《創(chuàng)新設(shè)計(jì)》2014年高考總復(fù)習(xí)(安徽專版)1-3-2

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第2講　牛頓第二定律　兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 牛頓第二定律Ⅱ(考綱要求)【思維驅(qū)動(dòng)】關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()．A．物體的速度不斷增大，表示物體必受變力的作用B．物體的位移不斷增大，表示物體必受力的作用C．若物體的位移與時(shí)間的平方成正比，表示物體必受力的作用D．物體的速率不變，則其所受合力必為0 解析物體的速度不斷增大，一定有加速度，由牛頓第二定律知，物體所受合力一定不為0，物體必受力的作用但不一定是變力，A錯(cuò)誤；位移與運(yùn)動(dòng)時(shí)間的平方成正比，說(shuō)明物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，合力不為0，C正確；做勻速直線運(yùn)動(dòng)的物體的位移也是逐漸增大的，但其所受合力為0，故B錯(cuò)誤；當(dāng)物體的速率不變，速度的方向變化時(shí)，物體具有加速度，合力不為0，D錯(cuò)誤．答案C 【知識(shí)存盤】1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成，跟物體的質(zhì)量成．加速度的方向與相同．2．表達(dá)式：.3．適用范圍(1)只適用于參考系(相對(duì)地面靜止或運(yùn)動(dòng)的參考系)．(2)只適用于物體(相對(duì)于分子、原子)、低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況.正比反比作用力方向F＝ma慣性勻速直線宏觀 【思維驅(qū)動(dòng)】在牛頓第二定律公式F＝kma中，比例系數(shù)k的數(shù)值()．A．在任何情況下都等于1B．是由質(zhì)量m、加速度a和力F三者的大小所決定的C．是由質(zhì)量m、加速度a和力F三者的單位所決定的D．在國(guó)際單位制中不一定等于1單位制 據(jù)此，公式F＝kma中，如果各物理量都用國(guó)際單位(即F用N作單位、m用kg作單位、a用m/s2作單位)，則k＝1.由此可見，公式F＝kma中的比例常數(shù)k的數(shù)值，是由質(zhì)量m、加速度a和力F三者的單位所決定的，在國(guó)際單位制中k＝1，并不是在任何情況下k都等于1，故選項(xiàng)A、B、D錯(cuò)，選項(xiàng)C正確．答案C 【知識(shí)存盤】1．力學(xué)單位制：?jiǎn)挝恢朴珊蛯?dǎo)出單位共同組成．2．力學(xué)中的基本單位：力學(xué)單位制中的基本單位有、米(m)和秒(s)．3．導(dǎo)出單位：導(dǎo)出單位有、、等.基本單位千克(kg)Nm/sm/s2 【思維驅(qū)動(dòng)】如圖3-2-1所示，樓梯口一傾斜的天花板與水平面成θ＝37°角，一裝潢工人手持木桿綁著刷子粉刷天花板，工人所持木桿對(duì)刷子的作用力始終保持豎直向上，大小為F＝10N，刷子的質(zhì)量為m＝0.5kg，刷子可視為質(zhì)點(diǎn)，刷子與天花板間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.5，天花板長(zhǎng)為L(zhǎng)＝4m．sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g取10m/s2.試求：(1)刷子沿天花板向上的加速度．(2)工人把刷子從天花板底端推到頂端所用的時(shí)間．牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用(一)Ⅱ(考綱要求)圖3-2-1 答案(1)2m/s2(2)2s 【知識(shí)存盤】1．動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題(1)由受力情況分析判斷物體的；(2)由運(yùn)動(dòng)情況分析判斷物體的．2．解決兩類基本問(wèn)題的方法：以為橋梁，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和列方程求解．運(yùn)動(dòng)情況受力情況加速度牛頓第二定律 國(guó)際單位制中的基本單位有：千克(kg)、米(m)、秒(s)、安培(A)、開爾文(K)(高中階段所學(xué)) 考點(diǎn)一　對(duì)牛頓第二定律的理解牛頓第二定律的“五”性 【典例1】如圖3-2-2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)量為m,2、4質(zhì)量為M，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a1、a2、a3、a4.重力加速度大小為g，則有()．圖3-2-2 答案C 圖3-2-3 答案B 借題發(fā)揮1．