人教版物理高三牛頓第二定律的基本應(yīng)用專(zhuān)題

1、輔導(dǎo)講義一致.當(dāng)物體所受合外力發(fā)生突變時(shí)，加速度也隨著發(fā)生突變，而物體運(yùn)動(dòng)的速度不能發(fā)生突變.2.輕繩、輕桿和輕彈簧(橡皮條)的區(qū)別(1)輕繩和輕桿：剪斷輕繩或輕桿斷開(kāi)后，原有的彈力將突變?yōu)?.(2)輕彈簧和橡皮條：當(dāng)輕彈簧和橡皮條兩端與其他物體連接時(shí)，輕彈簧或橡皮條的彈力不能發(fā)生突變.二、超重和失重1 .超重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象.(2)產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度.2 .失重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象.(2)產(chǎn)生條件：物體具有向下的加速度.3 .完全失重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)ωQ直

2、懸掛物的拉力)等于0的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象.(2)產(chǎn)生條件：物體的加速度a=g,方向豎直向下.4 .實(shí)重和視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).(2)視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時(shí)，物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的重力.此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)或臺(tái)秤的示數(shù)即為視重.三、動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題1 .由物體的受力情況求解運(yùn)動(dòng)情況的基本思路先求出幾個(gè)力的合力，由牛頓第二定律(F合=ma)求出加速度,再由運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式求出速度或位移.2 .由物體的運(yùn)動(dòng)情況求解受力情況的基本思路已知加速度或根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出加速度由牛頓第二定律求出合力，從而確定未知力.3 .應(yīng)用牛

3、頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，受力分析和運(yùn)動(dòng)分析是關(guān)鍵，加速度是解決此類(lèi)問(wèn)題的紐帶，分析流程如下：受力情況F合小加速度a運(yùn)？|運(yùn)動(dòng)，f#況v、x、t公式！易錯(cuò)分析如圖1,A、B、C三個(gè)小球質(zhì)量均為m,A、B之間用一根沒(méi)有彈性的輕質(zhì)細(xì)繩連在一起，B、C之間用輕彈簧拴接，整個(gè)系統(tǒng)用細(xì)線懸掛在天花板上并且處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將A上面的細(xì)線剪斷，使A的上端失去拉力，則在剪斷細(xì)線的瞬間，A、B、C三個(gè)小球的加速度分別是(重力加速度為g)()圖1A. 1.5g,1.5g,0B. g,2g,0C. g,g,gD. g,g,0答案A解析剪斷細(xì)線前，由平衡條件可知，A上端的細(xì)線的拉力為3mg,A、B之間細(xì)繩的拉力為2m

4、g,輕彈簧的拉力為mg.在剪斷A上面的細(xì)線的瞬間，輕彈簧中拉力不變，小球C所受合外力為零，所以C的加速度為零；A、B小球被細(xì)繩拴在一起，整體受到二者重力和輕弓t簧向下的拉力，由牛頓第二定律得3mg=2ma,解得a=1.5g,選項(xiàng)A正確.1.如圖3所示，質(zhì)量均為m的木塊A和B用一輕彈簧相連，豎直放在光滑的水平面上，木塊A上放有質(zhì)量為2m的木塊C,三者均處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將木塊C迅速移開(kāi)，若重力加速度為g,則在木塊C移開(kāi)的瞬間（）圖3A.彈簧的形變量不改變B.彈簧的彈力大小為mgC.木塊A的加速度大小為2gD.木塊B對(duì)水平面的壓力大小迅速變?yōu)?mg答案AC解析由于彈簧彈力不能突變，所以撤去C的瞬間，

5、彈簧的形變量不變，故A正確；開(kāi)始整體處于平衡狀態(tài)，彈簧的彈力等于A和C的重力，即F=3mg,撤去C的瞬間，彈簧的形變量不變，即彈簧的彈力不變，仍為3mg,故B錯(cuò)誤；撤去C瞬間，彈簧彈力不變，A受到的合外力大小等于C的重力，對(duì)木塊A,由牛頓第二定律得：2mg=ma,解得：a=2g,方向豎直向上，故C正確；撤去C的瞬間，彈簧的彈力不變，仍為3mg,對(duì)B,由平衡條件得：3mg+mg=FN,解得：FN=4mg,故由牛頓第三定律可知，木塊B對(duì)水平面的壓力大小為4mg,故D錯(cuò)誤.2.如圖4所示，在傾角為0=30。的光滑固定斜面上，物塊A、B質(zhì)量土勻?yàn)閙.物塊A靜止在輕彈簧上端，物塊B用細(xì)線與斜面頂端相連，

