高三物理第二輪專題復(fù)習(xí)（專家概述+解題思路與方法+專題測(cè)試）專題二 牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用

專題二牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用【專家概述】一、本專題的重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容1、本專題涉及到的運(yùn)動(dòng)有：勻速直線運(yùn)動(dòng)、勻加速直線運(yùn)動(dòng)、勻減速直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、相互垂直的兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)合成。2、用到的公式有：=，,,，Δs=aT2，=v中間時(shí)刻=，v中間位移=3、初速度為零時(shí)勻加速直線運(yùn)動(dòng)有用的結(jié)論：①前1s、前2s、前3s……內(nèi)的位移之比為1∶4∶9∶……②第1s、第2s、第3s……內(nèi)的位移之比為1∶3∶5∶……③前1m、前2m、前3m……所用的時(shí)間之比為1∶∶④第1m、第2m、第3m……所用的時(shí)間之比為1∶∶（）4、物體在運(yùn)動(dòng)中超重或失重時(shí)的結(jié)論：①處于超重的物體的物體對(duì)支持面的壓力F（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w的重力，即F=mg+ma.；②處于失重的物體對(duì)支持面的壓力FN（或?qū)覓煳锏睦Γ┬∮谖矬w的重力mg，即FN=mg－ma，當(dāng)a=g時(shí)，F(xiàn)N=0,即物體處于完全失重。5、位移圖線的斜率表示物體運(yùn)動(dòng)的速度，速度圖線的斜率表示物體運(yùn)動(dòng)的加速度，圖線與時(shí)間軸夾的面積代表位移。6、牛頓第二定律的大小關(guān)系，F(xiàn)=ma，可以用分量式表示，F(xiàn)x=max，F(xiàn)y=may，即可以在某一直線方向使用。牛頓第二定律的統(tǒng)一關(guān)系，a與F、m屬于同一個(gè)物體同一時(shí)刻的物理量。牛頓第二定律的矢量關(guān)系，加速度的方向總是和合外力的方向相同的。牛頓第二定律的瞬時(shí)關(guān)系，a與F同生同滅，只與F、m有關(guān)，但a與v無(wú)關(guān)，與Δv無(wú)關(guān)，與時(shí)間t無(wú)關(guān)。二、本專題的解題思路與方法1、基本思路與常用解題方法①通常選擇初速度所在方向?yàn)檎较?，則初速度v0沒(méi)有負(fù)值，位移s、加速度a、末速度vt數(shù)值可正，可負(fù)。負(fù)號(hào)不表示大小，只表示方向與規(guī)定方向相反。②物體作勻減速直線運(yùn)動(dòng)，末速度為零時(shí)，可等效為初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)的逆過(guò)程。③對(duì)于加速度恒定的勻減速直線運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的正向過(guò)程和反向過(guò)程的時(shí)間相等，對(duì)應(yīng)點(diǎn)的速度大小相等。④自由落體運(yùn)動(dòng)是初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，豎直上拋運(yùn)動(dòng)是勻減速直線運(yùn)動(dòng)，可分向上的勻減速直線運(yùn)動(dòng)和豎直向下勻加速直線運(yùn)動(dòng)。⑤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(wèn)題的最常用思維模式。整體法只能分析“整體”外面其他物體對(duì)“整體”的作用力，不能求“整體”內(nèi)部各物體間的相互作用力；如果要求“整體”內(nèi)部的相互作用力，一定要用隔離法。⑥本專題解題一般步驟：仔細(xì)審題→確定研究對(duì)象→確定運(yùn)動(dòng)過(guò)程及形式→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(平衡問(wèn)題列平衡方程，“非平衡問(wèn)題”列動(dòng)力學(xué)方程即牛頓第二定律方程，其它方程如滑動(dòng)摩擦力或幾何關(guān)系等)→聯(lián)立方程解出結(jié)果→判斷結(jié)果的合理性→確認(rèn)所求問(wèn)題全部解決。⑦運(yùn)動(dòng)合成與力的合成一樣，遵守平行四邊形法則。平拋運(yùn)動(dòng)分解為水平方向的勻速直線運(yùn)動(dòng)，豎直方向的自由落體運(yùn)動(dòng)。⑧繩桿運(yùn)動(dòng)的分解方法：順繩沿桿方向運(yùn)動(dòng)、垂直繩桿方向轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)為分運(yùn)動(dòng)（分速度），物體的實(shí)際運(yùn)動(dòng)為合運(yùn)動(dòng)（合速度）。2、臨界、極值問(wèn)題“恰好”、“剛好”等都是用來(lái)表述臨界狀態(tài)的字眼.