2011年高考物理熱點(diǎn) 牛頓第二定律的典型應(yīng)用

1、2011年高考物理熱點(diǎn)：牛頓第二定律的典型應(yīng)用連接體問題、超重與失重牛頓第二定律的地位不用多說了，一定是高考必考內(nèi)容，可能出現(xiàn)在一道選擇題或第一道計(jì)算題中. 那么，會以何種方式來考查牛頓第二定律的應(yīng)用呢？最大的可能一定是連接體問題和超重失重現(xiàn)象！所謂的“連接體”問題，就是在一道題中出現(xiàn)兩個或兩個以上相關(guān)聯(lián)的物體，研究它們的運(yùn)動與力的關(guān)系. 實(shí)際上在物體的平衡問題中我們已經(jīng)遇到了不少，只是平衡問題中的物體是沒有加速度的，而在“連接體”問題中，有的物體具有加速度，所以求解的時候必須用到牛頓第二定律. 可見，牛頓第二定律是用來解決“非平衡問題”的！而處理“非平衡問題”的程序與解決平衡問題時的程序并無

2、太大的區(qū)別：確定研究對象受力分析（整體或隔離，或整體隔離結(jié)合使用）力的合成或分解（常用正交分解法）列方程求解（平衡問題列平衡方程，“非平衡問題”列動力學(xué)方程，即牛頓第二定律方程）先整體分析加速度，后隔離分析各物體之間的相互作用力是解決連接體問題的最常用思維模式，你掌握了嗎？千萬要記?。赫w法只能分析“整體”外面其它物體對“整體”的作用力，不能分析“整體”內(nèi)部各物體間的相互作用力；如果要分析“整體”內(nèi)部的相互作用力，一定要用隔離法！強(qiáng)調(diào)這一點(diǎn)，只是想告訴大家，任何情況下，一定要明確研究對象！這是進(jìn)行正確受力分析的根本！解題范例：例題如圖33，在傾角為a的固定光滑、斜面上，有一用繩子拴著的長木板，

3、木板上站著一只貓已知木板的質(zhì)量是貓的質(zhì)量的2倍當(dāng)繩子突然斷開時，貓立即沿著板向上跑，以保持其相對斜面的位置不變，則此時木板沿斜面下滑的加速度為 ( )Agsin/2 Bgsin C3gsin/2 D2gsin解析：當(dāng)繩子突然斷開，貓保持其相對斜面的位置不變，即相對地面位置不變，貓可視為靜止?fàn)顟B(tài)，木板沿斜面下滑，取貓和木板整體為研究對象，如圖331進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得3mgsin=2ma，agsin，所以C選項(xiàng)正確此解法運(yùn)用了牛頓第二定律在整體法中的表達(dá)形式：當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)各物體加速度不同時，可以整體分析系統(tǒng)的合外力（不能分析系統(tǒng)內(nèi)力，即系統(tǒng)內(nèi)部各物體之間的相互作用力），隔離分析系統(tǒng)內(nèi)各物體

4、的加速度，然后按照上面牛頓第二定律的表達(dá)式列方程求解！這是一個解決動力學(xué)問題的絕妙方法，好好的體會和掌握它吧！此題也可以用常規(guī)方法求解，分別隔離貓和板進(jìn)行受力分析，如圖所示，貓相對于地面位置不變，其加速度為0，所以貓的合外力為0，有：fmgsin，Nmgcos；板沿斜面向下滑動，由牛頓第二定律，有f+2mgsin2ma, 又ffmgsin，所以agsin例題2 跨過定滑輪的繩的一端掛一吊板，另一端被吊板上的人拉住，如圖37所示. 已知人的質(zhì)量為70kg，吊板的質(zhì)量為10kg，繩及定滑輪的質(zhì)量、滑輪的摩擦均可不計(jì)取重力加速度glOm/s2當(dāng)人以440 N的力拉繩時，人與吊板的加速度a和人對吊板的

5、壓力F分別為( )Aa1.0m/s，F(xiàn)=260N Ba1.0m/s，F(xiàn)=330NCa3.0m/s，F(xiàn)=110N Da3.0m/s，F(xiàn)=50N解析：將人與吊板整體考慮，受力分析如圖所示，據(jù)牛頓第二定律：2T-(m人+m板)g(m人+m板)，代人數(shù)據(jù)得1.0 ms2，選項(xiàng)C、D被排除用隔離法研究人向上運(yùn)動，設(shè)吊板對人的支持力為N，則TN m人gm人，得N330N；據(jù)牛頓第三定律，人對吊板的壓力NN330N，選項(xiàng)B正確領(lǐng)悟：這是“先整體后隔離”思維模式的典型例子，整體分析的時候不考慮人和板之間的相互作用力，根據(jù)輕繩模型的特點(diǎn)：繩內(nèi)張力處處相等，可知兩段繩索對“整體”的拉力相等；求人對板的壓力時，必須

