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1、专题05 牛顿运动定律的基本应用目录题型一 牛顿运动定律的理解1类型1牛顿第一定律的理解1类型2牛顿第二定律的理解和应用2类型3牛顿第三定律的理解4题型二 瞬时问题的两类模型5题型三 超重和失重问题7类型1超、失重现象的图像问题7类型2超、失重现象的分析和计算8题型四 动力学两类基本问题9类型1已知受力求运动情况10类型2 已知物体运动情况,分析物体受力11题型五 等时圆模型13题型一 牛顿运动定律的理解【解题指导】1理解牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、同一性、独立性.2. 作用力与反作用力分别作用在不同的物体上,作用效果不能抵消,不能合成,但在使用整体法对系统进行受力分析时,可以作为内力不考虑
2、类型1牛顿第一定律的理解1.理想化状态牛顿第一定律描述的是物体不受外力时的状态,而物体不受外力的情形是不存在的。如果物体所受的合力等于零,其运动效果跟不受外力作用时相同,物体保持静止状态或匀速直线运动状态。2.明确了惯性的概念牛顿第一定律揭示了一切物体所具有的一种固有属性惯性,即物体具有保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质。3.揭示了力与物体运动状态的关系力是改变物体运动状态的原因,而不是维持物体运动状态的原因。【例1】(2022广东广州市阶段训练)在16世纪末,伽利略用实验和推理,推翻了在欧洲流行了近两千年的亚里士多德关于力和运动的理论,开启了物理学发展的新纪元。以下说法中,与亚里士多
3、德观点相反的是()A.一个物体维持匀速直线运动,不需要受力B.两物体从同一高度自由下落,较重的物体下落较快C.四匹马拉的车比两匹马拉的车跑得快,这说明:物体受的力越大,速度就越大D.一个运动的物体,如果不再受力了,它总会逐渐停下来,这说明静止状态才是物体长时间不受力时的“自然状态”【例2】(2022沙坪坝重庆八中高三月考)如图甲和乙,是踩香蕉皮摔倒和一名骑行的人因自行车前轮突然陷入一较深的水坑而倒地的照片下面是从物理的角度去解释这两种情境,其中正确的是()A甲图中踩了香蕉皮摔倒是因为人的惯性变小了B乙图中人和车摔倒是因为雨天路面太滑C踩香蕉皮摔倒是因为下半身速度大于上半身的速度D自行车行驶速度
4、越大,其惯性越大,所以造成人车倒地现象类型2牛顿第二定律的理解和应用1.对牛顿第二定律的理解2解题的思路和关键(1)选取研究对象进行受力分析;(2)应用平行四边形定则或正交分解法求合力;(3)根据F合ma求物体的加速度a.【例1】(2022北京西城区期末)有关运动与相互作用的关系,下列说法正确的是()A.一个物体速度方向向东,则其受合力方向一定向东B.一个物体速度越大,则其受合力一定越大C.一个物体受合力为0,则其速度一定为0D.一个物体受合力越大,则其速度变化一定越快【例2】(多选)(2022广东潮州市教学质检)京张高铁是北京冬奥会的重要配套工程,其开通运营标志着冬奥会配套建设取得了新进展。
5、如图所示为某次高铁列车运行过程中某节车厢截面示意图,车厢内两拉手A、B分别向前进方向在竖直方向偏离角度和并保持不变。取重力加速度为g,不计空气等阻力,则下列说法正确的是()A.列车可能在减速进站B.两角度一定满足C.减小拉手悬绳长度,则偏角变大D.列车加速度大小为agtan 【例3】2021年10月16日0时23分,“神舟十三号”成功发射,顺利将三名航天员送入太空并进驻空间站在空间站中,如需测量一个物体的质量,需要运用一些特殊方法:如图所示,先对质量为m11.0 kg的标准物体P施加一水平恒力F,测得其在1 s内的速度变化量大小是10 m/s,然后将标准物体与待测物体Q紧靠在一起,施加同一水平
6、恒力F,测得它们1 s内速度变化量大小是2 m/s.则待测物体Q的质量m2为()A3.0 kg B4.0 kgC5.0 kg D6.0 kg【例4】(多选)如图甲所示,一竖直放置的足够长的固定玻璃管中装满某种液体,一半径为r、质量为m的金属小球,从t0时刻起,由液面静止释放,小球在液体中下落,其加速度a随速度v的变化规律如图乙所示已知小球在液体中受到的阻力Ff6vr,式中r是小球的半径,v是小球的速度,是常数忽略小球在液体中受到的浮力,重力加速度为g,下列说法正确的是()A小球的最大加速度为gB小球的速度从0增加到v0的过程中,做匀变速运动C小球先做加速度减小的变加速运动,后做匀速运动D小球的
