专题11 牛顿第二定律（讲）-2019年高考物理一轮复习讲练测

专题11 牛顿第二定律（讲）-2019年高考物理一轮复习讲练测

‎ ‎ 第三章 牛顿运动定律 ‎1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题；理解超重和失重现象，掌握牛顿第二定律的验证方法和原理．‎ ‎2．高考命题中有关本章内容的题型有选择题、计算题．高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系．‎ ‎3．本章是中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，仍将为高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高.‎ 第11讲 牛顿第二定律 ‎1.理解牛顿第二定律的内容、表达式及性质.‎ ‎2.应用牛顿第二定律解决瞬时问题和两类动力学问题．‎ ‎1．内容：物体加速度的大小跟它所受到的作用力成正比，跟它的质量成反比．加速度的方向与作用力的方向相同．‎ ‎2．表达式：F＝ma，F与a具有瞬时对应关系．‎ ‎3．力学单位制 ‎(1)单位制由基本单位和导出单位共同组成．‎ ‎(2)力学单位制中的基本单位有质量(kg)、长度(m)和时间(s)．‎ ‎(3)导出单位有N、m/s、m/s2等．‎ 考点一 用牛顿第二定律分析瞬时加速度 ‎★重点归纳★‎ ‎1.分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是明确该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，此类问题应注意以下几种模型：‎ 特性 模型 受外力时 的形变量 力能 否突变 产生拉力 或支持力 质量 内部 弹力 轻绳 微小不计 能 只有拉力 没有支持力 不计 处 处 相 等 橡皮绳 较大 不能 只有拉力 没有支持力 轻弹簧 较大 不能 既可有拉力 也可有支持力 轻杆 微小不计 能 既可有拉力 也可有支持力 ‎2.在求解瞬时加速度问题时应注意：‎ ‎(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析．‎ ‎(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变．‎ ‎★典型案例★如图所示，细绳一端系在小球O上，另一端固定在天花板上A点，轻质弹簧一端与小球连接，另一端固定在竖直墙上B点，小球处于静止状态。将细绳烧断的瞬间，小球的加速度方向（ ）‎ A． 沿BO方向 B． 沿OB方向 C． 竖直向下 D． 沿AO方向 ‎【答案】 D ‎【解析】小球平衡时，对小球受力分析，重力，弹簧弹力，绳的拉力，当细绳烧断的瞬间，绳的拉力变为零，重力，弹力不变，所以重力与弹力的合力与绳的拉力等大反向，故D正确。‎ 点晴：解决本题关键理解弹簧弹力属于渐变，即在发生某一变化时，弹力瞬间不变。‎ ‎★针对练习1★如图所示，一根轻质弹簧上端固定，下端挂一质量为0.3kg的平盘.盘中有一物体，质量为1.7kg。当盘静止时，弹簧的长度比其自然长度伸长了4cm，今向下拉盘使弹簧再伸长2cm后停止，然后松手放开。设弹簧总处在弹性限度以内(g取10m/s2)，则刚松开手时盘对物体的支持力等于（ ）‎ A． 8.5N B． 10N C． 25.5N D． 30N ‎【答案】 C 点晴：解决本题关键把平盘和物体看成一个整体， 由牛顿第二定律求出松开手时的瞬时加速度，再对物体受力分析，牛顿第二定律求出此时的支持力。‎ ‎★针对练习2★如图所示，光滑的斜面上有A、B两个小球，A球的质量为2m,B球的质量为m,两球之间栓接有轻弹簧，A球与挡板接触但没有作用力，B球通过轻质细线与斜面顶端的固定挡板相连，整个装置处于静止状态。斜面的倾角为30°,重力加速度为g,在剪断细线的瞬间，下列说法正确的是（）‎ A． 弹簧弹力变小 B． 挡板对A的弹力为1.5mg C． A球一定处于超重状态 D． B球的加速度大小为1.5g ‎【答案】 D 考点二 动力学两类基本问题 ‎1.求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：‎ ‎2.分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁——加速度．‎ ‎3.解答动力学两类问题的基本程序 ‎(1)明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程．