高中物理第四章第七节用牛顿运动定律解决问题二课时导学案新人教版必修

第七节用牛顿运动定律解决问题（二）（课时1）
【学习目标】
1、认识物体受力分析的一般顺序。

2、掌握物体受力分析的一般方法。

3、理解共点力作用下物体平衡状态的概念，能推导出共点力作用下物体的平衡条件。

4、会用共点力平衡条件解决有关力的平衡问题。

【自主学习】
受力分析的步骤:（认真阅读，体会）
1、确定研究对象：分析的是研究对象的受力情况。

所以分析出的各力的受力物体必须是研究对象受到的力。

画受力图时，可以用一个点表示物体。

物体受到的各力一般画到同一点。

2、受力分析的顺序（只分析性质力，不分析效果力）
按先找已知力，再找重力，再找接触力（弹力，摩擦力）（以上三种力要根
据力产生的原因、条件、特点进行分析）
3、画出研究对象所受各力的示意图
4、注意事项
（１）不能总认为物体在运动方向上一定受到力的作用。

即在画力时要明确
该力的施力物体是哪一个。

（２）受力分析是分析物体受到的力，不能把研究对象对外界物体施加的力
也画在受力图上。

（３）判断弹力的有无可假设把外界物体移走，通过物体的运动状态是否变化来判断接触面处有没有弹力。

判断静摩擦力的有无及方向可假设接触面光滑，通过物体是否发生相对运动和相对运动的方向来判断静摩擦力的有无和方向。

平衡状态1、物体处于或状态，叫做平衡状态。

2、共点力作用下物体的平衡条件：
由牛顿第二定律知：在共点力作用下物体的平衡条件是 .
【预习自测】
1、试画出A 的受力示意图
2、三物块均静止。

求：A ，B ，C 所受摩擦力的大小和方向。

【课堂探究】
知识点一、物体平衡的两种基本模型 二力平衡条件:等大、反向、共线.
A
B
（A
静止）
α
A
B C
（A 、B 一起匀速向右运动）
研究物体平衡的基本思路和基本方法
（1）转化为二力平衡模型——合成法
三力平衡条件:任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线。

据平行四边形定则作出其中任意两个力的合力来代替这两个力，从而把三力平衡
转化为二力平衡。

这种方法称为合成法。

例1、在倾角 ＝30’的斜面上有一块竖直放置的挡板，在挡板和斜面之间
放有一个重为G＝20N的光滑圆球，如图所示．试求这个球对斜面的压力和对挡板
的压力．
（2）转化为四力平衡模型——分解法
物体受三个共点力平衡时，也可以把其中一个力进行分解(一般采用正交分解法)，从而把三力平衡转化为四力平衡模型。

这种方法称为分解法。

例2．如图所示，重50N的物体在与水平方向成370角的拉力作用下在水平地面上保持静止，F=30N。

试求物体所受的支持力和摩擦力。

（cos370=0.8,sin370=0.6）
F
370
【当堂检测】
如图所示，电灯的重力G＝10N，AO绳与顶板间夹角为45o，BO绳水平，对O
点受力分析并求各力大小？
知识点二：动态平衡问题
例4、重G 的光滑小球静止在固定斜面和竖直挡板之间。