7、最大速度为类型3牛顿第三定律的理解一对平衡力与作用力和反作用力的比较名称项目一对平衡力作用力和反作用力作用对象同一个物体两个相互作用的不同物体作用时间不一定同时产生、同时消失一定同时产生、同时消失力的性质不一定相同一定相同作用效果可相互抵消不可抵消【例1】(2022广东深圳市红岭中学高三月考)“电动平衡车”是时下热门的一种代步工具如图,人笔直站在“电动平衡车”上,在某水平地面上沿直线匀速前进,下列说法正确的是()A“电动平衡车”对人的作用力大于人对“电动平衡车”的作用力B人的重力与车对人的支持力是一对相互作用力C地面对车的摩擦力与人(含车)所受空气阻力平衡D在行驶过程中突然向右转弯时,人会因为
8、惯性向右倾斜【例2】(2022吉林长春市第二十中学高三月考)如图所示,质量为m的长木板放在水平地面上,站在木板上的人用斜向右下方的力F推箱子,三者都保持静止人和箱子的质量也均为m,重力加速度为g.下列说法正确的是()A人对长木板的压力大小为mgB长木板对地面的压力等于3mgC箱子受到的摩擦力的方向水平向右D地面对长木板的摩擦力的方向水平向左【例3】(2022广东潮州市教学质检)如图为广泛应用于“双11”的智能快递分拣机器人简化图,派件员在分拣场内将包裹放在机器人的水平托盘上后,机器人可以将不同类别的包裹自动送至不同的位置,则下列说法正确的是()A.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时,包裹不受摩
9、擦力的作用B.包裹随着机器人一起做匀速直线运动时,包裹没有惯性C.包裹随着机器人一起做匀加速直线运动时,包裹对机器人的压力和机器人对包裹的支持力是一对平衡力D.包裹随着机器人一起做匀加速直线运动时,机器人对包裹的作用力等于包裹的重力题型二 瞬时问题的两类模型【解题指导】轻绳、轻杆和接触面的弹力能跟随外界条件发生突变;弹簧(或橡皮绳)的弹力不能突变,在外界条件发生变化的瞬间可认为是不变的【例1】(2022江苏扬州市质检)如图甲、乙所示,细绳拴一个质量为m的小球,小球分别用固定在墙上的轻质铰链杆和轻质弹簧支撑,平衡时细绳与竖直方向的夹角均为53,轻杆和轻弹簧均水平。已知重力加速度为g,sin 53
10、0.8,cos 530.6。下列结论正确的是()A.甲、乙两种情境中,小球静止时,细绳的拉力大小均为mgB.甲图所示情境中,细绳烧断瞬间小球的加速度大小为gC.乙图所示情境中,细绳烧断瞬间小球的加速度大小为gD.甲、乙两种情境中,细绳烧断瞬间小球的加速度大小均为g【例2】(2022安徽省蚌埠第三中学月考)如图,A、B两球质量相等,光滑斜面的倾角为,图甲中,A、B两球用轻弹簧相连,图乙中A、B两球用轻质杆相连,系统静止时,挡板C与斜面垂直,弹簧、轻杆均与斜面平行,则在突然撤去挡板的瞬间(重力加速度为g)()A图甲中A球的加速度不为零B图乙中两球加速度均为gsin C图乙中轻杆的作用力一定不为零D
11、图甲中B球的加速度是图乙中B球加速度的3倍【例3】(2022重庆市第三十七中学高三月考)如图所示,物块1的质量为3m,物块2的质量为m,两者通过弹簧相连,整个系统置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度大小为g.则有()Aa10,a2g Ba1g,a2gCa10,a24 g Da1g,a24 g题型三 超重和失重问题【解题指导】1判断超重和失重的方法(1)从受力的角度判断当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时,物体处于失重状态;等于零时,物体处于完全失重状态(2)从加
12、速度的角度判断当物体具有向上的(分)加速度时,物体处于超重状态;具有向下的(分)加速度时,物体处于失重状态;向下的加速度等于重力加速度时,物体处于完全失重状态2对超重和失重现象的理解(1)发生超重或失重现象时,物体所受的重力没有变化,只是压力(或拉力)变大或变小了(即“视重”变大或变小了)(2)在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力作用、液柱不再产生压强等类型1超、失重现象的图像问题【例1】(2022福建南平市质检)(多选)如图甲是某人站在力传感器上做下蹲起跳动作的示意图,中间的表示人的重心图乙是根据传感器画出的Ft图线两图中ag各点均对
13、应,其中有几个点在图中没有画出,图中a、c、e对应的纵坐标均为700 N取重力加速度g10 m/s2.请根据这两个图所给出的信息,判断下面说法中正确的是()A此人重心在b点时处于超重状态B此人重心在c点时的加速度大小大于在b点时的加速度大小C此人重心在e点时的加速度大小等于在a点时的加速度大小D此人重心在f点时脚已经离开传感器【例2】.(2022保山市隆阳区高三模拟)(多选)如图甲中的塔吊是现代工地必不可少的建筑设备,图乙为建筑材料被吊车竖直提升过程的运动图像(竖直向上为正方向),根据图像下列判断正确的是()A在010 s钢索最容易发生断裂B3036 s材料处于超重状态C3646 s材料处于失
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