6、A、B靠在一起，但A、B之間無(wú)彈力.已知重力加速度為g,某時(shí)刻將細(xì)線剪斷，下列說(shuō)法正確的是（）A.細(xì)線剪斷前，彈簧的彈力為mgB.細(xì)線剪斷前，細(xì)線的拉力為mgC.細(xì)線剪斷瞬間，彈簧的彈力發(fā)生變化D.細(xì)線剪斷瞬間，物塊B的加速度大小為14g答案D解析細(xì)線剪斷前，由于A、B之間無(wú)彈力，對(duì)A分析可以得到彈簧的彈力：F=mgsin仁12mg,對(duì)B分析可以得到1Ft=mgsin0=mg,故A、B錯(cuò)反；細(xì)線男斷瞬間，彈黃的彈力不變，故C錯(cuò)灰；細(xì)線剪斷瞬間，對(duì)A、B系統(tǒng)，加速度大?。篴=2mgsin0F1,人=4g,故d正確.2m3.如圖7,別為（跳高運(yùn)動(dòng)員起跳后向上運(yùn)動(dòng)，越過(guò)橫桿后開(kāi)始向下運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)員越

7、過(guò)橫桿前、后在空中所處的狀態(tài)分圖7A.失重、失重B,超重、超重C.失重、超重D,超重、失重答案A解析運(yùn)動(dòng)員在空中運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，加速度總是豎直向下的，則運(yùn)動(dòng)員越過(guò)橫桿前、后在空中所處的狀態(tài)都是失重狀態(tài)，故選A.4 .如圖8所示，固定在水平面上的斜面體C上放有一個(gè)斜劈A,A的上表面水平且放有物塊B.若A、B運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終保持相對(duì)靜止.以下說(shuō)法正確的是（）圖8A.若C斜面光滑，A和B由靜止釋放，在向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，B物塊可能只受兩個(gè)力作用B處于超重狀態(tài)B受水平向左的摩擦力B處于超重狀態(tài)B.若C斜面光滑，A和B以一定的初速度沿斜面減速上滑，則C.若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面減速上滑，則D.若C斜

8、面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面加速下滑，則答案C解析若C斜面光滑，A和B由靜止釋放，在向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，整體加速度方向沿斜面向下，如圖所示,可知，B受到重力、支持力和水平向左的摩擦力共三個(gè)力作用，故選項(xiàng)A錯(cuò)誤；若C斜面光滑，A和B以一定的初速度沿斜面減速上滑，則整體加速度方向如圖所示，此時(shí)B具有豎直向下的分加速度，即處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面減速上滑，則整體加速度方向如圖所示，由于B具有水平向左的分加速度，則根據(jù)牛頓第二定律可知B受水平向左的摩擦力，故選項(xiàng)C正確；若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面加速下滑，則整體加速度方向如圖所示，此時(shí)B具有豎直向

9、下的分加速度，即處于失重狀態(tài)，故選項(xiàng)D錯(cuò)誤.5 .如圖9,質(zhì)量為m=1kg、大小不計(jì)的物塊，在水平桌面上向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)O點(diǎn)時(shí)速度大小為v=4m/s,對(duì)此物塊施加大小為F=6N、方向向左的恒力，一段時(shí)間后撤去該力，物塊剛好能回到O點(diǎn)，已知物塊與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為產(chǎn)0.2,重力加速度g=10m/s2,求：-圖9(1)此過(guò)程中物塊到O點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離；(2)撤去F時(shí)物塊到O點(diǎn)的距離.答案(1)1m(2)2m3解析(1)物塊向右運(yùn)動(dòng)時(shí)：F+mg=ma1解得a=8m/s2由v2=2a1x1可彳導(dǎo)xi=1m(2)物塊向左運(yùn)動(dòng)時(shí)，先做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a2,后做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度大小為a3,則有:Fmgm