分析物體在某一時(shí)刻瞬時(shí)加速度的關(guān)鍵：(1)先分析該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)．(2)再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度．2．幾種常見模型：特性模型受外力時(shí)的形變量力能否突變產(chǎn)生拉力或壓力輕繩微小不計(jì)可以只有拉力沒(méi)有壓力輕橡皮繩較大不能只有拉力沒(méi)有壓力輕彈簧較大不能既可有拉力也可有壓力輕桿微小不計(jì)可以既可有拉力也可有支持力 備課札記 考點(diǎn)二　整體法、隔離法的靈活應(yīng)用選擇研究對(duì)象是解決物理問(wèn)題的首要環(huán)節(jié)．在很多物理問(wèn)題中，研究對(duì)象的選擇方案是多樣的，研究對(duì)象的選取方法不同會(huì)影響求解的繁簡(jiǎn)程度．對(duì)于連接體問(wèn)題，通常用隔離法，但有時(shí)也可采用整體法． 圖3-2-4 答案A 圖3-2-5 答案B 閱卷老師叮嚀易失分點(diǎn)1．不能靈活運(yùn)用整體法和隔離法選取研究對(duì)象．2．不理解力F有最大值的條件→M、m不相對(duì)滑動(dòng)→夾子與木塊間達(dá)到最大靜摩擦力． 以題說(shuō)法1．整體法與隔離法的應(yīng)用技巧對(duì)于連接體各部分加速度相同時(shí)，一般的思維方法是 2．使用隔離法時(shí)應(yīng)注意兩個(gè)原則(1)選出的隔離體應(yīng)包含所求的未知量；(2)在獨(dú)立方程的個(gè)數(shù)等于未知量的個(gè)數(shù)前提下，隔離體的數(shù)目應(yīng)盡可能地少． 備課札記 (1)“A魚”入水瞬間的速度vA1；(2)“A魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力fA；(3)“A魚”與“B魚”在水中運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力之比f(wàn)A∶fB.圖3-2-6 【變式跟蹤3】質(zhì)量為10kg的物體在F＝200N的水平推力作用下，從粗糙斜面的底端由靜止開始沿斜面運(yùn)動(dòng)，斜面固定不動(dòng)，與水平地面的夾角θ＝37°，如圖3-2-7所示．力F作用2s后撤去，物體在斜面上繼續(xù)上滑了1.25s后，速度減為零．求：物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ和物體的總位移x.(已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)圖3-2-7 解析設(shè)力F作用時(shí)物體沿斜面上升的加速度大小為a1，撤去力F后其加速度大小變?yōu)閍2，則：a1t1＝a2t2①有力F作用時(shí)，對(duì)物體受力分析并建立直角坐標(biāo)系如圖所示由牛頓第二定律可得：Fcosθ－mgsinθ－Ff1＝ma1②Ff1＝μFN1＝μ(mgcosθ＋Fsinθ)③撤去力F后，對(duì)物體受力分析如圖所示由牛頓第二定律得：－mgsinθ－Ff2＝－ma2④Ff2＝μFN2＝μmgcosθ⑤ 答案0.25　16.25m 借題發(fā)揮1．解決兩類動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題應(yīng)把握的關(guān)鍵應(yīng)用牛頓第二定律解決兩類動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題，主要應(yīng)把握兩點(diǎn)：(1)兩類分析——物體的受力分析和物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析；(2)一個(gè)橋梁——物體運(yùn)動(dòng)的加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁． 2．解決動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題時(shí)對(duì)力的處理方法(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“合成法”．(2)正交分解法：若物體的受力個(gè)數(shù)較多(3個(gè)或3個(gè)以上)，則采用“正交分解法”．①分解力而不分解加速度，此法應(yīng)規(guī)定加速度的方向?yàn)閤軸正方向．②分解加速度而不分解力．此法一般是以某個(gè)力的方向?yàn)閤軸正方向，其他力都落在兩個(gè)坐標(biāo)軸上而不需要分解． 3．解決動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題的基本思路： 無(wú)論是哪種情況，聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的“橋梁”都是加速度．利用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵是尋找加速度與未知量的關(guān)系，然后利用運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律、牛頓第二定律和力的運(yùn)算法則列式求解． 