高考物理二轮复习牛顿运动定律及其应用名师教案.docx

1、高考物理二轮复习牛顿运动定律及其应用名师教案高考导航本部分内容是整个高中物理学的基础，是历年高考的热点，命题形式倾向于应用型、综合型和能力型，既有难度以中等为主的单独命题，也有与运动学、能量、电磁学结合的难度较大的压轴题从方法上看，重点考查运用整体法、隔离法解决加速度相等的连接体问题、正交分解法处理受力较复杂的动力学问题及运用图象法处理力和运动的问题体系构建1牛顿第二定律的四性瞬时性加速度与力同时产生同时变化矢量性公式Fma是矢量式，任一时刻，F与a同向力与加速度同生、同灭、同变化同体性在公式Fma中，F、m、a对应同一物体或同一系统独立性当物体受几个力的作用时，每一个力各自产生的加速度只与此

2、力有关，与其他力无关2.动力学的两类基本问题(1)已知物体的受力情况求物体的运动情况： 已知物体的受力情况，可以求出物体所受的合力，根据牛顿第二定律可求出物体的加速度，再知道物体的初始条件(初位置和初速度)，根据运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速度和位移，也就可以求解物体的运动情况(2)已知物体的运动情况求物体的受力情况：根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出加速度，再根据Fma可确定物体的受力情况，从而求出未知的力或与力相关的某些物理量，如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等物体的运动情况由所受的力及物体运动的初始状态共同决定，无论哪种情况，联系力和运动的“桥梁”都是加速度3超重和失重(

3、1)超重受力特点：合力的方向竖直向上运动特点：向上加速运动或向下减速运动(2)失重受力特点：合力方向竖直向下运动特点：向下加速运动或向上减速运动完全失重：只受重力作用1(2015重庆高考)高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为()A.mgB.mgC.mg D.mg答案A解析方法一：设高空作业人员自由下落h时的速度为v，则v22gh，得v，设安全带对人的平均作用力为F，由牛顿第二定律得Fmgma又va

4、t解得Fmg.方法二：由动量定理得(mgF)t0mv，得Fmg.选项A正确知识：自由落体运动的理解及牛顿第二定律的应用能力：考查对自由落体运动和牛顿第二定律的分析综合能力试题难度：较小2(2015江苏高考)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()At2 s时最大 Bt2 s时最小Ct8.5 s时最大 Dt8.5 s时最小答案AD解析人受重力mg和支持力FN的作用，由牛顿第二定律得FNmgma.由牛顿第三定律得人对地板的压力FNFNmgma.当t2 s时a有最大值，FN最大；当t8.5 s时，a有最小值，FN最小，选项A、D

5、正确知识：牛顿运动定律的应用、受力分析能力：对at图象的理解能力和对牛顿运动定律应用的推理能力试题难度：较小3(2015全国卷)如图，两平行的带电金属板水平放置若在两板中间a点从静止释放一带电微粒，微粒恰好保持静止状态现将两板绕过a点的轴(垂直于纸面)逆时针旋转45，再由a点从静止释放一同样的微粒，该微粒将()A保持静止状态B向左上方做匀加速运动C向正下方做匀加速运动D向左下方做匀加速运动答案D解析两板水平放置时，放置于两板间a点的带电微粒保持静止，带电微粒受到的电场力与重力平衡当将两板逆时针旋转45时，电场力大小不变，方向逆时针偏转45，受力如图，则其合力方向沿二力角平分线方向，微粒将向左下

6、方做匀加速运动选项D正确知识：带电粒子在匀强电场中的受力与运动分析能力：由受力情况判断运动情况的推理能力试题难度：较小4(2014北京高考)应用物理知识分析生活中的常见现象，可以使物理学习更加有趣和深入例如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出对此现象分析正确的是()A手托物体向上运动的过程中，物体始终处于超重状态B手托物体向上运动的过程中，物体始终处于失重状态C在物体离开手的瞬间，物体的加速度大于重力加速度D在物体离开手的瞬间，手的加速度大于重力加速度答案D解析物体由静止开始向上运动时，物体和手掌先一起加速向上，物体处于超重状态，之后物体和手掌分离前，应减速向上，物体处于失