6、用隔離法“隔離”人或“隔離”板進(jìn)行分析.例題3 如圖所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一輕彈簧上端固定在框架上，下端固定一個質(zhì)量為m的小球，小球上下振動時框架始終沒有跳起，當(dāng)框架對地面壓力為零的瞬間，小球的加速大小為（ ）Ag B（M-m）g/m CMg/m D（Mm）g/m 解析：此題是瞬間加速度的計(jì)算問題，關(guān)鍵是做好在這個“瞬間”研究對象受力情況的分析，然后運(yùn)用牛頓第二定律列式求解. 分別隔離小球和框架進(jìn)行受力分析，如圖所示，此“瞬間”框架對地面的壓力為0,根據(jù)牛頓第三定律，地面對框架的支持力為0,故框架除了受到重力外，還應(yīng)該受到彈簧提供的支持力！于是彈簧對小球的彈力應(yīng)該是豎直向下的，如

7、圖所示，根據(jù)物體的平衡條件和牛頓第二定律，有NMg，Nmgma，所以a（Mm）g/m.領(lǐng)悟：受力分析的成敗就是解決動力學(xué)問題的成敗，所以受力分析一定要過關(guān)，要能夠在任何情況下（“情況”指：靜止或勻速，勻變速直線運(yùn)動，勻速圓周運(yùn)動，簡諧運(yùn)動等運(yùn)動狀態(tài)，即研究對象總是處于我們熟悉的運(yùn)動模型中，于是掌握各種運(yùn)動模型中物體受力特點(diǎn)是做好受力分析的必要條件！例如：勻速圓周運(yùn)動需要向心力，簡諧運(yùn)動需要回復(fù)力.）把一個物體（即研究對象）的受力情況分析清楚！例題41如圖3-l，一個盛水的容器底都有一小孔靜止時用手指堵住小孔不讓它漏水，假設(shè)容器在下述幾種運(yùn)動過程中始終保持平衡，且忽略空氣阻力，則( )A容器自由

8、下落時，小孔向下漏水B將容器豎直向上拋出，容器向上運(yùn)動時，小孔向下漏水；容器向下運(yùn)動時，小孔不向下漏水 C將容器水平拋出，容器在運(yùn)動中小孔向下漏水D將容器斜向上拋出，容器在運(yùn)動中小孔不向下漏水解析：容器拋出后，容器及其中的水均做加速度為g的勻變速運(yùn)動，容器中的水處于失重狀態(tài)，水對容器的壓強(qiáng)為零，無論如何拋出，水都不會流出故D項(xiàng)正確領(lǐng)悟：本題考查對超重失重現(xiàn)象的理解，關(guān)鍵在于判斷物體在豎直方向上是否具有加速度，然后根據(jù)“同失反超”確定失重還是超重！無論以何種方式拋出，容器和水拋出后都只受到重力的作用，都有豎直向下的加速度，都處于完全失重狀態(tài).超重、失重現(xiàn)象的解釋，實(shí)際上就是牛頓第二定律的應(yīng)用！關(guān)

9、鍵：做好受力分析！例題5 一中學(xué)生為即將發(fā)射的“神州七號”載人飛船設(shè)計(jì)了一個可測定豎直方向加速度的裝置，其原理可簡化如圖，連接在豎直彈簧上的重物與滑動變阻器的滑動頭連接，該裝置在地面上靜止時其電壓表的指針指在表盤中央的零刻度處，在零刻度的兩側(cè)分別標(biāo)上對應(yīng)的正、負(fù)加速度值. 關(guān)于這個裝置在“神州七號”載人飛船發(fā)射、運(yùn)行和回收過程中示數(shù)的判斷正確的是（ ）A飛船在豎直加速升空的過程中，如果電壓表的示數(shù)為正，則飛船在豎直減速返回地面的過程中，電壓表的示數(shù)仍為正B飛船在豎直加速升空的過程中，如果電壓表的示數(shù)為正，則飛船在豎直減速返回地面的過程中，電壓表的示數(shù)為負(fù)C飛船在圓軌道上運(yùn)行時，電壓表的示數(shù)為零

