2022届高三物理(鲁科版)一轮复习教案：牛顿第二定律及基本应用-Word版含解析.docx

第2课时牛顿其次定律及基本应用知 识 梳 理学问点一、牛顿其次定律1内容物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方向与作用力方向相同。2表达式：Fma。3适用范围(1)只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)。(2)只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的状况。学问点二、单位制1单位制由基本单位和导出单位一起组成了单位制。2基本单位基本物理量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是质量、长度和时间，它们的国际单位分别是kg、m和s。3导出单位由基本单位依据物理关系推导出来的其他物理量的单位。思维深化推断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)牛顿其次定律表达式Fma在任何状况下都适用。()(2)物体只有在受力的前提下才会产生加速度，因此，加速度的产生要滞后于力的作用。()(3)Fma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关。()(4)物体所受的合外力减小，加速度肯定减小，而速度不肯定减小。()(5)物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系。()答案(1)(2)(3)(4)(5)题 组 自 测题组一牛顿其次定律的理解及应用1(多选)由牛顿其次定律表达式Fma可知()A质量m与合外力F成正比，与加速度a成反比B合外力F与质量m和加速度a都成正比C物体的加速度的方向总是跟它所受合外力的方向全都D物体的加速度a跟其所受的合外力F成正比，跟它的质量m成反比解析对于给定的物体，其质量是不变的，合外力变化时，加速度也变化，合外力与加速度的比值不变，A错；既然物体的质量不变，故不能说合外力与质量成正比，B错；加速度的方向总是跟合外力的方向相同，C正确；由a可知D正确。答案CD2(多选)关于力与运动的关系，下列说法正确的是()A物体的速度不断增大，表示物体必受力的作用B物体的位移不断增大，表示物体必受力的作用C若物体的位移与时间的平方成正比，表示物体必受力的作用D物体的速率不变，则其所受合力必为零解析物体的速度不断增大，表明物体有加速度，所以A对；物体匀速运动也会导致位移增大，故B错；位移与时间的平方成正比表明物体在做加速运动，所以C对；物体的速率不变，但速度方向转变，物体仍旧有加速度，所以合力可以不为零，故D错。答案AC3.如图1所示，质量m10 kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F20 N的作用，则物体产生的加速度是(g取10 m/s2)()图1A0 B4 m/s2，水平向右C2 m/s2，水平向左 D2 m/s2，水平向右解析对物体受力分析可知F合Ff，fmg，所以F合20 N0.21010 N40 N，所以a m/s24 m/s2，方向水平向右。选项B正确。答案B题组二方法技巧练4(整体法、隔离法)(2022长春调研)如图2所示，物块A、B的质量分别为m和2m，用轻弹簧连接后放在光滑的水平面上。对B施加向右的水平拉力F，稳定后A、B相对静止地在水平面上运动，此时弹簧长度为l1；若撤去拉力F，换成大小仍为F的水平推力向右推A，稳定后A、B相对静止地在水平面上运动，此时弹簧长度为l2。则下列推断正确的是()图2A弹簧的原长为B两种状况下稳定时弹簧的形变量相等C两种状况下稳定时两物块的加速度不相等D弹簧的劲度系数为解析由整体法可知两种状况下物块的加速度大小相等为a，方向水平向右，所以C错误；设弹簧的原长为l0，弹簧的劲度系数为k，则有k(l1l0)ma，k(l0l2)2ma，解得l0，k，A、B错误，D正确。答案D5(正交分解法)如图3，电梯与水平地面成角，一人静止站在电梯水平梯板上，电梯以恒定加速度a启动过程中，水平梯板对人的支持力和摩擦力分别为N和f。若电梯启动加速度减小为，则下面结论正确的是()图3A水平梯板对人的支持力变为B水平梯板对人的摩擦力变为C电梯加速启动过程中，人处于失重状态D水平梯板对人的摩擦力和支持力之比仍为解析将人的加速度分解，水平方向axacos ，竖直方向ayasin 。对于人依据牛顿其次定律，在水平方向有fmax，在竖直方向有Nmgmay，人处于超重状态，C错误；当加速度由a变为时，摩擦力变为原来的一半，但支持力不为原来的一半，则它们的比值也发生变化，故A、D错误，B正确。答案B考点一牛顿其次定律的瞬时性在分析瞬时对应关系时应留意区分动力学中的几种模型。特性模型受外力时的形变量力能否突变产生拉力或压力轻绳微小不计可以只有拉力没有压力轻橡皮绳较大不能只有拉力没有压力轻弹簧较大不能既可有拉力也可有压力轻杆微小不计可以既可有拉力也可有压力【例1】如图4所示，三个物块A、B、C的质量满足mA2mB3mC，A与天花板之间、B与C之间均用轻弹簧相连，A与B之间用细绳相连，当系统静止后，突然剪断A、B间的细绳，则此瞬间A、B、C的加速度分别为(取向下为正)()图4Ag、2g、0 B2g、2g、0Cg、g、0 D2g、g、g解析系统静止时，A物块受重力GAmAg，弹簧向上的拉力F(mAmBmC)g，A、B间细绳的拉力TAB(mBmC)g，B、C间弹簧的弹力FBCmCg。