7、重状态，故A、B均错误当物体和手分离时，二者速度相同，又因均做减速运动，故分离条件为a手a物，分离瞬间物体的加速度等于重力加速度，则手的加速度大于重力加速度，选项D正确，C错误动力学中的图象问题包括两种情况：一是根据受力情况确定加速度、速度随时间的变化情况；二是根据物体的运动情况分析物体的受力情况，求解问题的关键在于分析清楚物体的受力情况和运动情况【例1】(2015南昌模拟)如图甲所示，粗糙斜面与水平面的夹角为30，质量为0.3 kg的小物块静止在A点现有一沿斜面向上的恒定推力F作用在小物块上，作用一段时间后撤去推力F，小物块能达到的最高位置为C点，小物块从A到C的vt图象如图乙所示g取10

8、m/s2，则下列说法正确的是()A小物块到C点后将沿斜面下滑B小物块加速时的加速度是减速时加速度的C小物块与斜面间的动摩擦因数为D推力F的大小为6 N【审题突破】第一步：审题干提取信息(1)物块静止在A点物块受力平衡物块受的最大静摩擦力不小于重力下滑分力(2)由图象乙物块先做匀加速直线运动，后做匀减速直线运动第二步：审问题明确解题思路(1)比较物块加、减速时的加速度研究图象乙求得运动的加速度(2)求斜面的动摩擦因数选0.91.2 s时间段为研究过程由牛顿第二定律列方程.(3)求推力F选00.9 s时间段为研究过程由牛顿第二定律列方程F.答案B解析撤去推力F后，物块在滑动摩擦力作用下做匀减速直线

9、运动，由vt图象求得小物块在加速和减速两个过程中的加速度大小分别为a1 m/s2，a210 m/s2，在匀减速直线运动过程中，由牛顿第二定律可知mgsin30mgcos30ma2，选项B正确，C错误；由此判断mgsin30Ffmmgcos30，因此小物块到达C点后将静止在斜面上，选项A错误；在匀加速阶段Fmgsin30mgcos30ma1，F4 N，选项D错误处理动力学图象问题的一般思路(1)依据题意，合理选取研究对象；(2)对物体先受力分析，再分析其运动过程；(3)将物体的运动过程与图象对应起来；(4)对于相对复杂的图象，可通过列解析式的方法进行判断【变式训练】1(2014山东高考)一质点在

10、外力作用下做直线运动，其速度v随时间t变化的图象如图在图中标出的时刻中，质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()At1Bt2Ct3 Dt4答案AC解析vt图象中，纵轴表示各时刻的速度，t1、t2时刻速度为正，t3、t4时刻速度为负，图线上各点切线的斜率表示该时刻的加速度，t1、t4时刻加速度为正，t2、t3时刻加速度为负，根据牛顿第二定律，加速度与合外力方向相同，故t1时刻合外力与速度均为正，t3时刻合外力与速度均为负，A、C正确，B、D错误1连接体是指运动中几个物体叠放在一起，或并排挤放在一起，或由绳子、细杆连接在一起的物体组高中阶段主要处理加速度大小相同(或为零)的连接体问题 2.连接体

11、问题的处理方法 (1)整体法：把整个系统作为一个研究对象来分析的方法不必考虑系统内力的影响，只考虑系统受到的外力，依据牛顿第二定律列方程求解 (2)隔离法：把系统中的各个部分(或某一部分)隔离，作为一个单独的研究对象来分析的方法此时系统的内力就有可能成为该研究对象的外力，在分析时应加以注意然后依据牛顿第二定律列方程求解 (3)整体法与隔离法的选用 求各部分加速度相同的连接体的加速度或合力时，优先考虑“整体法”，如果还要求物体之间的作用力，再用“隔离法”在实际应用中，应根据具体情况，灵活交替使用这两种方法，不应拘泥于固定的模式【例2】(多选)(2015吉林实验中学模拟)如图甲所示，A、B两物体叠

12、放在光滑水平面上，对物体B施加一水平变力F，Ft关系如图乙所示，两物体在变力F作用下由静止开始运动且始终保持相对静止，则()At0时刻，两物体之间的摩擦力最大Bt0时刻，两物体的速度方向开始改变Ct02t0时间内，两物体之间的摩擦力逐渐增大D02t0时间内，物体A所受的摩擦力方向始终与变力F的方向相同【审题突破】第一步：审题干提取信息(1)A、B两物体叠放在光滑水平面上F为A、B所受的合外力两物体的加速度与F成正比(2)两物体在变力F作用下由静止开始运动且始终保持相对静止两物体加速度始终相同，可以整体分析第二步：审问题明确解题思路(1)求两物体的速度选两物体的整体为研究对象受力分析(重力、FN

