2019版高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律及应用学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 牛顿第二定律及应用 微知识 1 牛顿第二定律 1内容：物体加速度的大小跟它受到的 作用力 成正比、跟它的 质量 成反比，加速度的方向跟 作用力 的方向相同。 2表达式： F ma。 3 “ 五个 ” 性质 微知识 2 两类动力学问题 1两类动力学问题 (1)已知受力情况求物体的 运动情况 。 (2)已知运动情况求物体的 受力情况 。 2解决两类基本问题的方法 以 加速度 为 “ 桥梁 ” ，由 运动学公式 和 牛顿第二定律 列方程求解，具体逻辑关系如图： 微知识 3 力学单位制 1单位制 由 基本单位 和导出单位组成。 2基本 单位 【 精品教育资源文

2、库 】 基本量的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是 质量 、 时间 、长度，它们的国际单位分别是 千克 、 秒 、米。 3导出单位 由 基本量 根据物理关系推导出的其他物理量的单位。 4国际单位制中的七个基本物理量和基本单位 物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号 长度 l 米 m 质量 m 千克 kg 时间 t 秒 s 电流 I 安 培 A 热力学温度 T 开 尔文 K 物质的量 n 摩 尔 mol 发光强度 IV 坎 德拉 cd 一、思维辨析 (判断正误，正确的画 “” ，错误的画 “” 。 ) 1物体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。 () 2加速度

3、的方向与合外力的方向相同，与速度的方向无关。 () 3物体所受合外力减小，物体的速度必减小。 () 4物理公式不仅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。() 5千克、米、秒、库仑、安培都是国际单位制的基本单位。 () 二、对点微练 1 (单位制 )关于单位制，下列说法正确的是 ( ) A kg、 m/s、 N 是导出单位 B kg、 m、 C 是基本单位 C在国际单位制中， A 是导出单位 D在国 际单位制中，力的单位是根据牛顿第二定律定义的 解析 在国际单位制中， kg、 m、 s 属于基本单位， m/s、 N、 C 属于导出单位， A、 B 项均错误； A 项为国际

4、单位制的基本单位， C 项错误；力的单位 (N)是根据牛顿第二定律 F ma导出的， D 项正确。 答案 D 2 (牛顿第二定律的理解 )(多选 )质量均为 m 的 A、 B 两个小球之间连接一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上。 A 紧靠墙壁，如图所示，今用恒力 F 将 B 球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力撤去，此瞬间 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A A 球的加速度为 F2m B A 球 的加速度为零 C B 球的加速度为 F2m D B 球的加速度为 Fm 解析 撤去恒力 F 前， A 和 B 都平衡，它们的合力都为零，且弹簧弹力为 F。突然将力F 撤去，对 A 来说水平方向依

5、然受弹簧弹力和墙壁的弹力，二力平衡，所以 A 球的合力为零，加速度为零， A 项错， B 项对；而 B 球在水平方向只受水平向右的弹簧的弹力作用，加速度a Fm，故 C 项错， D 项对。 答案 BD 3 (动力学的两类基本问题 )(多选 )如图所示，质量为 m 1 kg 的物体与水平地面之间的动摩擦因数为 0.3，当物体运动的速度为 10 m/s 时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为 F 2 N 的恒力，在此恒力作用下 (g 取 10 m/s2)( ) A物体经 10 s 速度减为零 B物体经 2 s 速度减为零 C物体速度减为零后将保持静止 D物体速度减为零后将向右运动 解析 物体受到

6、向右的滑动摩擦力 f N G 3 N，根据牛顿第二定律得 a F fm 2 31 m/s2 5 m/s2，方向向右，物体减速到零所需的时间 t v0a105 s 2 s， B 项正确， A项错误；减速到零后，恒力 Ff，物体将保持静止，不再运动， C 项正确， D 项错误。 答案 BC 见学生用书 P040 微考点 1 牛顿第二定律的瞬时性 【 精品教育资源文库 】 核 |心 |微 |讲 牛顿第二定律瞬时性的 “ 两种 ” 模型 牛顿第二定律的表达式为 F ma，其核心是加速度与合外力的瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时消失、同时变化，具体可简化为以下两种模型： 1刚性绳 (或接触面 )

7、不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断 (或脱离 )后，其弹力立即消失，不需要形变恢复时间。 2弹簧 (或橡皮绳 ) 两端 同时连接 (或附着 )有物体的弹簧 (或橡皮绳 )，特点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变。 典 |例 |微 |探 【例 1】 (多选 )在动摩擦因数 0.2 的水平面上有一个质量为 m 2 kg 的小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成 45 角的不可伸长的轻绳一端相连，如图所示，此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零。当剪断轻绳的瞬间， g 取 10 m/s2，下列说法正确的是 ( ) A此时轻弹簧的弹力

8、大小为 20 N B小球的加速度大小为 8 m/s2，方向 向左 C若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度大小为 10 m/s2，方向向右 D若剪断弹簧，则剪断的瞬间小球的加速度为零 【解题导思】 (1)剪断轻绳前后，弹簧的弹力变化吗？ 答： 剪断轻绳前后，弹簧长度来不及发生变化，所以弹簧弹力不变。 (2)剪断轻绳前后水平面对小球的支持力变化吗？ 答： 剪断轻绳前，水平面对小球没有支持力作用，剪断轻绳后，水平面对小球的支持力等于小球的重力大小。 解析 未剪断轻绳时，水平面对小球的弹力为零，小球受到重力 mg、轻绳的拉力 T 和弹簧的弹力 F 作用而处于平衡状态。依据平衡条件得竖 直方向上有 Tc