若挡板逆时针缓慢转到水平位置，在该过程中，斜面和挡板对小球的弹力的大小F 1、F 2各如何
变化？
【当堂检测】
如图所示，长为5m 的细绳的两端分别系于竖立在地面上相距为4m 的两杆的顶端A 、B ，绳上挂一个光滑的轻质挂钩，其下连着一个重为12N 的物体，平衡时，问：
①绳中的张力T 为多少?
②A 点向上移动少许，重新平衡后，绳与水平面夹角，绳中张力如何变化?
【达标检测】
1．若一个物体处于平衡状态，则此物体一定是（ ）
A ．静止
B ．匀速直线运动
C ．速度为零
D ．各共点力的合力为零
A
B α
α
F 1
2．大小不同的三个力同时作用在一个小球上，以下各组中可使小球平衡的是（ ） A ．2 N ，3 N ，6 N
B ．1 N ，4 N ，6 N
C ．35 N ，15 N ，25 N
D ．5 N ，15 N ，25 N
3．如图在水平力F 的作用下，重为G 的物体沿竖直墙壁匀速下滑，物体与墙之间的动摩擦因数为μ，物体所受摩擦力大小为 A ．μf
B ．μ（F ＋Ｇ）
C ．μ（F －Ｇ）
D ．Ｇ
4．如图所示，一个重为G 的木箱放在水平地面上，木箱与水平面间的动摩擦
因数为μ，用一个与水平方向成θ角的推力F 推动木箱沿地面做匀速直线运动，则推力的水平分力等于 A ．Fcos θ
B ．μＧ/（cos θ－μsin θ）
C ．μＧ/（1－μtan θ）
D ．Fsin θ
5、体育运动中包含着丰富的力学知识，如图所示，铁柱举起质量80kg 的杠铃，双
臂夹角为120°，g 取10m/s 2
，则铁柱两臂对杠铃的作用力各为（ ）
A ．400N
B ．I600N
C ．1
33
800
N D ．800N
6、如图所示，电灯悬挂于两墙之间，更换绳OA ，使连接点A 向上移，但保持O 点位置不变，则A 点向上移时，绳OA 的拉力（ ） A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.先增大后减小 D.先减小后增大
【课后作业】
1、如图所示，物体重G=100N ，并保持静止．绳子AC 与BC 分别与竖直方向成30°角和60°角，则绳子AC 和BC 的拉力分别为多大?
2、如图所示，质量为m 的木块放在质量为M 、倾角为θ的斜面体上，斜面体放在粗糙的水平地面上，用沿斜面向上的拉力F 拉木块，使木块与斜面体都保持静止，求地面对斜面体的摩擦力和支持力。

高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示,光滑的水平导轨上套有一质量为1kg、可沿杆自由滑动的滑块,滑块下方通过一根长为1m的轻绳悬挂着质量为0.99kg的木块.开始时滑块和木块均静止,现有质量为10g的子弹以500m/s的水平速度击中木块并留在其中(作用时间极短),取重力加速g=10m/s2.下列说法正确的是
A．子弹和木块摆到最高点时速度为零
B．滑块的最大速度为2.5m/s
C．子弹和木块摆起的最大高度为0.625m
D．当子弹和木块摆起高度为0.4m时,滑块的速度为1m/s
2．两木块A.B质量之比为2:1，在水平地面上滑行时与地面间的动摩擦因数相同，则A.B在开始滑行到停止运动的过程中，滑行的时间t A∶t B和距离（）
A．初动能相同时分别为1:，1:2
B．初动能相同时分别为1:4，1:4
C．初动量相同时分别为1:，1:2
D．初动量相同时分别为1:2，1:2
3．如图甲所示，绝缘的水平桌面上放置一金属圆环，在圆环的正上方放置一个螺线管，在螺线管中通入如图乙所示的电流，电流从螺线管a端流入为正。