題目中所要求的物理量應(yīng)滿足的條件，像“至少”、“至多”、“最大”、“最小”，就是與臨界問(wèn)題相關(guān)聯(lián)的極值問(wèn)題，在動(dòng)力學(xué)的臨界問(wèn)題中，確定臨界狀態(tài)是前提，用假設(shè)、推理等方法分析在什么條件下達(dá)到臨界狀態(tài)是解決問(wèn)題的關(guān)鍵.【經(jīng)典例說(shuō)】例1（廣州調(diào)研）如圖a所示，靜止在光滑水平面上O點(diǎn)的物體，從t=0開始物體受到如圖b所示的水平力作用，設(shè)向右為F的正方向，則物體（）abFabF0-F0B．一直向右運(yùn)動(dòng)C．一直勻加速運(yùn)動(dòng)D．在O點(diǎn)附近左右運(yùn)動(dòng)答案：B分析：物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)，一定是沿合外力方向運(yùn)動(dòng)，一定是加速運(yùn)動(dòng)；物體有了初速度，就有可能是加速度運(yùn)動(dòng)，也有可能是減速運(yùn)動(dòng)。解：第1秒內(nèi)向右初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第2秒內(nèi)向右勻減速直線運(yùn)動(dòng)到靜止，第3秒內(nèi)向右初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，第4秒內(nèi)向右勻減速直線運(yùn)動(dòng)……，選項(xiàng)ACD錯(cuò)誤，選項(xiàng)B正確。小結(jié)：本題關(guān)鍵是反向合外力對(duì)應(yīng)的勻減速直線運(yùn)動(dòng)剛好停下。變式訓(xùn)練AUTONUM．（北京高考）“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長(zhǎng)彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)等處，從幾十米高處跳下的一種極限運(yùn)動(dòng).某人做蹦極運(yùn)動(dòng)，所受繩子拉力F的大小隨時(shí)間t變化的情況如圖所示.將蹦極過(guò)程近似為在豎直方向的運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g.據(jù)圖可知，此人在蹦極過(guò)程中最大加速度約為（）A．gB．2gC．3gD．4gAUTONUM．（云浮一模）一個(gè)靜止的質(zhì)點(diǎn)，在0～5s時(shí)間內(nèi)受到力F的作用，力的方向始終在同一直線上，力F隨時(shí)間t的變化圖線如圖所示.則質(zhì)點(diǎn)在（）F/N1-11234F/N1-1123450B．第2s末加速度為零t/sC．第4st/sD．第4s末回到原出發(fā)點(diǎn)例2（惠州三調(diào)）如圖所示，一木塊在光滑水平面上受一恒力作用而運(yùn)動(dòng)，前方固定一個(gè)彈簧，當(dāng)木塊接觸彈簧后（）A、將立即做變減速運(yùn)動(dòng)B．將立即做勻減速運(yùn)動(dòng)C．在一段時(shí)間內(nèi)仍然做加速運(yùn)動(dòng)，速度繼續(xù)增大D．在彈簧處于最大壓縮量時(shí)，物體的加速度為零答案：C分析：木塊接觸彈簧以后，受力多了一個(gè)，根據(jù)胡克定律，此力越來(lái)越大，合外力變了，運(yùn)動(dòng)性質(zhì)就要變了。解：物體遇到彈簧后，受到向右的力，此力越來(lái)越大，合力先變小到零后再反向變大，加速度先變小到零后再反向變大，物體的運(yùn)動(dòng)是先加速后減速到零后再反向加速最減速到零……，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤，選項(xiàng)C正確。在彈簧處于最大壓縮量時(shí)，彈簧的力大于恒力，合力向右，物體的加速度不為零，方向向右，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。小結(jié)：運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)由初速度和合外力、質(zhì)量、時(shí)間決定。變式訓(xùn)練AUTONUM．（山東高考）如圖所示，將兩相同的木塊a、b至于粗糙的水平地面上，中間用一輕彈簧連接，兩側(cè)用細(xì)繩固定于墻壁.開始時(shí)a、b均靜止.彈簧處于伸長(zhǎng)狀態(tài)，兩細(xì)繩均有拉力，a所受摩擦力，b所受摩擦力，現(xiàn)將右側(cè)細(xì)繩剪斷，則剪斷瞬間（）A．大小不變B．方向改變C．仍然為零D．方向向右AUTONUM．（汕尾模底）如圖所示，在原來(lái)勻速運(yùn)動(dòng)的升降機(jī)的水平地板上放一物體，受到一個(gè)伸長(zhǎng)的彈簧的拉力作用，但仍能保持與升降機(jī)相對(duì)靜止.現(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)物體被彈簧拉動(dòng)，則可以判定升降機(jī)處于失重狀態(tài).此時(shí)升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是（）A．加速上升B．加速下降C．