9、os mg，水平方向上有 Tsin F，解得弹簧弹力 F mgtan 20 N， A 项正确；剪断轻绳后小球在竖直方向仍平衡，即水平面支持力 N mg，水平方向上弹簧的弹力保持不变，由牛顿第二定律得小球的加速度 a F Nm 20 0.2202 m/s2 8 m/s2，方向向左， B 项正确；当剪断弹簧的瞬间，小球立即只受地面支持力和重力作用，且二力平衡，加速度为零， C 项错误， D 项正确。 答案 ABD 【 精品教育资源文库 】 (1)求解瞬时加速度的一般思路 分析瞬时变化前后物体的受力情况 列牛顿第二定律方程 求瞬时加速度 (2)加速度可以随着力突变而突变，但速度的变化需要一个积累的

10、过程，不会发生突变。 题 |组 |微 |练 1 (多选 )如图，物块 a、 b 和 c 的质量相同， a 和 b， b 和 c 之间用完全相同的轻弹簧S1和 S2相连，通过系在 a 上的细线悬挂于固定点 O，整个系统处于静止状态，现将细线剪断。将物块 a 的加速度的大小记为 a1， S1和 S2相对于原长的伸长量分别记为 l1和 l2，重力加速度大小为 g。在剪断细线的瞬间 ( ) A a1 3g B a1 0 C l1 2 l2 D l1 l2 解析 设物体的质量为 m，剪断细线的瞬间，细线的拉力消失，弹簧还没有来得及改变，所以剪断细线的瞬间 a 受到重力和弹簧 S1的拉力 T1，剪断前对

11、b、 c 和弹簧组成的整体分析可知 T1 2mg，故 a 受到的合力 F mg T1 mg 2mg 3mg，故加速度 a1 Fm 3g， A 项正确，B 项错误；设弹簧 S2的拉力为 T2，则 T2 mg，根据胡克定律 F kx 可得 l1 2 l2， C项正确， D 项错误。 答案 AC 2.如图所示，质量分别为 m、 2m 的小球 A、 B，由轻质弹簧相连后再用细线悬挂在电梯内，已知电梯正在竖直向上做匀加速直线运动，细线中的拉力为 T，此时突然剪断细线。在线断的瞬间，弹簧的弹力的大小和小球 A 的加速度的大小分别为 ( ) 【 精品教育资源文库 】 A.2T3 ， 2T3m g B.T3

12、， 2T3m g C.2T3 ， T3m g D.T3， T3m g 解 析 在剪断前，对 A、 B 及弹簧整体由牛顿第二定律有 T 3mg 3ma，对 B 由牛顿第二定律得 F 弹 2mg 2ma，由此可得 F 弹 2T3 ，细线被剪断后的瞬间，弹簧弹力不变，此时对A 球来说，受到向下的重力和弹力，则有 F 弹 mg maA，解得 aA 2T3m g，故 A 项正确。 答案 A 微考点 2 动力学的两类基本问题 核 |心 |微 |讲 1物体运动性质的判断方法 (1)明确物体的初始运动状态 (v0)。 (2)明确物体的受力情况 (F 合 )。 (3)根据物体做各种性质运动的条件即可判 定物体的

13、运动情况、加速度变化情况及速度变化情况。 2两类动力学问题的解题步骤 【 精品教育资源文库 】 典 |例 |微 |探 【例 2】 如图所示，质量为 10 kg 的环 (图中未画出 )在 F 200 N 的拉力作用下，沿固定在地面上的粗糙长直杆由静止开始运动，杆与水平地面的夹角 37 ，拉力 F 与杆的夹角也为 。力 F 作用 0.5 s 后撤去，环在杆上继续上滑了 0.4 s 后速度减为零。 (已知sin37 0.6， cos37 0.8， g 取 10 m/s2)求： 【 精品教育资源文库 】 (1)环与杆之间的动摩擦因数 。 (2)环沿杆向上运动的总距离 x。 【解题导思】 (1)环的

14、运动过程分为几段？各是什么性质的运动？ 答： 环的运动分为两个阶段，先是匀加速直线运动，后是匀减速直线运动。 (2)匀加速直线运动的末速度与匀减速直线运动的初速度有何关系？ 答： 相等。 解析 (1)在力 F 作用 0.5 s 内根据牛顿第二定律有 Fcos mgsin f ma1， Fsin N mgcos ， f N ， 设 0.5 s 末速度为 v， 根据运动学公式有 v a1t1， 撤去 F 后 0.4 s 内 mgsin mg cos ma2， v a2t2， 联立以上各式得 0.5， a1 8 m/s2， a2 10 m/s2， v a2t2 4 m/s。 (2)x 12a1t21 vt2 12a2t22 1.8 m。 答案 (1)0.5 (2)1.8 m 【反思总结】 多过程问题的分析方法 1将 “ 多过程 ” 分解为许多 “ 子过程 ” ，各 “ 子过程 ” 间由 “ 衔接点 ” 连接。 2对各 “ 衔接点 ” 进行受力分析和运动分析，必要时画出受力图和过程示意图。 3根据 “ 子过程 ” 和 “ 衔接点 ” 的模型特点选择合理的物理规律列方程。