10、a2解得a2=4m/s2mg=ma3解得a3=2m/s2由v12=2a2x2vi2=2a3x3x2+x3=x12聯(lián)立斛得X3=-m.30=37,現(xiàn)有質(zhì)量m=2.2kg的物體在水6.如圖10甲所示，一足夠長(zhǎng)的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面的傾角平向左白外力F的作用下由靜止開(kāi)始沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)2s撤去外力F,物體在04s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間F的大小;的關(guān)系圖線如圖乙所示.已知sin37(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)和水平外力(2)物體在04s內(nèi)的位移大小.答案(1)0.54N(2)28m解析(1)根據(jù)vt圖象的斜率表示加速度，則24s內(nèi)物體的加速度大小為:12-8.2C,2a2=m/s2=2m/

11、s2,4-2由牛頓第二定律有：mgsin。一科mgos9=ma2,解得：尸0.5;02s內(nèi)物體的加速度大小為：a1=|m/s2=4m/s2,由牛頓第二定律有：mgsin。+Fgos。一Mmgcos。一Fsin9)=ma1,解得：F=4N;8X28+12-命題點(diǎn)一、瞬時(shí)問(wèn)題的兩類(lèi)模型1.兩種模型加速度與合外力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，具體可簡(jiǎn)化為以下兩種模型:粒繩，如制接朗語(yǔ)”不發(fā)生明鼠后變就能產(chǎn)生彈力，曾斷戒：M度離后,不需要時(shí)間恢復(fù)出期.科卜0叩消失或改變.散翹LH所給的粒施.：輕桿和接觸面在不加特瞇說(shuō)明時(shí),均可；按此箱型處制兩種惟取踐東；玉后插而詞誦與而而還7

12、曲淞豆南：;定戰(zhàn))時(shí),由于物體盯惻性，彈費(fèi)的艮:度小會(huì)發(fā)生突變.明以在瞬阻同牌中.!其彈力的大小認(rèn)為是不變的.即此時(shí)彈：警的彈打不突變(2)物體在04s內(nèi)的位移為：x=-2m+2-X2m=28m.2.解題思路分析瞬時(shí)變化前后物體的受力情況?|列牛頓第二定律方程?|求瞬時(shí)加速度-命題點(diǎn)二、超重與失重現(xiàn)象1 .對(duì)超重和失重的理解(1)不論超重、失重或完全失重，物體的重力都不變，只是“視重”改變.(2)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失.(3)盡管物體的加速度不是豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài).2 .判斷超重和失重的方法從受力的角度判斷當(dāng)

13、物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí),物體處于超重狀態(tài)；小于重力時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；等于零時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具后向上的加速度時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；具后向下的加速度時(shí)，物體處十失重狀態(tài)；1可卜的加速度等于重力加速度時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)從速度變化的角度判斷物體向上加速或向卜減速時(shí)，超重物體向卜加速或向上減速時(shí)，失重命題點(diǎn)三、動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)基本問(wèn)題1 .解題關(guān)鍵(1)兩類(lèi)分析一一物體的受力分析和物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析；(2)兩個(gè)橋梁一一加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁；速度是各物理過(guò)程間相互聯(lián)系的橋梁.2 .常用方法(1)合成法在物體受力個(gè)數(shù)較少(2個(gè)或3個(gè))時(shí)一般采用合成

14、法.(2)正交分解法遷移實(shí)踐1.電梯頂上懸掛一根勁度系數(shù)是200N/m的彈簧，彈簧的原長(zhǎng)為20cm,在彈簧下端掛一個(gè)質(zhì)量為0.4kg的祛碼.當(dāng)電梯運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)出彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?3cm,g取10m/s2,則電梯的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)及加速度大小為()A.勻加速上升，a=2.5m/s2B.勻減速上升，a=2.5m/s2C.勻加速上升，a=5m/s2D.勻減速上升，a=5m/s2答案C解析由胡克定律可知，彈簧的彈力F=kx=200X(0.23-0.20)N=6N,由牛頓第二定律知：F-mg=ma,解得：a=5m/s2物體加速度向上，可能是加速上升，也可能是減速下降，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.2 .(多選)一人乘電梯

