2010届高考物理牛顿运动定律总结 

导读:牛顿运动定律总结,运动员从起滑架处推着冰壶出发,运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,运动员使冰壶C在投掷线中点处以2m/s的速度沿虚线滑出,运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少?(g取10m/s2),由牛顿第三定律,在匀速运动的过程中,运动员手拉绳索向上攀登,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神,为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,设运动员的质

2010届高考物理牛顿运动定律总结 

牛顿运动定律总结

(09宁夏卷)24.(14分)

冰壶比赛是在水平冰面上进行的体育项目,比赛场地示意如图。比赛时,运动员从起滑架处推着冰壶出发,在投掷线AB处放手让冰壶以一定的速度滑出,使冰壶的停止位置尽量靠近圆心O.为使冰壶滑行得更远,运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面,使冰壶与冰面间的动摩擦因数减小。设冰壶与冰面间的动摩擦因数为?1=0.008,用毛刷擦冰面后动摩擦因数减少至?2=0.004.在某次比赛中,运动员使冰壶C在投掷线中点处以2m/s的速度沿虚线滑出。为使冰壶C能够沿虚线恰好到达圆心O点,运动员用毛刷擦冰面的长度应为多少?(g取10m/s2)

【解析】设冰壶在未被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为S1,所受摩擦力的大小为f1:在 被毛刷擦过的冰面上滑行的距离为S2,所受摩擦力的大小为f2。则有S1+S2=S ①式中S为投掷线到圆心O的距离。

f1??1mg ② f2??2mg ③

设冰壶的初速度为v0,由功能关系,得f1?S1?f2?S2?22?1gS?v0联立以上各式,解得S2? ⑤

2g(?1??2)12mv0 ④ 2代入数据得S2?10m ⑥

(09广东理基卷)15.搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车,当力沿斜面向上,大小为F时,物体的加速度为a1;若保持力的方向不变,大小变为2F时候,物体的加速度为a2,则

A.a1?a2 B a1?a2?2a1 C.a2?2a1 Da2?2a1

科网答案.D

【解析】当为F时有a1?F?f2F?f2F?2f?ff??2a1?,,当为2F时有a2?mmmm可知a2?2a1,D对.

(09安徽卷)17. 为了节省能量,某商场安装了智能化的电动扶梯。无人乘行时,扶梯运转得很慢;有人站上扶梯时,它会先慢慢加速,再匀速运转。一顾客乘扶梯上楼,恰好

经历了这两个过程,如图所示。那么下列说法中正确的是 A. 顾客始终受到三个力的作用 B. 顾客始终处于超重状态

C. 顾客对扶梯作用力的方向先指向左下方,再竖直向下 D. 顾客对扶梯作用的方向先指向右下方,再竖直向下

FN 答案:C

f 解析:在慢慢加速的过程中顾客受到的摩擦力水平向左,

电梯对其的支持力和摩擦力的合力方向指向右上,由牛顿第三定律,它的反作用力即人对电梯的作用方向指向向左下;在匀速运动的过程中,顾客与电梯间的摩擦力等于零,

mg

顾客对扶梯的作用仅剩下压力,方向沿竖直向下。 (09安徽卷)22.(14分)

在2008年北京残奥会开幕式上,运动员手拉绳索向上攀登,最终点燃了主火炬,体现了残疾运动员坚忍不拔的意志和自强不息的精神。为了探究上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用,可将过程简化。一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮,一端挂一吊椅,另一端被坐在吊椅上的运动员拉住,如图所示。

设运动员的质量为65kg,吊椅的质量为15kg,不计定滑轮与绳子间的摩擦。重力加速度取g?10m/s2。当运动员与吊椅一起正以加速度a?1m/s上

升时,试求

(1)运动员竖直向下拉绳的力; (2)运动员对吊椅的压力。 答案:440N,275N

解析:解法一:(1)设运动员受到绳向上的拉力为F,由于跨过定滑轮的两段绳子拉力相等,吊椅受到绳的拉力也是F。对运动员和吊椅整体进行受力分析如图所示,则有: 2F-m人?m椅g?m人?m椅a