13、、F)竖直方向平衡，水平方向有加速度列方程F(mAmB)a判断a的变化规律判断速度的变化(2)求两物体之间的摩擦力选物体A为研究对象受力分析(重力、FNA、Ff)竖直方向受力平衡，水平方向有加速度列方程FfAmAa判断A、C、D选项答案CD解析两物体始终保持相对静止，故t0时刻，两物体的加速度为零，两物体之间无摩擦力，A错误；0t0时刻两物体做加速度减小的加速运动，t0时刻速度达到最大，t02t0时间内两物体做加速度增大的减速运动，到2t0时刻速度减到零，故02t0时间内两物体的速度方向没有改变，B错误；02t0时间内物体A所受的摩擦力方向始终与变力F的方向相同，D正确；两物体之间的摩擦力Ff

14、mAa，Ff随F的变化而变化，C正确整体法和隔离法的优点及使用条件(1)整体法：优点：研究对象减少，忽略物体之间的相互作用力，方程数减少，求解简捷条件：连接体中各物体具有共同的加速度(2)隔离法：优点：易看清各个物体具体的受力情况条件：当系统内各物体的加速度不同时，一般采用隔离法；求连接体内各物体间的相互作用力时必须用隔离法【变式训练】2(多选)(2014江苏高考)如图所示，A、B两物块的质量分别为2 m和m，静止叠放在水平地面上A、B间的动摩擦因数为，B与地面间的动摩擦因数为.最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g.现对A施加一水平拉力F，则()A当F3mg时，A相对B滑动D无论F为何值

15、，B的加速度不会超过g答案BCD解析A、B之间的最大静摩擦力为2mg，B物块与地面间的最大静摩擦力为mg，当mgF2mg时，A、B相对地面滑动，A错误假设A、B之间为最大静摩擦力，一起运动，此时B物块的加速度为fABfBmaB，解得aBg，D项正确以A为研究对象，有FfBA2maB，解得F3mg，所以当Fmg时，A、B一起运动，对整体有FfB3ma，解得ag，B项正确当F3mg时，A相对B滑动，C项正确单物体多过程及多物体运动问题是高考命题热点，对于此类问题一定要注意寻找各物体间的联系并分析清楚各个过程的运动情况受力分析和运动过程分析是解决问题的关键，基本思路如图所示： 【例3】(2011山东

16、高考)如图所示，在高出水平地面h1.8 m的光滑平台上放置一质量M2 kg、由两种不同材料连接成一体的薄板A，其右段长度l10.2 m且表面光滑，左段表面粗糙在A最右端放有可视为质点的物块B，其质量m1 kg.B与A左段间动摩擦因数0.4.开始时二者均静止，先对A施加F20 N水平向右的恒力，待B脱离A(A尚未露出平台)后，将A取走B离开平台后的落地点与平台右边缘的水平距离x1.2 m(g取10 m/s2)求：(1)B离开平台时的速度vB.(2)B从开始运动到刚脱离A时，B运动的时间tB和位移xB.(3)A左段的长度l2.【审题突破】1.关键：(1)正确分析薄板A两个过程的受力情况(2)B从开

17、始运动到刚脱离A时， 两个物体运动时间相等2技巧：(1)先从物块B离开平台做平抛运动入手求解vB.(2)再研究物块B在A上滑动时做匀加速直线运动，由牛顿第二定律和运动学公式求时间tB和位移xB.(3)最后研究薄板A的两个运动过程，分别列牛顿第二定律和运动学公式求l2.答案(1)2 m/s(2)0.5 s0.5 m(3)1.5 m解析(1)物块B离开平台后做平抛运动：xvBt，hgt2，可得vB2 m/s(2)物块B与A右端接触时处于静止状态，当B与A左端接触时做匀加速直线运动，设加速度为aB，则mgmaB，vBaBtB，又xBaBt，可得tB0.5 s，xB0.5 m(3)A刚开始运动时，A做