15、上樓，在豎直上升過(guò)程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖1所示，以豎直向上為a的正方向，則人對(duì)地板的壓力（A.t=2s時(shí)最大C. t=8.5s時(shí)最大答案ADB.t=2s時(shí)最小D. t=8.5s時(shí)最小Fmg=ma,即F=mg將對(duì)應(yīng)時(shí)刻的加速度（包含正負(fù)號(hào)）A.處于超重狀態(tài)B.不受摩擦力的作用C.受到向后（水平向左）的摩擦力作用D.所受合力豎直向上答案C解析當(dāng)車(chē)勻減速上坡時(shí)，加速度方向沿斜坡向下，人的加速度與車(chē)的加速度相同，根據(jù)牛頓第二定律知人受到的合力方向沿斜面向下，合力的大小不變，則人受重力、支持力和水平向左的靜摩擦力，如圖所示.將加速度沿豎直方向和水平方向分解，則有豎直向下的加速度，所以乘客處于

16、失重狀態(tài)，故A、B、D錯(cuò)誤，C正確.4.如圖3所示，物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接，物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連，物塊1、3質(zhì)量均為m,2、4質(zhì)量均為m0,兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2、3、4的加速度大小分別為ai、a2、a3、a4.重力加速度大小為g,則有（）m圖3A.B.ai=a2=a3=a4=0ai=a2=a3=a4=gC.ai=a2=g,a3=0,m+m0a4=m0D.m十moai=g,a2=g,m0*a3=0,m+m0a4gm0J答案C解析在抽出木板的瞬間,物塊1、2與輕桿接觸處的形變立即消失，物塊1、2受到

17、的合力大小均等于各自重力,解析人乘電梯向上運(yùn)動(dòng)，規(guī)定向上為正方向，人受到重力和支持力兩個(gè)力的作用，則有+ma,根據(jù)牛頓第三定律知，人對(duì)地板的壓力大小等于地板對(duì)人的支持力大小,代入上式，可得選項(xiàng)A、D正確，B、C錯(cuò)誤.3 .為了讓乘客乘車(chē)更為舒適，某探究小組設(shè)計(jì)了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動(dòng)調(diào)整，使座椅始終保持水平，如圖2所示.當(dāng)此車(chē)勻減速上坡時(shí)，乘客（僅考慮乘客與水平面之間的作用）（）3向上的彈力大所以由牛頓第二定律知ai=a2=g;物塊3、4間的輕彈簧的形變還來(lái)不及改變，此時(shí)彈簧對(duì)物塊小和對(duì)物塊4向下的彈力大小仍為F=mg,因此物塊3滿足Fmg=0,即a3=0；對(duì)物塊4

18、由牛頓第二定律得a4F+m0gm0+mmomog,故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.A小球，同時(shí)水平細(xì)線一端連著A球，另一端固A、B兩A、B兩球A. aA=aB=gC.aA=/3g,aB=0答案D解析水平細(xì)線被剪斷前，對(duì)圖4B. aA=2g,aB=0D.aA=2/3g,aB=0A、B進(jìn)行受力分析如圖所示:靜止日Ft=Fsin60,Fcos60=mAg+Fi,Fi=mBg,又mA=mB解得Ft=243mAg水平細(xì)線被剪斷瞬間，F(xiàn)t消失，其他各力不變，A所受合力與Ft等大反向，所以aA=F1=2V3g,mA3b=0.6.如圖5所示，質(zhì)量分別為m1、m2的A、B兩小球分別連在彈簧兩端，B小球用細(xì)繩固定在傾角

19、為30。的光滑斜面上，若不計(jì)彈簧質(zhì)量且細(xì)繩和彈簧與斜面平行，在細(xì)繩被剪斷的瞬間,A、B兩小球的加速度大小分別為（）5.如圖4所示，一根彈簧一端固定在左側(cè)豎直墻上，另一端連著定在右側(cè)豎直墻上，彈簧與豎直方向的夾角是60。，A、B兩小球分別連在另一根豎直彈簧兩端.開(kāi)始時(shí)球都靜止不動(dòng)，A、B兩小球的質(zhì)量相等，重力加速度為g,若不計(jì)彈簧質(zhì)量，在水平細(xì)線被剪斷瞬間，的加速度分別為（）A.都等于2B. 0和mi+m2gm1+m2C. 02m2gD. 0和2答案解析瞬間,分力,B在剪斷細(xì)繩之前，A處于平衡狀態(tài)，所以彈簧的拉力與A的重力沿斜面的分力相等；在剪斷上端的細(xì)繩的細(xì)繩上的拉力立即減為零，而彈簧的伸長(zhǎng)量