以下说法正确的是
A．0～1s内圆环面积有扩张的趋势
B．1s末圆环对桌面的压力小于圆环的重力
C．1～2s内和2～3s内圆环中的感应电流方向相反
D．从上往下看，0～2s内圆环中的感应电流先沿顺时针方向、后沿逆时针方向
4．某同学在操场练习投篮，设某次投篮篮球最后正好垂直击中篮板，击中点到篮球脱手点高度大约为0.45 m，同学离篮板的水平距离约为3m，忽略空气阻力的影响（g取10 m/ s2）．则球出手时的速度大约为 ( ) A．14. 21 m/s B．6.25 m/s C．8.16 m/s D．10. 44 m/s
5．如图所示，轻质不可伸长的晾衣绳两端分别固定在竖直杆M、N上的a、b两点，悬挂衣服的衣架钩是光滑的，挂于绳上处于静止状态．如果只人为改变一个条件，当衣架静止时，下列说法正确的是
A．绳的右端上移到b′，绳子拉力越大
B．将杆N向右移一些，绳子拉力变大
C．绳的两端高度差越小，绳子拉力越小
D．若换挂质量更大的衣服，则衣服架悬挂点右移
6．如图所示，在水平天花板的A点处固定一根轻杆a，杆与天花板保持垂直，杆的下端有一个轻滑轮一根细线上端固定在该天花板的B点处，细线跨过滑轮O，下端系一个重为G的物体，BO段细线与天花板的夹角为，系统保持静止，不计一切摩擦，下列说法中正确的是
A．细线BO对天花板的拉力大小是2G
B．a杆对滑轮的作用力大小是
C．a杆对滑轮的作用力大小是G
D．a杆和细线对滑轮的合力大小是G
二、多项选择题
7．下列说法正确的是____________.
A．液体的沸点是液体的饱和蒸气压与外界压强相等时的温度
B．当液体与大气接触时，液体表面分子的势能比液体内部分子的势能要大
C．布朗运动虽不是分子运动，但它证明了组成固定颗粒的分子在做无规则运动
D．第二类永动机不能制成是因为它违反了能量守恒定律
E．热力学第二定律告诉我们一切自发的过程总是沿着分子热运动无序性增大的方向进行
8．如图所示，某次发射同步卫星时，先进入一个近地的圆轨道，然后在P点经极短时间点火变速后进入
椭圆形转移轨道(该椭圆轨道的近地点为近地圆轨道上的P点，远地点为同步轨道上的Q点)，到达远地点时再次经极短时间点火变速后，进入同步轨道．设卫星在近地圆轨道上运行的速率为v1，在P点经极短时间变速后的速率为v2，沿转移轨道刚到达远地点Q时的速率为v3，在Q点经极短时间变速后进入同步轨道后的速率为v4.下列关系正确的是
A．v1<v3 B．v4<v1 C．v3<v4 D．v4<v2
9．如图所示，光滑水平地面上放有截面为圆周的柱状物体A，A与墙面之间放一光滑的圆柱形物体B，对A施加一水平向左的力F，整个装置保持静止．若将A的位置向左移动稍许，整个装置仍保持平衡，则( )
A．水平外力F增大
B．墙对B的作用力减小
C．地面对A的支持力减小
D．B对A的作用力减小
10．如图所示，圆形区域内有垂直纸面向内的匀强磁场，两个质量和电荷量都相同的带电粒子a、b，以
不同的速率对准圆心O沿着AO方向射入磁场，其运动轨迹如图。

若带电粒子只受磁场力的作用，粒子a
在磁场中的运动周期为T a，粒子a在磁场中的运动时间为t a=T a，粒子b在磁场中的运动周期为T b，粒子b在磁场中的运动时间为t=T b，则下列说法正确的是
A．粒子a和粒子b在磁场中运动的周期关系为T a=T b
B．粒子a和粒子b在磁场中运动的周期关系为T a>T b
C．粒子a和粒子b在磁场中运动速度关系v a=v b
D．粒子a和粒子b在磁场中运动速度关系v a=3v b
三、实验题
11．用F=100N的水平恒力拉质量m=20kg的小木箱，使木箱在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动，如图所示。

