牛顿定律典型例题高一物理导优材料.doc

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1、力、牛顿定律典型例题高一物理导优材料　　[例1]如图所示，劲度系数为K2的轻质弹簧，竖直放在桌面上，上面压一块质量为m的物块，另一劲度系数为K1的轻质弹簧竖直地放在物块上面，其下端与物块上表面连在一起，欲使物块静止时，下面弹簧支承　　[分析]这是一个胡克定律的应用和物体的平衡问题，关键要找出提升量与弹簧始末状态形变量之间的关系。　　设弹簧2初态时形变量为△x2，末态时形变量为△x2′，则物体上提升量为d=△x2+△x2-△x2′　　[解答]末态时物块受力图如图所示，根据平衡条件和胡克定律　　F1+F2′=mg（l）　

2、　初态时弹簧2的弹力　　F2=mg=K2△x2（2）　　末态时弹簧2的弹力　　　　　　由几何关系d=△x1+△x2-△x2′（5）　　　　　[说明]该题中由于两根弹簧都要发生形变，物理过程似乎复杂，把它分解为两弹簧的状态变化来研究，问题就简单多了。“化整为零”是求解综合物理题的一种常见方法。　　[例2]如图1所示，光滑杆AOB水平放置，∠AOB=60°，两杆上分别套有质量均为m的小环，两环用橡皮绳连接，一恒力F作用于绳中点C沿∠AOB的角平分线水平向右移动，当两环受力平衡时，杆对环的弹力为多大？　　[分析]该题涉及受

3、力分析及平衡条件的应用。环A受三个力，橡皮绳AC的拉力T1，杆对环A的支持力N，环A所受的重力mg，由平衡条件可知环A所受三个力必在同一平面内，故可判断橡皮绳AC与杆垂直。由对称性可知∠ACB=120°，由此得出T1=F。　　[解答]由OA的方向看，环A受力如图2所示，由平衡条件　　对结点C应用平衡条件　　T1=F（2）　　　　　[说明]在临界平衡状态下，橡皮绳AC与杆垂直，此时T1=F是隐含条件，抓住临界状态，挖掘隐含条件是求解本题的关键。　　[例3]如图1所示，光滑斜面上安装一光滑挡板AO，挡板可绕O处铰链无摩擦

4、转动，在挡板与斜面间放一匀质球，现使挡板从图示位置缓慢转至竖直位置，则此过程中球对挡板的压力N1的变化情况可能是[]　　A．逐渐减小　　　　　　B．逐渐增大　　C．先减小后增大　　　　D．先增大后减小　　[分析]球对挡板的弹力N1与挡板对球的弹力N1′是一对作用力和反作用力，二者同步变化。以球为研究对象，球受三个力，挡板对球的弹力N1′，斜面对球的弹力N2′，球受的重力G，如图2所示。其中重力G与斜面对球的弹力N2′的方向不变，挡板对球的弹力N1′随挡板位置变化而变化，但始终沿G′P线移动（根据平行四边形定则）。　　

5、[解答]由以上分析可知，当θ＜90°时，随着挡板的转动，N1′先减小后增大；当θ＞90°时，随着挡板的转动，N1′，逐渐增大。故本题答案为BC。　　[说明]求解该题注意两点：①研究N1的变化转换为研究N1′的变化，较为方便。②抓住θ==90°这个临界状态，注意θ＜90°和θ＞90°时N1′随θ的不同变化趋势。　　[例4]如图1，重G的均匀链条挂在等高的两钩上，并与水平方向成θ角，试求链条最低点处的张力。　　[分析]根据对称性，在最低点处将链条分为两半，取左半部研究，受力如图2所示，由于链条各处的张力均沿切线方向，故T

6、1与水平面成θ角，T2沿水平方向。　　[解答]对左半部链条由平衡条件T1sinθ=T2（1）　　联立式（1）（2）得　　[说明]本题求解抓住两个关键点：①应用隔离法将内力转化为外力②柔软绳索中张力沿切线方向。　　[例5]如图1所示，质量M=10kg的木楔ABC静置于粗糙水平地面上，动摩擦因数μ=0.02，在木楔的倾角θ为30°的斜面上，有一质量m=1.0kg的物块由静止开始沿斜面下滑，当滑行路程s=1.4m时，其速度v=1.4m/s，在这过程中木楔没有动，求地面对木楔的摩擦力的大小和方向．（重力加速度取g=10m/s

7、2）　　[分析]本题目涉及到一个对未知力的大小和方向的判断问题．由物体的受力情况可以判断物体运动的加速度情况，同样，由物体的加速度也可以判断出物体的受力情况．　　[解答]由匀加速运动的公式v2=v02+2as，得物块沿斜面下滑的加速度为　　　　由于a＜gsinθ=5m/s2，可知物块受到摩擦力作用，分析物块受力，它受三个力，如图2，对于沿斜面的方向和垂直于斜面的方向，由牛顿定律，有　　mgsinθ-f1=ma（2）　　mgcosθ-N1=0（3）　　分析木楔受力，它受五个力作用，如图，其中f2为假设地面对木楔的摩擦力

8、。　　对于水平方向，由牛顿定律，有　　f2+f1cosθ-N1sinθ=0（4）　　由此可解得地面作用于木楔的摩擦力　　f2=N1sinθ-f1cosθ=mgcosθsinθ-(mgsinθ-ma)cosθ　　　=macosθ　　　　　此力的方向与图中所设的一致（由C指向B的方向）．　　[说明]对摩擦力的有无和摩擦力方向的判断，还有例如图3所示