直線運動，然后做加速度減小的加速運動，最后做勻速直線運動 C．最終木板做加速度為2 m/s2的勻加速運動，滑塊做速度為lOm/s的勻速運動 D．最終木板做加速度為3 m/s2的勻加速運動，滑塊做速度為10 m/s的勻速運動 分析運動過程中洛倫茲力與摩擦力的變化規(guī)律，結(jié)合牛頓第二定律分析加速度變化． [解答]BD開始木板與滑塊共同勻加速運動，a=F/(M+m)，滑塊加速過程中洛倫茲力不斷增大，滑塊與木板

7、間的彈力不斷減小．當(dāng)摩擦力不足以提供共同加速的加速度時，滑塊將與木板發(fā)生相對滑動，滑塊加速度開始減小，最終勻速運動，此時qvB=mg，既v=10 m/s．此后木板做勻加速運動，a=F/M=3 m/s2． 規(guī)律總結(jié) 此類問題重在物理情景的分析和物體受力的分析，明確不同過程力的特點，利用牛頓第二定律列方程分析求解．對于多物體組成的系統(tǒng)，應(yīng)優(yōu)先考慮整體分析，合理利用整體法與隔離法，可以使問題變得簡單． 綜合問題3 牛頓運動定律的綜合應(yīng)用 1. 在傾角為θ的長斜面上有一帶風(fēng)帆的滑塊從靜止開始沿斜面下滑，滑塊的質(zhì)量為m，它與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，帆受到的空氣阻力與滑塊下滑的速度的大小成正比，

8、即．F=kv． (1)寫出滑塊下滑的加速度的表達式； (2)寫出滑塊下滑的最大速度的表達式； (3)若m=2 k，θ=30o，g=10 m/s2，滑塊從靜止開始沿斜面下滑的速度圖線如圖3—23所示，圖中直線是t=O時刻速度圖線的切線，由此求出μ和k的值． 對物體進行受力分析，應(yīng)用牛頓第二定律并結(jié)合運動學(xué)知識和圖象的意義進行求解． [解答](1)滑塊在斜面上受到重力、支持力、摩擦力和空氣阻力的作用做變加速直線運動，根據(jù)牛頓第二定律，有： (2)分析上式，當(dāng)滑塊速度v增大時，其加速度不斷減小，當(dāng)a=O時，滑塊速度最大，其最大值為： (3)從vt圖中可以看出，vm=2m/s

9、，當(dāng)t=O時， v=O,a=3 m/s2由(1)、(2)可列方程 解之得： 2. 如圖3—24所示，一平板車以某一速度vo勻速行駛，某時刻一貨箱(可視為質(zhì)點)無初速度地放置于平板車上，貨箱離車后端的距離為l=3 m，貨箱放入車上的同時，平板車開始剎車，剎車過程可視為做a=4 m/s2的勻減速直線運動．已知貨箱與平板車之間動摩擦因數(shù)為μ=0.2，g=10 m/s2．為使貨箱不從平板車上掉下來，平板車勻速行駛的速度vo應(yīng)滿足什么條件? 分別以物塊和平板車為研究對象，抓住它們的位移關(guān)系、速度關(guān)系，即可解決． [解答]貨箱先相對于平板車向左滑，當(dāng)與平板車的速度相等后相對于平板車向

10、右滑．若貨箱與平板車的速度相等時，貨箱仍未從平板車上掉下來，則以后貨箱不會從平板車上掉下來．設(shè)經(jīng)過時間t，貨箱和平板車達到共同速度v以貨箱為研究對象，由牛頓第二定律得貨箱向右做勻加速運動的加速度a′=μg ①， 貨箱向右運動的位移 ②， 又 v=a′t ③，以平板車為研究對象，向右運動的位移 ④， 又 v= vo-at ⑤， 為使貨箱不從平板車上掉下來，應(yīng)滿足s箱+l≥s車 ⑥， 聯(lián)立①～⑥解得 代入數(shù)據(jù)得 規(guī)律總結(jié) (1)圖象類問題重在從圖象中發(fā)現(xiàn)信息，并將圖象信息與物體運動結(jié)合起來，利用牛頓定律分析計算；(2)對于包含幾個物體的題目，靈活選取研究對象是關(guān)鍵．對不同物體進行運動過程分析找出它們的聯(lián)系點或物理量間的幾何關(guān)系，結(jié)合運動學(xué)公式和牛頓定律求解．