2a ????F?440N

由牛顿第三定律,运动员竖直向下拉绳的力

F F F??440N

a

(2)设吊椅对运动员的支持力为FN,对运动员进行受力分析如图所示,则有:

F?FN-m人g?m人a (m人+m椅)g FN F FN?275N 由牛顿第三定律,运动员对吊椅的压力也为275N

解法二:设运动员和吊椅的质量分别为M和m;运动员竖直向下的拉力a 为F,对吊椅的压力大小为FN。

根据牛顿第三定律,绳对运动员的拉力大小为F,吊椅对运动员的支

m人g 持力为FN。分别以运动员和吊椅为研究对象,根据牛顿第二定律

F?FN-Mg?Ma ①

F?FN?mg?ma ②

由①②得 F?440N

FN?275N

(09海南卷)15.一卡车拖挂一相同质量的车厢,在水平直道上以v0?12m/s的速度匀速行驶,其所受阻力可视为与车重成正比,与速度无关。某时刻,车厢脱落,并以大小为a?2m/s的加速度减速滑行。在车厢脱落t?3s后,司机才发觉并紧急刹车,刹车时阻力为正常行驶时的3倍。假设刹车前牵引力不变,求卡车和车厢都停下后两者之间的距离。

15.设卡车的质量为M,车所受阻力与车重之比为?;刹车前卡车牵引力的大小为F,

卡车刹车前后加速度的大小分别为a1和a2。重力加速度大小为g。由牛顿第二定律有

2f?2?Mg?0 ①F??Mg?Ma1 ②?Mg?Ma ③3?Mg?Ma2 ④设车厢脱落后,t?3s内卡车行驶的路程为s1,末速度为v1,根据运动学公式有

1s1?v0t?a1t2 ⑤v1?v0?a1t ⑥v12?2a2s2 ⑦

2式中,s2是卡车在刹车后减速行驶的路程。设车厢脱落后滑行的路程为s,,有

2v0?2as ⑧

卡车和车厢都停下来后相距?s?s1?s2?s ⑨ 2v042?v0t?at2 ○由①至⑨式得?s??10 3a33带入题给数据得?s?36m ○11

评分参考:本题9分。①至⑧式各1分,○11式1分

(09江苏物理卷)13.(15分)航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,其质量m =2㎏,动力系统提供的恒定升力F =28 N。试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升。设飞行器飞

2

行时所受的阻力大小不变,g取10m/s。

(1)第一次试飞,飞行器飞行t1 = 8 s 时到达高度H = 64 m。求飞行器所阻力f的大小;

(2)第二次试飞,飞行器飞行t2 = 6 s 时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力。求飞行器能达到的最大高度h;

(3)为了使飞行器不致坠落到地面,求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3 。 13.(1)第一次飞行中,设加速度为a1匀加速运动H?由牛顿第二定律F?mg?f?ma1 解得f?4(N)

(2)第二次飞行中,设失去升力时的速度为v1,上升的高度为s1 匀加速运动s1?12a1t1 212a1t2 2设失去升力后的速度为a2,上升的高度为s2

v12由牛顿第二定律mg?f?ma2 v1?a1t2 s2?

2a2解得h?s1?s2?42(m)

(3)设失去升力下降阶段加速度为a3;恢复升力后加速度为a4,恢复升力时速度为v3

22v3v3由牛顿第二定律 mg?f?ma3 F+f-mg=ma4 且??h V3=a3t3

2a32a4解得t3=

32(s)(或2.1s) 2(09广东理基卷)4.建筑工人用图2所示的定滑轮装置运送建筑材料,质量为70.0kg的工人站在地面上,通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s的加速度拉开忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦,则工人对地面的压力

大小为 (g取10m/s2)

A.510N B. 490N C.890N D. 910N 答案.B 【解析】对建筑材料进行受力分析根据牛顿第二定律有F?mg?ma,得绳子

的拉力大小等于F=210N,然后再对人受力分析由平衡的知识得Mg?F?FN,得FN=490N,根据牛顿第三定律可知人对地面间的压力为490N.B对.