10、D飛船在圓軌道上運(yùn)行時，電壓表示數(shù)所對應(yīng)的加速度應(yīng)約為9.8m/s2解析：依題意，當(dāng)重物的重力等于彈簧的彈力時，電壓表的示數(shù)為零，飛船加速運(yùn)動的過程中，重物也隨之加速，則重物的和外力不為零，即當(dāng)重物合外力不為零時，電壓表有示數(shù)！飛船在豎直加速升空的過程中，彈簧上的重物與飛船有同樣的加速度，對重物受力分析，如圖所示，由牛頓第二定律，有：Nmgma，a豎直向上；若飛船在豎直方向上減速返回地面，則飛船的加速度方向仍是豎直向上的，故A選項(xiàng)的說法正確！當(dāng)飛船在軌道上運(yùn)動的時候，飛船處于完全失重狀態(tài)，則彈簧對重物的彈力為零，地球?qū)χ匚锏娜f有引力產(chǎn)生一個使重物與飛船一起作圓周運(yùn)動的向心加速度，當(dāng)取重物受到的

11、萬有引力近似等于重物的重力時（當(dāng)忽略地球的自轉(zhuǎn)時，可以認(rèn)為地球表面附近物體的重力與萬有引力近似相等），a向g.，故D選項(xiàng)正確.針對性訓(xùn)練1如圖325所示，一質(zhì)量為M的楔形木塊放在水平桌面上，它的頂角為90°，兩底角為和；a、b為兩個位于斜面上質(zhì)量均為m的小木塊已知所有接觸面都是光滑的現(xiàn)發(fā)現(xiàn)a、b沿斜面下滑，而楔形木塊靜止不動，這時楔形木塊對水平桌面的壓力等于 ( ) AMgmg BMg2mg CMgmg（sinsin） DMgmg（coscos）2一質(zhì)量為m的人站在電梯中，電梯加速上升，加速度大小為g/3，g為重力加速度. 人對電梯底部的壓力 為Amg/3 B2mg Cmg D4mg

12、/33如圖所示，一物塊位于光滑水平桌面上，用一大小為F、方向如圖所示的力去推它，使它以加速度.向右運(yùn)動.若保持力的方向不變而增大力的大小，則( )Aa變大 Ba不變 Ca變小D因?yàn)槲飰K的質(zhì)量未知，故不能確定a變化的趨勢4疊放在一起的A、B兩物體在水平力F的作用下，沿水平面以某一速度勻速運(yùn)動，現(xiàn)突然將作用在B上的力F改為作用在A上，并保持大小和方向不變，如圖所示，則關(guān)于A、B的運(yùn)動狀態(tài)可能為A一起勻速運(yùn)動 B一起加速運(yùn)動 CA加速，B減速 DA加速，B勻速5如圖所示，質(zhì)量為m、M的A、B兩個物體靜止疊放在水平面上，已知A、B間動摩擦因數(shù)為1，B和水平面間的動摩擦因數(shù)為2. 現(xiàn)給A物體施加一恒定作

13、用力F，使其向右運(yùn)動，B保持靜止. 下列說法可能正確的是（ ）AB受到水平面的摩擦力大小為2(m+M)gBA受到的摩擦力大小等于FC將作用力F增大，則B將向右運(yùn)動D無論作用力F多大，B將始終保持靜止?fàn)顟B(tài)6質(zhì)量為m的小物塊在沿斜面方向的輕彈簧的拉動下，以gsin的加速度沿斜面加速上升，斜面的傾角為，不計(jì)摩擦阻力，則彈簧的拉力為( )A0 BmgsinC2mgsin Dmg+mgsin7如圖所示，位手光滑固定斜面上的小物塊P受到一水平向右的推力F的作用. 已知物塊P沿斜面加速下滑. 現(xiàn)保持F的方向不變，使其減小，則加速度（ ）A一定變小 B一定變大 C一定不變D可能變小，可能變大，也可能不變8科學(xué)

14、家曾在“和平號”空間站上做了許多科學(xué)實(shí)驗(yàn)和測量，在下列測量中能夠完成的是( )A用彈簧秤測拉力 B用溫度計(jì)測溫度C用天平測質(zhì)量 D用擺鐘測時間9如圖所示，光滑固定斜面C傾角為，質(zhì)量均為m的A、B一起以某一初速靠慣性沿斜面向上做勻減速運(yùn)動，已知A上表面是水平的( )AA受到B的摩擦力水平向右 BA受到B的摩擦力水平向左CA、B之間的摩擦力為零 DA、B之間的摩擦力為mgsincos10在蹦床運(yùn)動中，某運(yùn)動員從高處落到蹦床后又被蹦床彈回，圖中的圖像為幾位旁觀者描繪的運(yùn)動員的加速度隨時間變化的圖像，正確的是（）11如圖所示，A、B兩條直線是在A、B兩地分別用豎直向上的力F拉質(zhì)量分別為mA和mB的兩個物體得出的加速度a與力F之間的關(guān)系圖線，分析圖線可知下列說法中正確的是（ ）A比較兩地的重力加速度gA=gB B比較兩物體的質(zhì)量有mA<m