第4.6课时 用牛顿运动定律解决问题（一）-2020-2021学年高一物理知识点专题解析与题型练习（人教版必修1）

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第4.6课时 用牛顿运动定律解决问题（一）一、牛顿第二定律的作用确定了运动和   的关系，把物体的运动情况与   的情况联系起来。二、两类基本问题1.从受力确定运动情况：如果已知物体的受力情况，可以由牛顿第二定律求出物体的    ，再通过     确定物体的运动情况。2.从运动情况确定受力：如果已知物体的运动情况，根据               求出物体的加速度，再根据                  就可以确定物体所受的力。 考点一 根据运动情况来求力   运动学有五个参量、v、t、a、x，这五个参量只有三个是独立的。   运动学的解题方法就是“知三求二”。所用的主要公式： ①——此公式不涉及到位移，不涉及到位移的题目应该优先考虑此公式 ②——此公式不涉及到末速度，不涉及到末速度的题目应该优先考虑此公式 ③——此公式不涉及到初速度，不涉及到初速度的题目应该优先考虑此公式 ④——此公式不涉及到加速度，不涉及到加速度的题目应该优先考虑此公式 ⑤——此公式不涉及到时间，不涉及到时间的题目应该优先考虑此公式根据运动学的上述5个公式求出加速度，再依据牛顿第二定律，可以求物体所受的合力或者某一个力。考点二 根据受力来确定运动情况先对物体进行受力分析，求出合力，再利用牛顿第二定律，求出物体的加速度，然后利用运动学公式 ①   ②   ③  ④    ⑤求运动量（如位移、速度、时间等）考点三 两类基本问题的解题步骤1.根据物体的受力情况确定物体运动情况的解题步骤    ①确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，画出物体的受力图．    ②求出物体所受的合外力．    ③根据牛顿第二定律，求出物体加速度．    ④结合题目给出的条件，选择运动学公式，求出所需的物理量．2.根据物体的运动情况确定物体受力情况的解题步骤    ①确定研究对象，对研究对象进行受力分析和运动分析，并画出受力图．    ②选择合适的运动学公式，求出物体的加速度．    ③根据牛顿第二定律列方程，求物体所受的合外力．    ④根据力的合成与分解的方法，由合力求出所需的力．考点四 应注意的问题1.不管是根据运动情况确定受力还是根据受力分析物体的运动情况，都必须求出物体的加速度。2.要注意运动学公式的适用条件，上述5个式子都适用于匀变速直线运动。3.注意匀减速直线运动中刹车问题（应清楚刹车所用的时间）、加速度的正负问题（若规定初速度的方向为正方向，减速运动中的加速度应带负值）。4.牛顿第二定律中的F是指物体所受的合外力，要理解矢量性、瞬时性、同一性。【例1】一固定斜面长为，倾角为θ=30°，斜面动摩擦因数为．若用一平行于斜面的恒定外力，将一个质量为的小物体从斜面底端推上斜面顶部，如图所示，求力作用的最短时间．（g=10m/s2）      【例2】质量为200t的机车从停车场出发，行驶225m后，速度达到54km／h，此时，司机关闭发动机让机车进站，机车又行驶了125m才停在站上。设运动过程中阻力不变，求机车关闭发动机前所受到的牵引力。            1.一架无人机质量为2kg，运动过程中空气阻力大小恒定.该无人机从地面由静止开始竖直向上运动，一段时间后关闭动力，其v-t图象如图所示，g取10m/s2.下列判断正确的是（　　）A.无人机上升的最大高度为72mB.6～8s内无人机下降C.无人机的升力大小为28ND.无人机所受阻力大小为4N2.把弹力球从一定高处由静止释放，碰地反弹到最高点时接住，过程中的速度大小与时间关系图像如图所示，空气阻力恒定，g取10m/s2，下列判断正确的是（　　）A.过程中球的位移为0mB.球释放时的高度为2.25mC.过程中球的运动路程为1.62mD.球上升过程的加速度大小为 9m/s23.如图所示，将一个小球以初速度从地面竖直上抛，上升到最高点后又落回，落回抛出点时的速度大小为。规定竖直向上为正方向，由于空气阻力的影响，小球全过程的v－t图象如图所示，下列说法不正确的是（　　）A.上升过程中小球做加速度逐渐减小的减速运动B.下降过程中小球作加速度逐渐减小的加速运动C.时刻加速度等于重力加速度gD.时刻和的大小关系为4.如图甲所示，一个质量m＝2kg的物块静止放置在粗糙水平地面O处，物块与水平面间的动摩擦因数μ＝0.5，在水平拉力F作用下物块由静止开始向右运动，经过一段时间后，物块回到出发点O处，取水平向右为速度的正方向，物块运动过程中其速度v随时间t变化规律如图乙所示，g取10m/s2。则（　　）A.物块经过4s回到出发点B.4.5s时水平力F的瞬时功率为24WC.0~5s内摩擦力对物块先做负功，后做正功，总功为零D.0~5s内物块克服摩擦力做功为65J5.在2019年武汉举行的第七届世界军人运动会中，21岁的邢雅萍成为本届军运会的“八冠王”。如图是定点跳伞时邢雅萍运动的v-t图像，假设她只在竖直方向运动，从0时刻开始先做自由落体运动，t1时刻速度达到v1时打开降落伞后做减速运动，在t2时刻以速度v2着地。已知邢雅萍（连同装备）的质量为m，则邢雅萍（连同装备）（　　）A.0~t2内机械能守恒B.0~t2内机械能减少了C.t1时刻距地面的高度大于D.t1~t2内受到的合力越来越小6.如图所示，一个厚度不计的圆环A，紧套在长度为L的圆柱体B的上端，A、B两者的质量均为m。A与B之间的最大静摩擦力与滑动摩擦力相同，其大小为kmg（k>1）。A、B由离地H高处由静止开始落下，触地后能竖直向上弹起，触地时间极短，且能量损失，A环运动过程中未落地。则下列说法正确的是（　　）A.B与地底一次碰撞后，B上升的最大高度是B.B与地底一次碰撞后，B上升的最大高度是C.B与地底一次碰撞后，当A与B刚相对静止时，B离地面的高度是D.B与地底一次碰撞后，当A与B刚相对静止时，B离地面的高度是二、多选题7.