剪断细绳瞬间，弹簧形变来不及恢复，即弹力不变，由牛顿其次定律，对物块A有：FGAmAaA，解得：aAg，方向竖直向上；对BFBCGBmBaB，解得：aBg，方向竖直向下；剪断细绳的瞬间，C的受力不变，其加速度仍为零。答案C分析瞬时问题的留意要点(1)分析物体的瞬时问题，关键是分析瞬时前后的受力状况和运动状态，再由牛顿其次定律求出瞬时加速度。(2)分析此类问题应特殊留意绳或线类、弹簧或橡皮绳类模型的特点。【变式训练】1如图5所示，A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为，图甲中，A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C与斜面垂直，轻弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间有()图5A两图中两球加速度均为gsin B两图中A球的加速度均为零C图乙中轻杆的作用力肯定不为零D图甲中B球的加速度是图乙中B球加速度的2倍解析撤去挡板前，挡板对B球的弹力大小为2mgsin ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中A球所受合力为零，加速度为零，B球所受合力为2mgsin ，加速度为2gsin ；图乙中杆的弹力突变为零，A、B球所受合力均为mgsin ，加速度均为gsin ，可知只有D对。答案D考点二整体法和隔离法在连接体中的应用【例2】如图6所示，两块粘连在一起的物块a和b，质量分别为ma和mb，放在光滑的水平桌面上，现同时给它们施加方向如图6所示的水平推力Fa和水平拉力Fb，已知FaFb，则a对b的作用力()图6A必为推力B必为拉力C可能为推力，也可能为拉力D不行能为零解析将a、b看作一个整体，加速度a，单独对a进行分析，设a、b间的作用力为Fab，则a，即Fab，由于不知道ma与mb的大小关系，故Fab可能为正(为拉力)、可能为负(为推力)、也可能等于0。故只有选项C正确。答案C解决连接体类问题的关键正确地选取争辩对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应当单独分析，并分别确定出它们的加速度，然后依据牛顿运动定律列方程求解。【变式训练】2质量分别为m、2m的物块A、B用轻弹簧相连，设两物块与接触面间的动摩擦因数都相同。当用水平力F作用于B上且两物块在粗糙的水平面上共同向右加速运动时，弹簧的伸长量为x1，如图7甲所示；当用同样大小的力F竖直共同加速提升两物块时，弹簧的伸长量为x2，如图乙所示；当用同样大小的力F沿固定斜面对上拉两物块使之共同加速运动时，弹簧的伸长量为x3，如图丙所示，则x1x2x3等于()图7A111 B123C121 D无法确定解析当用水平力F作用于B上且两物块在粗糙的水平面上共同向右加速运动时，对A、B整体，由牛顿其次定律可得F3mg3ma，再用隔离法单独对A分析，由牛顿其次定律可得FTmgma，整理得FT，即kx1F；依据上述方法同理可求得沿竖直方向、沿斜面方向运动时：kx2kx3F。答案A考点三力与运动的关系【例3】如图8所示，一物块从某一高度自由落下，落在直立于地面的轻弹簧上。物块在A处开头与弹簧接触，到B处时物块速度为零，然后被弹回。下列说法正确的是()图8A物块从A处下降到B处的过程中，速率不断减小B物块从B处上升到A处的过程中，速率不断增大C物块在B处时，所受合力为零D物块从A处下降到B处的过程中速领先增大，后减小解析物块在A处与弹簧接触后，物块所受合力与加速度关系为mgkxma，刚开头一段时间内弹簧对物块的支持力Fkx比重力mg小，物块所受的合外力方向竖直向下，与速度方向相同，物块竖直向下做加速运动，速度不断增大，选项A错误；随着物块向下运动，x不断增大，合外力减小，加速度减小，当Fmg时，加速度为零，速度最大；之后物块连续压缩弹簧，x连续增大，Fmg，合外力方向改为竖直向上，与速度方向相反，物块竖直向下做减速运动，到B处时速度为零，即物块从A处下降到B处的过程中，先加速后减速，物块速度先增大后减小，选项D正确；物块在B处时，所受合力最大，选项C错误；物块从A处下降到B处与从B处上升到A处互为逆运动，即物块从B处上升到A处的过程中速领先增大，后减小，选项B错误。答案D弹簧弹力作用下的动态运动问题的基本处理方法宜接受“逐段分析法”与“临界分析法”相结合，将运动过程划分为几个不同的子过程 ，而找中间的转折点是划分子过程的关键。(1)合外力为零的点即加速度为零的点，是加速度方向发生转变的点，在该点物体的速度具有极值。(2)速度为零的点，是物体运动方向(速度方向)发生转变的转折点。【变式训练】3.一皮带传送装置如图9所示，皮带的速度v足够大，轻弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带之间存在摩擦，当滑块放在皮带上时，弹簧的轴线恰好水平，若滑块放到皮带的瞬间，滑块的速度为零，且弹簧正好处于自然长度，则当弹簧从自然长度到第一次达最长这一过程中，滑块的速度和加速度变化的状况是()图9A速度增大，加速度增大B速度增大，加速度减小C速度先增大后减小，加速度先增大后减小D速度先增大后减小，加速度先减小后增大解析滑块在水平方向受向左的滑动摩擦力f和弹簧向右的拉力F拉kx，合力F合fF拉ma，当弹簧从自然长度到第一次达最长这一过程中，x渐渐增大，拉力F拉渐渐增大，由于皮带的速度v足够大，所以合力F合先减小后反向增大，从而加速度a先减小后反向增大；滑动摩擦力与弹簧弹力相等之前，加速度与速度同向，滑动摩擦力与弹簧拉力相等之后，加速度便与速度方向相反，故滑块的速度先增大，后减小。答案D