高三物理专题辅导与能力提升 牛顿运动定律的应用

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1、高三物理专题辅导与能力提升牛顿运动定律的应用专题三牛顿运动定律的应用●高考趋势展望牛顿运动定律是经典力学的核心内容，是历年高考重点考查的内容之一.高考对牛顿定律的考查不仅局限在力学范围内，常常结合带电粒子在电场、磁场中的运动、导体棒切割磁感线的运动等问题，考查考生综合应用牛顿运动定律和其他相关规律分析解决问题的能力.●知识要点整合牛顿运动定律反映的是力和运动的关系，所以，应用牛顿运动定律解决的动力学问题主要有两类：（1）已知物体受力情况求运动情况；（2）已知物体运动情况求受力情况.在这两类问题中，加速度是联系物体受力情况和运动情况的桥梁.至于超重和失重状态，仅是动力学的简单问题之一，只要

2、能熟练应用牛顿定律解决动力学问题，超重和失重问题很容易解决.在有些题目中用超重、失重的思想去进行推理、分析、判断，还是比较简捷和有用的.物体所受的合外力决定物体运动的性质，即决定物体做匀速运动还是变速运动，匀变速运动还是非匀变速运动；物体做何种形式的运动，还要根据物体的初始运动状态，即初速度v0进行分析方能确定.如果合外力与初速度v0的方向都沿一条直线，则物体做匀变速直线运动，像竖直上抛运动；如果物体受的合外力方向与初速度方向不在一条直线上，则物体做变速曲线运动，如果合外力是恒力，则物体做匀变速曲线运动，像平抛运动；如果合外力的方向总是与速度方向垂直，则物体做圆周运动.应用牛顿运动定律解决

3、动力学问题，要对物体进行受力分析，进行力的分解和合成；要对物体运动规律进行分析，然后根据牛顿第二定律，把物体受的力和运动联系起来，列方程求解.这是对多方面力学知识、分析综合能力、推理能力、应用数学知识解决物理问题的能力的综合考查.要深刻理解牛顿运动定律的物理意义，要能够熟练地应用牛顿运动定律解题.即便是向应用型、能力型变革的高考试题中，无非是增加些结合实际生产、生活的一些实例，在把这些实例抽象成物理模型的过程中考查学生的能力和物理学的思想方法，最后解决物理问题，仍然离不开基本的物理知识和规律.●精典题例解读［例1］如图1-3-1所示，置于水平地面上的盛水容器中，用固定于容器底部的细线使一

4、木球悬浮于水中.若将细线剪断，则在木球上升但尚未露出水面的过程中，地面对容器的支持力如何变化？图1-3-1【解析】细绳未剪断时，容器、水、木球均处于平衡状态，故地面对容器的支持力等于三者所受重力之和.由于木球所受浮力大于其重力，细绳被剪断后，它将加速上升，处于“超重”状态.在木球加速上升的过程中，相应的有同体积的“水球”以等大的加速度下降填补木球上升形成的空隙，处于失重状态.因木球的质量小于同体积的“水球”的质量，而其余部分的水及容器仍处于静止状态，所以整个容器系统呈失重状态，地面支持力将减小.小结：本题最易犯的错误是只看到木球加速上升所呈的“超重”状态，而忽视了与木球等体积的“水球”的加

5、速下降所呈的“失重”状态，而得出地面支持力增大的错误结论.［例2］一位同学的家住在一座25层的高楼内，他每天乘电梯上楼，经过多次仔细观察和反复测量，他发现电梯启动后的运动速度符合如图1-3-2所示的规律，他就根据这一特点在电梯内用台秤、重物和秒表测量这座楼房的高度.他将台秤放在电梯内，将重物放在台秤的托盘上，电梯从第一层开始启动，经过不间断地运行，最后停在最高层.在整个过程中，他记录了台秤在不同时间段内的示数，记录的数据如下表所示.但由于0~3.0s段的时间太短，他没有来得及将台秤的示数记录下来.假设在每个时间段内台秤的示数都是稳定的，重力加速度g取10m/s2.图1-3-2（1）电梯在1

6、~3.0s时间段内台秤的示数应该是多少？（2）根据测量的数据，计算该座楼房每一层的平均高度.时间/s台秤示数/kg电梯启动前5.00~3.03.0~13.05.013.0~19.04.619.0以后5.0【解析】根据速度图象可知，电梯在0~3.0s向上做匀加速直线运动，在3.0s~13.0s内电梯匀速上升，在13.0s~19.0s内电梯匀减速上升，t=19.0s时电梯速度减小到零.（1）由题意知，砝码质量为5.0kg.在0~3.0s内匀加速运动中速度的改变量，跟13.0s~19.0s内匀减速运动中速度的改变量大小相等，但后者时间是前者的2倍，故两段时间内加速度大小的关系为a1=2a2,由牛

7、顿第二定律得mg-F2=ma2a2=g-=0.8m/s2则a1=1.6m/s2由牛顿第二定律得F1-mg=ma1F1=m(g+a1)=58N.故在0~3.0s内，台秤的示数为5.8kg.（2）匀加速运动的位移为s1=a1t12=7.2m匀速运动的速度为v=a1t1=4.8m/s匀速运动的位移为s2=vt2=48m匀减速运动的位移为s3=t3=14.4m则24层楼总高度为H=s