減速上升D．減速下降例3（天津高考）如圖所示，A、B兩物塊疊放在一起，在粗糙的水平面上保持相對(duì)靜止地向右做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中B受到的摩擦力（）A．方向向左，大小不變B．方向向左，逐漸減小C．方向向右，大小不變D．方向向右，逐漸減小答案：A分析：考查牛頓運(yùn)動(dòng)定律處理連接體問(wèn)題的基本方法，簡(jiǎn)單題.對(duì)于多個(gè)物體組成的物體系統(tǒng)，若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體具有相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)優(yōu)先選取整體法分析，再采用隔離法求解.解：取A、B系統(tǒng)整體分析有，a=μg，B與A具有共同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，取B為研究對(duì)象，由牛頓第二定律有：，物體B做速度方向向右的勻減速運(yùn)動(dòng)，故而加速度方向向左.小結(jié)：此題型中A、B之間的靜摩擦力只能通過(guò)牛頓第二定律求解。變式訓(xùn)練AUTONUM．（天津高考）如圖，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長(zhǎng)的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊.現(xiàn)假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等.現(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)間t增大的水平力F=kt(k是常數(shù))，木板和木塊加速度大小分別為a1和a2.下列反映a1和a2變化的圖線正確的是（）AUTONUM．（上海高考）如圖，質(zhì)量的物體靜止于水平地面的A處，A、B間距L=20m.用大小為30N，沿水平方向的外力拉此物體，經(jīng)拉至B處.(已知，.取)(1)求物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ；(2)用大小為30N，與水平方向成37°的力斜向上拉此物體，使物體從A處由靜止開始運(yùn)動(dòng)并能到達(dá)B處，求該力作用的最短時(shí)間t.例4（湛江二模）關(guān)于力學(xué)單位制，下列說(shuō)法正確的是（）A．千克、米／秒、牛頓是導(dǎo)出單位B．千克、米、牛頓是基本單位C．在國(guó)際單位制中，質(zhì)量的單位是g，也可以是kgD．只有在國(guó)際單位制中，牛頓第二定律的表達(dá)式才是F＝ma答案：D分析：從歷史發(fā)展來(lái)看，物理學(xué)中各物理量的單位從開始是不統(tǒng)一的，造成了各地科學(xué)工作者很多不便?，F(xiàn)在全世界的交流發(fā)達(dá)了，所以有很必要統(tǒng)一單位，這樣國(guó)際單位制就誕生了，在全世界的交流活動(dòng)中，所有的科學(xué)工作者全部使用國(guó)際單位制。解：在國(guó)際單位制中，有基本單位，有導(dǎo)出單位，千克、米、秒是基本單位，牛頓是導(dǎo)出單位，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤。在國(guó)際單位制中，一個(gè)物理量只有一個(gè)單位，選項(xiàng)C錯(cuò)誤。選項(xiàng)D正確，在其它單位制中，比例系數(shù)不是1。小結(jié)：一定要記住國(guó)際單位制中基本物理量的單位，其它物理量的單位可用公式推導(dǎo)出來(lái)。變式訓(xùn)練AUTONUM．（惠州四調(diào)）研究發(fā)現(xiàn)，轎車的加速度變化影響乘客的舒適度：即加速度變化率越小，乘坐轎車的人感到越舒適.由于“轎車加速度變化率”是描述轎車加速度隨時(shí)間變化快慢的物理量，由此可知，轎車加速度變化率的單位是（）A．m/sB．m/s2C．m/s3D．m/s例5（江蘇高考）如圖所示，甲、乙兩同學(xué)從河中O點(diǎn)出發(fā)，分別沿直線游到A點(diǎn)和B點(diǎn)后，立即沿原路線返回到O點(diǎn)，OA、OB分別與水流方向平行和垂直，且OA＝OB、若水流速度不變，兩人在靜水中游速相等，則他們所用時(shí)間t甲、t乙的大小關(guān)系為（）A．t甲＜t乙B．t甲＝t乙C．t甲＞t乙D．無(wú)法確定答案：C分析：本題可以應(yīng)用運(yùn)動(dòng)的合成與分解，分別求兩不路線所用時(shí)間的表達(dá)式，再加以比較即可.解：甲沿OA運(yùn)動(dòng)，用時(shí)t甲=2v0s/(v02-v2)乙沿OB運(yùn)動(dòng)t乙=2s/(v02-v2)1/2t甲/t乙=v0/(v02-v2)1/2>1，即t甲>t乙，選項(xiàng)C正確。小結(jié)：一個(gè)運(yùn)動(dòng)通?？梢苑纸獬煞较蚧ハ啻怪钡膬蓚€(gè)直線運(yùn)動(dòng)的合成，且滿足平行四邊形法則。合運(yùn)動(dòng)與分運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是同一個(gè)。變式訓(xùn)練AUTONUM．（上海高考）如