已知木箱与地面之间的动摩擦因数μ=0.40，取重力加速度g=10m/s2.求：
(1)画出木箱的受力示意图，并求木箱的加速度a的大小；
(2)求木箱从静止开始运动后t=2.0s内通过的位移x的大小;
(3)求从静止开始到木箱运动t=2.0s的过程中，水平恒力F对木箱做的功W.
12．如图所示，弯折成90°角的两根足够长金属导轨平行放置，形成左右两导轨平面，左导轨平面与水平面成，右导轨平面与水平面成37°，两导轨相距L＝0.2m，电阻不计.质量均为m＝0.1kg，电阻均为R＝0.1Ω的金属杆ab、cd与导轨垂直接触形成闭合回路，金属杆与导轨间的动摩擦因数均为
＝0.5，整个装置处于方向平行于左导轨平面且垂直右导轨平面向上的匀强磁场中.现让cd固定不动，将金属棒b由静止释放，当b沿导轨下滑x＝6m时，速度刚好达到稳定，此时，整个回路消耗的电功率为P ＝0.8w，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。

求:
(1)磁感应强度B的大小
(2)ab沿导轨下滑x＝6m的过程中b棒上产生的焦耳热Q
(3)若将ab与cd同时由静止释放，经时间t＝1.5s，cd棒的速度大小为7m/s，则ab棒的速度是多大。

四、解答题
13．如图所示，将小砝码置于桌面上的薄纸板上，用水平向右的拉力将纸板迅速抽出。

若砝码和纸板的质量分别为m1=0.5kg和m2=0.1kg，砝码与纸板间的动摩擦因数μ1=0.2，砝码与桌面、纸板与桌面间的动
摩擦因数均为μ2=0.5。

重力加速度g=10m/s2。

（1）要使纸板相对砝码运动，求所需拉力的大小范围；
（2）若开始时，砝码与纸板左端的距离d=1m，拉力F=4.4N。

为确保砝码不掉下桌面，则开始时纸板左端与桌子右侧距离l至少多大？
14．如图，半径R=0.5m的光滑半圆弧轨道固定在竖直平面内，AB是轨道的竖直直径，轨道下端点B上静止着质量m=2kg的小物块，轨道在B点与倾角θ=30°的传送带(轮子半径很小)上端点相切：电动机带动传送带以v=8m/s的速度逆时针匀速运动，传送带下端点C与水平面CDO平滑连接，B、C间距L=4m；一轻质弹簧的右端固定在O处的挡板上，质量M=10kg的物体靠在弹簧的左端D处。

现将M压缩弹簧一定距离后由静止释放，M在传送带上一直做匀加速直线运动，在轨道上B点M与m正碰(碰撞时间不计)，碰后两物体粘在一起且恰好能沿圆轨道通过A点。

上述过程中，M经C点滑上和经B点离开传送带时，速度大小
不变，方向分别变为沿传送带向上和水平向左。

已知M与传送带间的动摩擦因数为μ=，且m、M均可
视为质点，重力加速度大小g=10m/s2，则：
(1)在圆弧轨道的B点，m、M碰后粘在一起的瞬间对轨道的压力大小；
(2)M在传送带上运动的过程中，求系统由于摩擦产生的热量Q及带动传送带的电动机由于运送M多输出的电能E。

【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 C A D D B C
二、多项选择题
7．ABE
8．BCD
9．BD
10．AC
三、实验题
11．(1), a=1m/s2 (2) (3)W=200J
12．（1）0.5T（2）0.2J（3）2m/s
四、解答题
13．（1）F>4.2N （2）l=2.4m
14．(1)720N (2)180J 480J
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注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，平直木板AB倾斜放置，小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小，先让物块从A由静止开始滑到B，然后将A端着地，抬高B端，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从B由静止开始滑到A。

上述两过程相比较，下列说法中正确的是
A．物块从顶端滑到底端，两过程中物块克服摩擦力做功相同
B．物块从顶端滑到底端，两过程中物块所受摩擦力冲量大小相等
C．物块滑到底端时的速度，前一过程较大
D．物块从顶端滑到底端两过程，前一过程用时较短
2．如图所示，两个宽度均为L的匀强磁场垂直于光滑水平桌面，方向相反，磁感应强度大小相等．高为L上底和下底长度分别为L和2L的等腰梯形金属框水平放置，现使其匀速向右穿过磁场区域，速度垂直梯形底边，从图示位置开始x=0，以逆时针方向为电流的正方向，下列四幅图中能够反映线框中电流Ⅰ随金属框向右移动距离x关系的是( )
A．B．
C．D．
3．2018年1月12日，我国成功发射北斗三号组网卫星。