2

(一)牛顿第一定律(即惯性定律)

一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态,直到有外力迫使它改变这种状态为止。 (1)理解要点:

①运动是物体的一种属性,物体的运动不需要力来维持。

②它定性地揭示了运动与力的关系:力是改变物体运动状态的原因,是使物体产生加速度的原因。

③第一定律是牛顿以伽俐略的理想斜面实验为基础,总结前人的研究成果加以丰富的想象而提出来的;定律成立的条件是物体不受外力,不能用实验直接验证。

④牛顿第一定律是牛顿第二定律的基础,不能认为它是牛顿第二定律合外力为零时的特例,第一定律定性地给出了力与运动的关系,第二定律定量地给出力与运动的关系。 (2)惯性:物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性。 ①惯性是物体的固有属性,与物体的受力情况及运动状态无关。 ②质量是物体惯性大小的量度。

③由牛顿第二定律定义的惯性质量m=F/a和由万有引力定律定义的引力质量

m?Fr2/GM严格相等。

④惯性不是力,惯性是物体具有的保持匀速直线运动或静止状态的性质、力是物体对物体的作用,惯性和力是两个不同的概念。

(二)牛顿第二定律 1. 定律内容

物体的加速度a跟物体所受的合外力F合成正比,跟物体的质量m成反比。 2. 公式:F合?ma

理解要点:

①因果性:F合是产生加速度a的原因,它们同时产生,同时变化,同时存在,同时消失;

②方向性:a与F合都是矢量,方向严格相同;

③瞬时性和对应性:a为某时刻某物体的加速度,F合是该时刻作用在该物体上的合外力。

(三)力的平衡 1. 平衡状态

指的是静止或匀速直线运动状态。特点:a?0。 2. 平衡条件

共点力作用下物体的平衡条件是所受合外力为零,即?F?0。

3. 平衡条件的推论

(1)物体在多个共点力作用下处于平衡状态,则其中的一个力与余下的力的合力等大反向;

(2)物体在同一平面内的三个不平行的力作用下,处于平衡状态,这三个力必为共点力;

(3)物体在三个共点力作用下处于平衡状态时,图示这三个力的有向线段必构成闭合三角形。

(四)牛顿第三定律

两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,公式可写为F??F'。

(五)力学基本单位制:kg、m、s(在国际制单位中) 1. 作用力与反作用力的二力平衡的区别 内容 受力物体 依赖关系 叠加性 作用力和反作用力 作用在两个相互作用的物体上 二力平衡 作用在同一物体上 同时产生,同时消失相互依存,不可无依赖关系,撤除一个、另一个可依单独存在 然存在,只是不再平衡 两力作用效果不可抵消,不可叠加,两力运动效果可相互抵消,可叠加,不可求合力 可求合力,合力为零;形变效果不能抵消 一定是同性质的力 可以是同性质的力也可以不是同性质的力 力的性质 2. 应用牛顿第二定律解题的一般步骤 ①确定研究对象;

②分析研究对象的受力情况画出受力分析图并找出加速度方向;

③建立直角坐标系,使尽可能多的力或加速度落在坐标轴上,并将其余分解到两坐标轴上;

④分别沿x轴方向和y轴方向应用牛顿第二定律列出方程; ⑤统一单位,计算数值。

3. 解决共点力作用下物体的平衡问题思路

(1)确定研究对象:若是相连接的几个物体处于平衡状态,要注意“整体法”和“隔离法”的综合运用;

(2)对研究对象受力分析,画好受力图;

(3)恰当建立正交坐标系,把不在坐标轴上的力分解到坐标轴上。建立正交坐标系的原则是让尽可能多的力落在坐标轴上。

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