如图所示，三角形物体ACE由两种材料拼接而成，上面的ABD部分为一种材料，下面的BDEC部分为另一种材料。BD界面平行与底面CE，AC侧面与水平面的夹角为θ1，AE侧面与水平面的夹角为θ2，且有θ1＜θ2。物块从A点由静止下滑，加速至B点后，又匀速运动至C点。若该物块由静止从A点沿另一侧面下滑，则有（　　）A.由D匀速运动至EB.由D加速运动至EC.通过D点的速率等于通过B点的速率D.AB段运动的时间大于AD段运动的时间8.如图所示，劲度数为的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为的物体接触（未连接），弹簧水平且无形变.用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了，此时物体静止.撤去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4.物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为.则（    ）A.撤去F后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动B.撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为C.物体做匀减速运动的时间为D.物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为9.一滑块在水平地面上沿直线滑行，t=0时速率为1m/s，从此刻开始在与速度平行的方向上施加一水平作用力F，力F、滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲、乙所示（力F和速度v取同一正方向），g=10m/s2，则A.滑块的质量为1.0kgB.滑块与水平地面间的动摩擦因数为0.05C.第2s内力F的平均功率为3.0WD.第1内和第2s内滑块的动量变化量相同10.质量为1 kg的物体静止在水平粗糙的地面上，在一水平外力F的作用下运动，如图甲所示.外力F和物体克服摩擦力Ff做的功W与物体位移x的关系如图乙所示，重力加速度g取10 m/s2.下列分析正确的是(　　)A.物体与地面之间的动摩擦因数为0.2B.物体运动的位移为13 mC.物体在前3 m运动过程中的加速度为3 m/s2D.x＝9 m时，物体的速度为3 m/s11.如图甲所示，一质量为m＝1 kg的物体在水平拉力F的作用下沿水平面做匀速直线运动，从某时刻开始，拉力F随时间均匀减小，物体受到的摩擦力随时间变化的规律如图乙所示。则下列关于物体运动的说法中正确的是（　　）A.t＝1 s时物体开始做匀减速运动B.物体与接触面间的动摩擦因数为0. 2C.t＝3 s至t=5s时间内中，摩擦力对物体不做功D.t＝2 s时物体的加速度大小为1m/s212.图甲中，质量为M的长木板静置于光滑水平面上，其上放置一质量为m的小滑块。当木板受到随时间t均匀变化的水平拉力F作用时，其加速度a与水平拉力F的关系如图乙所示。取g=10m/s2，则（　　）A.滑块的质量m=2kgB.0〜6s内，滑块做匀加速直线运动C.当F=8N时，滑块的加速度大小为1m/s2D.滑块与木板间的动摩擦因数为0.113.游乐场投掷游戏的简化装置如图所示，质量为2kg的球a放在高度h=1.8m的平台上，长木板c放在水平地面上，带凹槽的容器b放在c的最左端。a、b可视为质点，b、c质量均为1kg，b、c间的动摩擦因数μ1=0.4，c与地面间的动摩擦因数μ2=0.6.在某次投掷中，球a以v0=6m/s的速度水平抛出，同时给木板c施加一水平向左、大小为24N的恒力，使球a恰好落入b的凹槽内并瞬间与b合为一体。取g=10m/s2，求：(1)球a抛出时，凹槽b与球a之间的水平距离x0；(2)a、b合为一体时的速度大小；(3)要使ab不脱离木板c，木板长度L的最小值。     14.“桌布挑战”是2019年最流行的网红挑战项目之一，其挑战规则是一个人用力抽走桌布，同时保证桌子上的餐具“不动”（肉眼观察不到餐具位置发生变化）。现将该挑战做如图所示的简化，在桌面上放置一块桌布，将一个可视为质点的正方体静置于桌布上，小明对桌布施加水平向右的拉力将桌布迅速抽出。若正方体和桌布的质量分别为m和M，正方体与桌布间的动摩擦因数为，桌布、正方体与桌面间的动摩擦因数均为，重力加速度为g，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。(1)若要使正方体相对桌布静止，求拉力的最大值T；(2)右人肉眼感知物体“不动”的最大距离=0.0075m，m=1kg，M=2kg，，，g=10m/s2，正方体与桌布左端的距离d=0.04m，求小明完成“桌布挑战”需要提供的最小拉力F。    15.如图所示，一斜面体固定在水平地面上，倾角为θ=30°、高度为h=1.6m。一薄木板B置于斜面顶端，恰好能保持静止，木板下端连接有一根自然长度为l0=0.2m的轻弹簧，木板总质量为m=1kg，总长度为L=2.0m。一质量为M=3kg的小物块A从斜面体左侧某位置水平抛出，物块A经过一段时间后从斜面顶端以4m/s的速率沿平行于斜面方向落到木板B上并开始向下滑行，已知A、B之间的动摩擦因数为。木板下滑到斜面底端碰到挡板时立刻停下，物块A最后恰好能脱离弹簧，且弹簧被压缩时一直处于弹性限度内，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取重力加速度g=10m/s2，不计空气阻力。求：(1)物体A水平抛出时离地面的高度H；(2)薄木板B从开始运动到与档板碰撞所需的时间；(3)弹簧被压缩到最短时的弹性势能。