如图为发射卫星的示意图，先将卫星发射到半径为r1=r的圆轨道上做匀速圆周运动，到A点时使卫星加速进入椭圆轨道，到椭圆轨道的远地点B点时，再次改变卫星的速度，使卫星进入半径为r2=2r的圆轨道做匀速圆周运动。

.已知卫星在椭圆轨道时距地心的距离与速度的乘积为定值，卫星在椭圆轨道上A点时的速度为v，卫星的质量为m，地球质量为M，引力常量为G，则发动机在A点对卫星做的功与在B点对卫星做的功之差为(不计卫星的质量变化)
A． B．
C． D．
4．关于摩擦力的说法正确的是（）
A．受静摩擦力的物体一定处于静止状态
B．受滑动摩擦力的物体一定处于运动状态
C．两个物体间静摩擦力的大小跟它们接触面间的压力成正比
D．滑动摩擦力的方向总是沿着接触面，并且跟物体的相对运动方向相反
5．如图所示，质量为m 的物块悬挂在绳PA 和PB 的结点上，PA 偏离竖直方向θ=30°角，PB在水平方向，且连在质量为M的木块上，木块静止于倾角也为θ=30°的斜面上，则
A．细绳PB的拉力大小为mg
B．细绳PA 的拉力大小为2mg
C．木块所受斜面的摩擦力大小为（M+m）g
D．木块所受斜面的弹力大小为Mg
6．质谱仪是测带电粒子的质量和分析同位素的一种仪器，它的工作原理是带电粒子（不计重力）经同一电场加速后；垂直进入同一匀强磁场做圆周运动，然后利用相关规律计算出带电粒子质量，其工作原理如图所示，虚线为离子运动轨迹，由图可知
A．此粒子带负电
B．下极板S2比上极扳S1电势髙
C．若只增大加速电压U的值，则半径r变大
D．若只增大入射粒子的质量，则半径r变小
二、多项选择题
7．在水平桌面上方有三个金属小球a、b、c，离桌面高度之比h1∶h2∶h3＝3∶2∶1。

若按先后依次静止释放a、b、c，三球刚好同时落到桌面上，不计空气阻力，则
A．三者到达桌面时的速度之比是∶∶1
B．三者分别释放后运动到桌面的平均速度之比是∶∶1
C．b与a开始下落的时间差小于c与b开始下落的时间差
D．b与a开始下落的时间差大于c与b开始下落的时间差
8．如图所示，在光滑水平桌面上有一个质量为m的质点，在沿平行于桌面方向的恒定外力F作用下，以初速度v0从A点开始做曲线运动，图中曲线是质点的运动轨迹。

已知在t s末质点的速度达到最小值v，到达B点时的速度方向与初速度v0的方向垂直，则
A．恒定外力F的方向与初速度的反方向成θ角指向曲线内侧，且
B．质点所受合外力的大小为
C．质点到达B点时的速度大小为
D．t s内恒力F做功为
9．天文兴趣小组通过查找资料得知：深太空中的某星球，质量是地球质量的2倍，半径是地球半径的，下列判断正确的是( )
A．该星球的同步卫星的周期一定小于地球同步卫星的周期
B．在该星球表面与在地球表面上分别以相同速率竖直向上抛出一小球，小球在该星球表面上升的最大高
度是地球表面上升的最大高度的
C．该星球上的第一宇宙速度是地球上的第一宇宙速度的2倍
D．绕该星球的人造卫星和以相同轨道半径绕地球的人造卫星运行速度的大小相等
10．新华中学高三物理兴趣小组用实验探究光的色散规律，他们将半圆形玻璃砖放在竖直面内，在其左方竖直放置一个很大的光屏P，让一复色光束SA射向玻璃砖的圆心O后，有两束单色光a和b射向光屏P，如图所示。

