2013届高考物理一轮考点自清课件：第三章第4课时牛顿运动定律的综合应用[学优高考网750gkcom]VIP免费

第4课时专题：牛顿运动定律的综合应用题型互动探究题型一传送带问题例1传送带与水平面夹角为37°，皮带以12m/s的速率运动，皮带轮沿顺时针方向转动，如图1所示．今在传送带上端A处无初速度地放上一个质量为m的小物块，它与传送带间的动摩擦因数为0.75，若传送带A到B的长度为24m，g取10m/s，则小物块从A运动到B的时间为多少？图1解析小物块无初速度放在传送带上时，所受摩擦力为滑动摩擦力，方向沿斜面向下，对小物块用牛顿第二定律得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma解得a＝12m/s2设小物块加速到12m/s运动的距离为x1，所用时间为t1由v2－0＝2ax1得x1＝6m由v＝at1得t1＝1s当小物块的速度加速到12m/s时，因mgsinθ＝μmgcosθ，小物块受到的摩擦力由原来的滑动摩擦力突变为静摩擦力，而且此时刚好为最大静摩擦力，小物块此后随皮带一起做匀速运动．设AB间的距离为L，则L－x1＝vt2解得t2＝1.5s从A到B的时间t＝t1＋t2解得t＝2.5s.答案2.5s方法归纳分析处理传送带问题需要特别注重两点分析：一是对物体在初态时所受滑动摩擦力的方向的分析；二是对物体在达到传送带的速度时摩擦力的有无及方向的分析．对于水平传送带问题，当物体与传送带相对静止且物体所受弹力仅为支持力时，因物体与传送带间无相对运动的趋势，故物体所受的摩擦力突变为零，之后物体随传送带一起做匀速运动；对于倾斜传送带问题，当物体与传送带相对静止且物体所受弹力仅为支持力时，摩擦力的大小是否突变取决于下滑力与最大静摩擦力的关系，另外还要注意分析摩擦力的方向是否发生突变．即学即练1如图2所示，传送带的水平部分ab＝2m，斜面部分bc＝4m，bc与水平面的夹角α＝37°.一个小物体A与传送带的动摩擦因数μ＝0.25，传送带沿图示的方向运动，速率v＝2m/s.若把物体A轻放到a处，它将被传送带送到c点，且物体A不会脱离传送带．求物体A从a点被传送到c点所用的时间．(已知：sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)图2解析物体A轻放在a点后在摩擦力作用下向右做匀速直线运动直到和传送带速度相等．在这一过程中有a1＝μmgm＝μg.x1＝v22a＝v22μg＝0.8mμmgcos37°＝0.2mg.所以物体A将再次沿传送带做匀加速直线运动，其加速度大小为a2＝gsin37°－μgcos37°＝4m/s2，物体A在传送带bc上所用时间满足bc＝vt3＋12a2t23，代入数据得t3＝1s．(负值舍去)则物体A从a点被传送到c所用时间为t＝t1＋t2＋t3＝2.4s.答案2.4s题型二临界问题例2如图3所示，质量m＝10kg的小球挂在倾角θ＝37°的光滑斜面的固定铁杆上，求：(1)斜面和小球以a1＝g2的加速度向右匀加速运动时，小球对绳的拉力和对斜面的压力分别为多大？(2)当斜面和小球都以a2＝3g的加速度向右匀加速运动时，小球对绳的拉力和对斜面的压力分别为多大？图3解析先求出临界状态时小球的加速度，假设小球刚要离开斜面，这时FN＝0，受力情况如图甲所示，故Fsinθ＝mg(竖直方向)，Fcosθ＝ma0(水平方向)．所以a0＝gcotθ＝43g.当斜面和小球以a1的加速度向右匀加速运动时，由于a1a0，可知这时小球已脱离斜面，所以其受力情况如图丙所示，故F2sinα＝mg(竖直方向)，F2cosα＝ma2(水平方向)．两式平方相加，可得F2＝m2g2＋m2a22＝200N.由牛顿第三定律知：当以加速度a1运动时，小球对绳的拉力为100N，对斜面的压力为50N；当以加速度a2运动时，小球对绳的拉力为200N，对斜面的压力为0.答案(1)100N50N(2)200N0规律总结在应用牛顿运动定律解决动力学问题中，当物体运动的加速度不同时，物体有可能处于不同的状态，特别是题目中出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语时，往往会有临界状态，此时要采用极限分析法，看物体在不同的加速度下运动时，会有哪些现象发生，尽快找出临界点，求出临界条件．即学即练2如图4所示，质量为m＝1kg的物块放在倾角为θ＝37...