‎ ‎(2)根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行分析，并画出示意图，图中应注明力、速度、加速度的符号和方向，对每一个力都明确其施力物体和受力物体，以免分析受力时有所遗漏或无中生有．‎ ‎(3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示相应物理量的符号进行运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果．‎ ‎★重点归纳★‎ ‎1．用整体法、隔离法巧解动力学问题 ‎（1）整体法、隔离法 当问题涉及几个物体时，我们常常将这几个物体“隔离”开来，对它们分别进行受力分析，根据其运动状态，应用牛顿第二定律或平衡条件列式求解．特别是问题涉及物体间的相互作用时，隔离法是一种有效的解题方法．而将相互作用的两个或两个以上的物体看成一个整体(系统)作为研究对象，去寻找未知量与已知量之间的关系的方法称为整体法．‎ ‎（2）选用整体法和隔离法的策略 ‎①当各物体的运动状态相同时，宜选用整体法；当各物体的运动状态不同时，宜选用隔离法；②对较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替应用整体法与隔离法才能求解．‎ ‎(3)整体法与隔离法常涉及的问题类型 ‎①涉及滑轮的问题：若要求绳的拉力，一般都采用隔离法．‎ ‎②水平面上的连接体问题：这类问题一般是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度．解题时，一般采用先整体、后隔离的方法；建立直角坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度．‎ ‎③斜面体与物体组成的连接体的问题：当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，解题时一般采用隔离法分析．‎ ‎（4）解决这类问题的关键 正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，并分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解．‎ ‎2．用分解加速度法巧解动力学问题 因牛顿第二定律中F＝ma指出力和加速度永远存在瞬间对应关系，所以在用牛顿第二定律求解动力学问题时，有时不去分解力，而是分解加速度，尤其是当存在斜面体这一物理模型且斜面体又处于加速状态时，往往此方法能起到事半功倍的效果．‎ ‎★典型案例★如图所示，质量为2kg的金属块放在水平地面上，在大小为20N、方向与水平方向成37°角的斜向上拉力F作用下，从静止开始做匀加速直线运动．已知金属块与地面间的动摩擦因数μ=0.5，力F持续作用2s后撤去。（sin37°=0.6，cos37°=0.8，重力加速度g取10m/s2）．求：‎ ‎（1）撤去F瞬间，金属块的速度为多大？‎ ‎（2）金属块在地面上总共滑行了多远？‎ ‎【答案】 26.4m 得：Fcos37°-μ（mg-Fsin37°）=ma1‎ 解得a1=6m/s2‎ 则撤去外力时速度为：v1=at=12m/s ‎（2）撤去外力前的位移为：‎ 撤去力F后物体的加速度a2=μg=5m/s2‎ 由 带入数据解得x2=14.4m 金属块在地面上总共滑行了x=x1+x2=26.4m 点睛：本题主要考查了牛顿第二定律和运动学公式，关键是多次根据牛顿第二定律列求解加速度，然后根据运动学公式列式求解。‎ ‎★针对练习1★如图所示，用一辆货车运输一超长木板，先在货车上固定一“┘”型货架。再将木板放置在货架上，货架与水平面的夹角θ=10°，木板与货架之间的动摩擦因数μ=0.2，为了保证运输安全，货车在运输过程中刹车时，其加速度的最大值约为(g=10m/s²，sin 10°≈0.17，cos 10°≈0.98)‎ A． 2.2 m/s² B． 3.9 m/s² C． 4.6 m/s² D． 5.7 m/s²‎ ‎【答案】 B ‎【解析】当货车刹车达最大加速度时，木板即将上滑，受力分析如图所示 ‎★针对练习2★如图所示是采用动力学方法测量空间站质量的原理图，若已知飞船质量为，其推进器的平均推力为F。在飞船与空间站对接后，在推进器工作时测出飞船和空间站一起运动的加速度为a ‎，则空间站的质量为 A． B． C． D． ‎ ‎【答案】 B ‎【点睛】通过牛顿第二定律，根据整体法求出整体的质量，从而求出空间站的质量。‎ ‎ ‎