18、匀加速直线运动，设加速度为a1，B刚开始运动时，A的速度为v1，加速度为a2，则有FMa1，v2a1l1，FmgMa2，l2v1tBa2taBt，可得l21.5 m.1仔细审题，分析物体的受力及受力的变化情况，确定并划分出物体经历的每个不同的过程2逐一分析各个过程中的受力情况和运动情况，以及总结前一过程和后一过程的状态有何特点3前一个过程的结束就是后一个过程的开始，两个过程的交接点受力的变化、状态的特点是解题的关键4合理选择规律，根据不同的运动过程选择合适的规律方程求解【变式训练】3如图所示，水平传送带AB长L3.6 m，沿顺时针方向以v08 m/s的速度匀速转动，BC是一长s2 m的平台，与

19、传送带水平连接于B点，一倾角为37的斜面CD紧靠平台固定，斜面顶端与平台等高，一物块a由A处轻轻放上传送带，物块a与传送带、BC面间的动摩擦因数均为0.5.当物块a滑到C点的同时，另一个物块b以初速度v16 m/s沿斜面DC向上运动，当其运动到最高点时恰好与物块a相遇，物块a与b均可看成质点，g10 m/s2，求：(1)物块a运动到C点时的速度大小v；(2)物块a从A运动到C的时间t；(3)物块b与斜面间的动摩擦因数1.答案(1)4 m/s(2)1.6 s(3)0.5解析(1)分析清楚a、b两物体的受力情况和运动情况(2)当b运动到最高点时恰好与a相遇的意义是：b与a在斜面DC上相遇时b的速度

20、刚好为零(1)由牛顿第二定律知物块a在传送带和平台上的加速度大小均为ag5 m/s2令物块a经时间t1与传送带共速，则有v0at1，发生的位移为xt1联立并代入数值得x6.4 m3.6 m，即物块a在传送带上一直加速运动，到B点时的速度设为vB，则有v2aL，即vB6 m/s而物块a从B到C做匀减速运动，在C点的速度设为v，有vv22as，代入数值得v4 m/s.(2)物块a从A到B有vBat1，得t11.2 s从B到C有vBvat2，得t20.4 s则物块a从A运动到C的时间tt1t21.6 s.(3)物块a离开C点后做平抛运动而落在斜面上，有xvt3，ygt，tan联立得t30.6 s由牛

21、顿第二定律知物块b在斜面上的加速度为a1由运动学规律知v1a1t3联立并代入数值得10.5.突破审题规范解答【例】(17分)(2015德州一模)如图是利用传送带装运煤块的示意图其中传送带长L6 m，倾角37，煤块与传送带间的动摩擦因数0.8，传送带的主动轮和从动轮半径相等主动轮轴顶端与运煤车底板间的竖直高度H1.8 m，与运煤车车厢中心的水平距离x1.2 m现在传送带底端由静止释放一些煤块(可视为质点)，质量m5 kg，煤块在传送带的作用下运送到高处要使煤块在轮的最高点水平抛出并落在车厢中心取g10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：(1)煤块在轮的最高点水平抛出时的速度(2)

22、主动轮和从动轮的半径R.(3)电动机运送煤块多消耗的电能【规范解答】答案(1)2 m/s(2)0.4 m(3)350 J解析(1)煤块离开传送带后做平抛运动水平方向xvt(1分)竖直方向Hgt2(1分)代入数据得v2 m/s(1分)(2)要使煤块在轮的最高点做平抛运动，则煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零(1分)由牛顿第二定律得：mgm(2分)代入数据解得R0.4 m(1分)(3)由牛顿第二定律Fma得mgcosmgsinma(2分)即a0.4 m/s2(1分)由vv0at，v00得煤块匀加速运动的时间t5 s(1分)煤块的位移x1at25 m(1分)由于tan37，所以煤块将匀速运动到顶端(

23、1分)由功能关系得传送带多消耗的电能Emv2mgcos37(vtx1)mgLsin37(2分)代入数据，由以上各式得E350 J(2分)第一问：(1)只列出式和式得2分，只得式不得分(2)列综合式vx2 m/s给3分，答案错不得分建议：在时间比较紧张的情况下，要尽量写出一些必要的关系式要分步列式，不要只列综合式，力争多得步骤分第二问：(1)仅写出“煤块到达轮的最高点时对轮的压力为零”得1分(2)如果将式写成：R0.4 m，扣1分建议：为了多得步骤分，对关键物理过程或状态的表述不能少要列出物理定律、定理的原始表达式，若只写出变形式则影响得分第三问：(1)将式合为agcosgsin0.4 m/s2