物理建模2“等時(shí)圓”模型中學(xué)物理常用模型1．對(duì)象模型：如質(zhì)點(diǎn)、點(diǎn)電荷等．2．條件模型：如光滑面、勻強(qiáng)電場(chǎng)、勻強(qiáng)磁場(chǎng)等．3．過(guò)程模型：如自由落體運(yùn)動(dòng)，勻加速(或勻減速)直線運(yùn)動(dòng)、平拋運(yùn)動(dòng)、勻速圓周運(yùn)動(dòng)等．4．結(jié)論模型：如“等時(shí)圓”模型、滑塊模型、傳送帶模型等． 圖3-2-8 圖3-2-9 答案B 【應(yīng)用1】如圖3-2-10所示，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓軌道與水平軌道面相切于M點(diǎn)，與豎直墻相切于A點(diǎn)，豎直墻上另一點(diǎn)B與M的連線和水平面的夾角為60°，C是圓軌道的圓心．已知在同一時(shí)刻，a、b兩球分別由A、B兩點(diǎn)從靜止開始沿光滑傾斜直軌道運(yùn)動(dòng)到M點(diǎn)，c球由C點(diǎn)自由下落到M點(diǎn)．則()．A．a(chǎn)球最先到達(dá)M點(diǎn)B．b球最先到達(dá)M點(diǎn)C．c球最先到達(dá)M點(diǎn)D．a(chǎn)、b、c三球同時(shí)到達(dá)M點(diǎn)圖3-2-10 答案C 圖3-2-11 答案B 一、牛頓第二定律的理解及應(yīng)用1．(2012·海南卷，1)根據(jù)牛頓第二定律，下列敘述正確的是()．A．物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比B．物體所受合力必須達(dá)到一定值時(shí)，才能使物體產(chǎn)生加速度C．物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個(gè)的大小成正比D．當(dāng)物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時(shí)，物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比 解析物體加速度的大小與質(zhì)量和速度大小的乘積無(wú)關(guān)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；物體所受合力不為0，則a≠0，B項(xiàng)錯(cuò)誤；加速度的大小與其所受的合力成正比，C項(xiàng)錯(cuò)誤．答案D 圖3-2-12 答案B 3．(2012·安徽卷，17)如圖3-2-13所示，放在固定斜面上的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑，若在物塊上再施加一個(gè)豎直向下的恒力F，則()．A．物塊可能勻速下滑B．物塊仍以加速度a勻加速下滑C．物塊將以大于a的加速度勻加速下滑D．物塊將以小于a的加速度勻加速下滑圖3-2-13 答案C 二、動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題4．一輛質(zhì)量為1.0×103kg的汽車，經(jīng)過(guò)10s由靜止加速到速度為108km/h后勻速前進(jìn)．求：(1)汽車受到的合力大??；(2)如果關(guān)閉汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油門并剎車，設(shè)汽車受到的阻力為6.0×103N，求汽車由108km/h到停下來(lái)所用的時(shí)間和所通過(guò)的路程．解析汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程如下圖所示．v＝108km/h＝30m/h. 答案(1)3.0×103N　(2)5s　75m 5.靜止在水平面上的A、B兩個(gè)物體通過(guò)一根拉直的輕繩相連，如圖3-2-14，輕繩長(zhǎng)L＝1m，承受的最大拉力為8N，A的質(zhì)量m1＝2kg，B的質(zhì)量m2＝8kg，A、B與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，現(xiàn)用一逐漸增大的水平力F作用在B上，使A、B向右運(yùn)動(dòng)，當(dāng)F增大到某一值時(shí)，輕繩剛好被拉斷(g＝10m/s2)．(1)求繩剛被拉斷時(shí)F的大?。?2)若繩剛被拉斷時(shí)，A、B的速度為2m/s，保持此時(shí)的F大小不變，當(dāng)A靜止時(shí)，A、B間的距離為多少？圖3-2-14 解析(1)設(shè)繩剛要被拉斷時(shí)產(chǎn)生的拉力為T，根據(jù)牛頓第二定律，對(duì)A物體有，T－μm1g＝m1a，代入數(shù)值得a＝2m/s2，對(duì)A、B整體有：F－μ(m1＋m2)g＝(m1＋m2)a，代入數(shù)值得F＝40N. 答案(1)40N　(2)3.5m 見Word版活頁(yè)訓(xùn)練