高中物理之运用牛顿运动定律解题的思路技巧分析
第一定律惯性定律,揭示了力是物体改变运动状态的原因,一切物体都有惯性,如果没有外力,物体将保持原来的状态不变。如果状态发生变化,就一定有力的作用。
第二的定律,定量地把力和加速度z之间的关系确定下来,F=ma。它把运动情况和受力情况通过加速度这个物理量联系起来。
第三定律 力的相互作用本质
(1)根据物体的受力情况,确定物体的运动情况。
分析物体的受力,求它的加速度,由加速度这个桥梁就联系到运动量的确定,比如速度 位移等
(2)根据物体的运动情况,确定物体的受力情况。
由运动情况,比如速度,位移等由这些运动量完全可以求它的加速度,由加速度联系到受力分析里面,根据加速度的大小和合外力的关系,求我们要求的力。
应用牛顿第二定律解决问题的一般思路
(1)明确研究对象。
(2)对研究对象进行受力情况分析,画出受力图。
(3)以加速度的方向为正方向,与正方向相同的力为正,与正方向相反的力为负,列牛顿第二定律的方程。
(4)解方程时,F、m、a都用国际单位制单位。
分析两类问题的基本方法
(1)抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度。
(2)分析流程图
特别注意
选好正方向
画好受力分析图
隔离法
要求那个地方的力,就从哪个地方隔开 。通过想象,把相互作用的物体群中的某一个力隔出来,把内力当作外力来处理。
整体法
整个系统有相同的加速的,那么我们可以把多个物体组成一个系统,具有共同的加速度。
1. 放在水平地面上的一物块,受到方向不变的水平推力F的作用,F的大小与时间t的关系和物块速度v与时间t 的关系如图所示.取重力加速度g=10m/s2.由此两图线可以求得物块的质量m和物块与地面之间的动摩擦因数μ分别为( )
A.m=0.5kg,μ=0.4
B.m=1.5kg,μ=
C.m=0.5kg,μ=0.2
D.m=1kg, μ=0.2
A
解析
据题意,从图像可知,在2-4s时间内物体做匀加速直线运动,加速度为:
,此时有:
,当处于4-6s时,物体做匀速运动,则有:
,代入数据联立求解求得:质量为:m=0.5kg,动摩擦因素为:
,故A选项正确。
2. 如图甲所示,轻质弹簧的下端固定在水平面上,上端放置一小物体(物体与弹簧不连接),初始时物体处于静止状态。现用竖直向上的拉力F作用在物体上,使物体开始向上做匀加速直线运动,拉力F与物体位移x的关系如图乙所示(g=10m/s2),则下列结论正确的是( )
A.物体与弹簧分离时,弹簧处于压缩状态
B.物体的质量为3 kg
C.物体的加速度大小为5 m/s2
D.弹簧的劲度系数为7. 5 N/cm
C
解析
初始,物体静止在弹簧上面,弹簧弹力与重力平衡,施加F后即为合力所以有
,此后物体匀加速上升,弹力逐渐变小,当弹簧恢复原长后,物块和弹簧分离,选项A错。
合力为
,整理得物体重力
,质量
选项B错。
加速度
,选项C对。
从初始弹簧弹力等于重力到弹簧恢复原长,位移为
,即弹力等于重力时,弹簧形变量为
,劲度系数
,选项D错。
3. 如图所示,在光滑水平面上,有竖直向下的匀强磁场,分布在宽度为L的区域内,两个边长均为a(a<L)的单匝闭合正方形线圈甲和乙,分别用相同材料不同粗细的导线绕制而成(甲为细导线),将线圈置于光滑水平面上且位于磁场的左边界,并使两线圈获得大小相等、方向水平向右的初速度,若甲线圈刚好能滑离磁场,则( )
A.乙线圈也刚好能滑离磁场
B.两线圈进入磁场过程中通过导线横截面电荷量相同
C.两线圈进入磁场过程中产生的热量相同
D.甲线圈进入磁场过程中产生的热量小于离开磁场过程中产生的热量
A
解析
两个线圈进入磁场时的速度相等.
根据牛顿第二定律得:F=ma,得
又安培力
得
将
,
代入上式得
可见,上式各量都相同,则两个线圈运动过程中加速度始终相同,运动情况相同,故运动时间相同,乙线圈也刚好能滑离磁场,A正确.
通过导线横截面电荷量:
,两个线圈运动过程中加速度始终相同,运动情况相同,故运动时间相同,甲乙电阻不同,两线圈进入磁场过程中通过导线横截面电荷量不相同,B错误.
线圈产生的热量:
,两个线圈运动过程中加速度始终相同,运动情况相同,故运动时间相同,甲乙电阻不同,两线圈进入磁场过程中产生的热量不相同,C错误,D正确.
4. 汽车在平直公路上行驶,它受到的阻力大小不变,若发动机的功率保持恒定,汽车在加速行驶的过程中,它的牵引力F和加速度a的变化情况是( )
A.F逐渐减小,a逐渐减小 B.F逐渐增大,a逐渐减小
C.F逐渐减小,a逐渐增大 D.F逐渐增大,a逐渐增大
A
【解析】
试题分析:由P=Fv可知,当功率P一定时,随速度的增大,F减小;根据牛顿定律可得加速度:
,随速度的增大,a减小,选项A 正确。
5. 如图,在竖直平面内有一个半径为R的光滑圆弧轨道,半径OA竖直、OC水平,一个质量为m的小球自C点的正上方P点由静止开始自由下落,从C点沿切线进入轨道,小球沿轨道到达最高点A时恰好对轨道没有压力。重力加速度为
,不计一切摩擦和阻力。求:
(1)小球到达轨道最高点A时的速度大小;
(2)小球到达轨道最低点B时对轨道的压力大小。
解析
(1) 设小球在A点速度大小为
,小球到达A点由重力提供向心力得:
①
可得:
(2)设小球在B点速度大小为
,从B到A由机械能守恒得:
②
在B点由牛顿第二定律可得:
③
由①②③计算可得:
在B点,小球对轨道的压力为
,由牛顿第三定律可得:
④