24、扣1分(2)缺少文字表述“由于tan37，所以煤块将匀速运动到顶端”扣1分(3)如果将式根据动能定理写成Emgcos37(vtx1)mgLsin37mv20同样给2分(4)将式的理论依据错写成动能定理扣1分(5)如果将式写成Emv2mgcos37(vtx1)mgLsin37没有理论依据不得分建议：不要为了急于得出答案，只列出化简后的式子，否则会影响步骤得分临界状态的判断是关键得分点，表述必须明确理论依据与定量表达式一定要对应，避免张冠李戴1(2015聊城二模)如图所示，沿水平面运动的小车里有用轻质细线和轻质弹簧A共同悬挂的小球，小车光滑底板上有用轻质弹簧B拴着的物块，已知悬线和轻质弹簧A与竖直

25、方向夹角均为30，弹簧B处于压缩状态，小球和物块质量均为m，均相对小车静止，重力加速度为g，则()A小车一定水平向左做匀加速运动B弹簧A一定处于拉伸状态C弹簧B的弹力大小可能为mg D细线拉力有可能与弹簧B的拉力相等答案C解析因弹簧B处于压缩状态，所以物块的合力一定水平向左，即小车的加速度水平向左，即小车可能向左加速，也可能向右减速，A错；当系统的加速度agtan，弹簧A不受力作用，即处于原长状态，B错；当agtan时，由牛顿第二定律知弹簧B的弹力大小Fmamg，C对；令细线对小球拉力为T，弹簧A、B的弹力分别为F1、F2，则对小球水平方向有TsinF1sinma，对物块F2ma，所以T一定大

26、于F2，D错2(2015课标)(多选)如图(a)，一物块在t0时刻滑上一固定斜面，其运动的vt图线如图(b)所示若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()A斜面的倾角B物块的质量C物块与斜面间的动摩擦因数D物块沿斜面向上滑行的最大高度答案ACD解析设物块的质量为m、斜面的倾角为，物块与斜面间的动摩擦因数为，物块沿斜面上滑和下滑时的加速度大小分别为a1和a2，根据牛顿第二定律有：mgsin mgcosma1，mgsinmgcosma2.再结合vt图线斜率的物理意义有：a1，a2.由上述四式可见，无法求出m，可以求出、，故B错，A、C均正确.0t1时间内的vt图线与横轴包围的面积

27、大小等于物块沿斜面上滑的最大距离，已求出，故可以求出物块上滑的最大高度，故D正确3(2015湖北八校二联)(多选)质量分别为M和m的物块形状大小均相同，将它们通过轻绳跨过光滑定滑轮连接，如图甲所示，绳子平行于倾角为的斜面，M恰好能静止在斜面上，不考虑M、m与斜面之间的摩擦若互换两物块位置，按图乙放置，然后释放M，斜面仍保持静止则下列说法正确的是()A轻绳的拉力等于MgB轻绳的拉力等于mgCM运动的加速度大小为(1sin)gDM运动的加速度大小为g答案BC解析互换位置前，M静止在斜面上，则有：Mgsinmg，互换位置后，对M有MgTMa，对m有：Tmgsinma，又TT，解得：a(1sin)g，

28、Tmg，故A、D错，B、C对4(2014河北衡水中学调研)三角形传送带以1 m/s的速度逆时针匀速转动，两边的传送带长都是2 m且与水平方向的夹角均为37.现有两个小物块A、B从传送带顶端都以1 m/s的初速度沿传送带下滑，物块与传送带间的动摩擦因数都是0.5，(g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8)下列说法正确的是()A物块A先到达传送带底端B物块A、B同时到达传送带底端C传送带对物块A、B均做负功D物块A、B在传送带上的划痕长度之比为13答案BCD解析因mgsinmgcos，物块A、B都以1 m/s的初速度沿传送带下滑，则传送带对两物块的滑动摩擦力方向均沿斜面向上，大小也相等，故两物块沿斜面向下的加速度大小相同，滑到底端时位移大小相同，则所用时间也相同，故A错误，B正确；滑动摩擦力沿传送带向上，位移向下，摩擦力做负功，故C正确；A、B两物块下滑时的加速度相同，下滑到底端的时间相同，由xv0tat2，agsingcos，得t1 s，传送带1 s内运动的距离是1 m，A与传送带是同向运动，则A在传送带上的划痕长度为(21)m1 m，B与传送带是反向运动的，则B在传送带上的划痕长度为(21)m3 m，所以D正确