他们根据实验现象提出了以下四个猜想，你认为正确的是
A．单色光a的波长大于单色光b的波长
B．单色光a的频率大于单色光b的频率
C．若用b光照射锌板发生了光电效应，则a光照射锌板也能发生光电效应
D．当光束SA绕圆心O逆时针转动过程中，在光屏P上最早消失的是b光
三、实验题
11．如图所示，MN、PQ为平行光滑导轨，其电阻忽略不计，与地面成角固定．N、Q间接一电阻=10Ω，M、P端与电池组和开关组成回路，电动势E=6V，内阻r=1.0Ω，导轨区域加有与两导轨所在平面垂直的匀强磁场．现将一条质量m=10g，电阻R=10Ω的金属导线ab置于导轨上，并保持导线水平．已知导轨间距L=0.1m，当开关S接通后导线ab恰静止不动．(取g=10m/s2)
(1)试计算磁感应强度大小。

(2)若某时刻将开关S断开，求导线ab能达到的最大速度。

（设导轨足够长）
12．图(a)为某同学测量一节干电池的电动势和内电阻的电路图，其中虚线框内是用亳安表改装成双量程电流表的改装电路。

(1)已知毫安表表头的内阻为10Ω，满偏电流为100mA；R1和R2为固定电阻，阻值分别为R1=0.5Ω，R2=2.0Ω；由此可知，若使用a和b两个接线柱，电表的量程为__________A；若使用a和c两个接线柱，电表的量程为__________A；
(2)电压表有两种规格，V1(量程1.5V，内阻约为2kΩ)和V2(量程3V，内阻约为4kΩ)；滑动变阻器有两种规格，最大阻值分别为20Ω和500Ω。

则电压表应选用__________(填“V1”或“V2”)，R应选用最大阻值为__________Ω的滑动变阻器。

(3)实验步骤如下：
①开关S2拨向b，将滑动变阻器R的滑动片移到__________端(选填“左”或“右”)，闭合开关S1；
②多次调节滑动变阻器的滑动片，记下电压表的示数U和毫安表的示数I。

③以U为纵坐标，I为横坐标，作U-I图线(用直线拟合)，如图(b)所示；
④根据图线求得电源的电动势E=__________V(结果保留三位有效数字)，内阻r=__________(结果保留两位有效数字)。

四、解答题
13．如图所示，水平轨道与竖直平面内的圆弧轨道平滑连接后固定在水平地面上，圆弧轨道B端的切线沿水平方向。

质量m=1.0kg的滑块（可视为质点）在水平恒力F=10.0N的作用下，从A点由静止开始运动，当滑块运动的位移x=0.50m时撤去力F。

已知A、B之间的距离x0=1.0m，滑块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.10，取g=10m/s2。

求：
（1）在撤去力F时，滑块的速度大小；
（2）滑块通过B点时的动能；
（3）滑块通过B点后，能沿圆弧轨道上升的最大高度h=0.35m，求滑块沿圆弧轨道上升过程中克服摩擦力做的功。

14．一小孩荡秋千，已知小孩的质量为40kg，秋千底板质量为20kg，每根系秋千的绳子长为4m，每根绳能承受的最大张力是450N。

如右图，当秋千底板摆到最低点时，速度为3m/s。

（g=10m/s2，小孩当作质点处理，绳的质量不计）
(1)在最低点时，小孩对底座的压力是多少？每根绳子受到拉力T是多少？
(2)为了安全小孩摆起的高度（相对最低点）不能超过多少米？
【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 A C D D C C
二、多项选择题
7．ABC
8．ABC
9．BC
10．AD
三、实验题
11．（1）1T；（2）100m/s
12．5 2.5 V1 20 右 1.48 0.45
四、解答题
13．（1）3．0m/s；（2）4．0J；（3）0．50J。

14．（1）490N；367.5N（2）1m。