20、沒(méi)有來(lái)得及發(fā)生改變，故彈力不變，仍等于A的重力沿斜面的故A球的加速度為零；在剪斷細(xì)繩之前，對(duì)B球進(jìn)行受力分析，B受到重力、彈簧對(duì)它斜向下的拉力、支持力及繩子的拉力，在剪斷上端的細(xì)繩的瞬間，繩子上的拉力立即減為零，對(duì)B球進(jìn)行受力分析，則B受到重力、彈簧向下的拉力、支持力,所以根據(jù)牛頓第二定律得：aB=m1gsin30m2m2gsin30=六步,故B正確,A、C、m2D錯(cuò)誤.7 .如圖6所示，物體A、B由跨過(guò)定滑輪且不可伸長(zhǎng)的輕繩連接，由靜止開(kāi)始釋放，在物體A加速下降的過(guò)程中,下列判斷正確的是()圖6A.物體A和物體B均處于超重狀態(tài)8 .物體A和物體B均處于失重狀態(tài)C.物體A處于超重狀態(tài)，物體B處

21、于失重狀態(tài)D.物體A處于失重狀態(tài)，物體B處于超重狀態(tài)答案D解析A加速下降，則加速度方向向下，輕繩的拉力小于重力，故A處于失重狀態(tài)；同時(shí)B加速上升，則加速度方向向上，輕繩的拉力大于重力，故B處于超重狀態(tài)，故A、B、C錯(cuò)誤，D正確.8.(多選)一個(gè)可以看做質(zhì)點(diǎn)的物塊以恒定大小的初速度滑上木板，木板的傾角可在090。之間任意調(diào)整，設(shè)物塊沿木板向上能達(dá)到的最大位移為x.木板傾角不同時(shí)對(duì)應(yīng)的最大位移x與木板傾角”的關(guān)系如圖7所示，g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力，則下列說(shuō)法正確的是()圖7.3A.物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為238 .物塊初速度的大小是5m/sC.沿傾角為30。和90。上滑時(shí)，物塊運(yùn)動(dòng)到最大

22、位移的時(shí)間不同_5-.3D.當(dāng)a=0時(shí)，x=-4-m答案ABD解析當(dāng)“=90。，物塊做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，最大位移x=1.25m,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律得：V02-0=2gx,解得v0=5m/s；當(dāng)a=30,x=1.25m,根據(jù)速度位移關(guān)系：V020=2ax,有2=卷=10m/s2,而a=科cos0+gsin0,解得：尸客,2x3A、B正確；因?yàn)?0和90對(duì)應(yīng)的加速度大小均為a=10m/s2,根據(jù)v00=at,運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)間相同，C錯(cuò)誤；當(dāng)“=0時(shí)，a=科羅粵3m/s2,根據(jù)V020=2ax,求得x=乎m,D正確.9 .在某段平直的鐵路上，一列以324km/h高速行駛的列車(chē)某時(shí)刻開(kāi)始勻減速行駛，5min后恰好停在某車(chē)站，并在該站停留4min,隨后勻加速駛離車(chē)站，經(jīng)8.1km后恢復(fù)到原速324km/h.g取10m/s2.(1)求列車(chē)減速時(shí)的加速度大小；(2)若該列車(chē)總質(zhì)量為8.0X105kg,所受阻力恒為車(chē)重的0.1倍，求列車(chē)駛離車(chē)站加速過(guò)程中牽引力的大??；(3)求列車(chē)從開(kāi)始減速到恢復(fù)原速這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小.答案(1)0.3m/s2(2)1.2X106N(3)30m/s解析(1)列車(chē)的速度v=324km/h=90m/s經(jīng)過(guò)t=5min=300s停下，所以加速度為Ava1=t1090300m/s2