专题三牛顿第二定律及应用学生用.docx

1、专题三 牛顿第二定律及应用学生用专题三：牛顿第二定律及应用一、对牛顿第二定律的理解矢量性公式Fma是矢量式，任一时刻，F与a总同向瞬时性a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受的合外力因果性F是产生加速度a的原因，加速度a是F作用的结果同一性有三层意思：(1)加速度a是相对同一个惯性系的(一般指地面)；(2)Fma中，F、m、a对应同一个物体或同一个系统；(3)Fma中，各量统一使用国际单位独立性(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足Fma(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和(3)力和加速度在各个方向上的分量也满足Fma即Fxmax，Fymay

2、【例1】 (2010上海11)将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体()A刚抛出时的速度最大B在最高点的加速度为零C上升时间大于下落时间D上升时的加速度等于下落时的加速度【例2】 (2009宁夏理综20)如图所示，一足够长的木板静止在光滑水平面上，一物块静止在木板上，木板和物块间有摩擦现用水平力向右拉木板，当物块相对木板滑动了一段距离但仍有相对运动时，撤掉拉力，此后木板和物块相对于水平面的运动情况为()A物块先向左运动，再向右运动B物块向左运动，速度逐渐增大，直到做匀速运动C木板向右运动，速度逐渐变小，直到做匀速运动D木板和物块的速度都逐渐变小，

3、直到为零二、动力学两类基本问题应用牛顿第二定律的解题步骤(1)确定研究对象，分析物体的受力情况和运动情况(2)已知受力求运动：根据牛顿第二定律F合ma求加速度a，再由运动公式求运动量；(3)已知运动求受力：由运动公式求加速度，再根据牛顿第二定律F合ma求力或力的相关量。特别提醒：无论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的“桥梁”【例3】 如图所示，一质量为m的物块放在水平地面上现在对物块施加一个大小为F的水平恒力，使物块从静止开始向右移动距离x后立即撤去F，物块与水平地面间的动摩擦因数为，求：(1)撤去F时，物块的速度大小；(2)撤去F后，物块还能滑行多远【例4】 (2010安徽理综22)质量为

4、2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt图象如图所示g取10 m/s2，求(1)物体与水平面间的动摩擦因数；(2)水平推力F的大小；(3)010 s内物体运动位移的大小三、超重与失重超重失重完全失重定义物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)等于零的现象产生条件物体有向上的加速度物体有向下的加速度ag，方向竖直向下视重Fm(ga)Fm(ga)F02.进一步理解(1)当出现超重、失重时，物体的重力并没变化(2)物体处于超重还是失重状态，

5、只取决于加速度方向向上还是向下，而与速度无关(3)倾斜的加速度有竖直方向的分加速度，也会产生超重或失重。(4)物体超重或失重的大小是ma.(5)当物体处于完全失重状态时，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如单摆停摆、天平失效、浸在水中的物体不再受浮力，液柱不再产生向下的压强等【例5】 (2010浙江理综14)如图所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛(不计空气阻力)下列说法正确的是()A在上升和下降过程中A对B的压力一定为零B上升过程中A对B的压力大于A物体受到的重力C下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力D在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力针对训练1下列

6、实例属于超重现象的是()A.汽车驶过拱形桥顶端B.荡秋千的小孩通过最低点C.跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动D.火箭点火后加速升空四、瞬时加速度问题分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析瞬时前后的瞬时作用力1轻绳、轻杆和刚性支持面：弹力大小大小可以突变2轻弹簧、橡皮绳：弹力大小不能突变【例6】 (2010全国15)如图所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度大小为g.则有()Aa10，a2g Ba1g，a2gC

7、a10，a2g Da1g，a2g【例7】 (2011宿迁模拟)在动摩擦因数0.2的水平面上有一个质量为m1 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5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，取g10 m/s2.求：(1)此时轻弹簧的弹力大小；(2)小球的加速度大小和方向；(3)在剪断弹簧的瞬间小球的加速度大小五、整体法和隔离法的选取应用1隔离法是受力分析的基础，一般情况下隔离法，用应重点掌握2整体法、隔离法交替运用的原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力，可以 “先整体求加速度，后隔离求内力”【

8、例8】 (2009安徽高考)在2008年北京残奥会开幕式上，运动员手拉绳索向上攀登，最终点燃了主火炬，体现了残疾运动员坚韧不拔的意志和自强不息的精神为了探求上升过程中运动员与绳索和吊椅间的作用，可将过程简化如下：一根不可伸缩的轻绳跨过轻质的定滑轮，一端挂一吊椅，另一端被坐在吊椅上的运动员拉住，如图所示设运动员的质量为65 kg，吊椅的质量为15 kg，不计定滑轮与绳子间的摩擦，重力加速度取g10 m/s2.当运动员与吊椅一起以加速度a1 m/s2上升时，试求：(1)运动员竖直向下拉绳的力；(2)运动员对吊椅的压力 针对训练2如图所示，水平地面上有两块完全相同的木块A、B，水平推力F作用在A上，

9、用FAB代表A、B间的相互作用力，下列说法中错误的是()A若地面是光滑的，则FABFB若地面是光滑的，则FABC若地面是粗糙的，且A、B被推动，则FABD若地面是粗糙的，且A、B未被推动，FAB可能为六、动力学中的图象问题图象问题是近年高考命题的热点，动力学问题的图象在高考中也频频出现，常见的有vt图象、at图象、Ft图象、Fa图象【例9】 (2009全国15)两物体甲和乙在同一直线上运动，它们在00.4 s时间内的vt图象如图所示若仅在两物体之间存在相互作用，则物体甲与乙的质量之比和图中时间t1分别为()A.和0.30 s B3和0.30 sC.和0.28 s D3和0.28 s【例10】

10、(2010福建理综16)质量为2 kg的物体静止在足够大的水平地面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等从t0时刻开始，物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图所示重力加速度g取10 m/s2，则物体在t0至t12 s这段时间的位移大小为()A18 m B54 m C72 m D198 m【例11】 (2009上海单科22)如图(a)所示，质量m1 kg的物体沿倾角37的固定粗糙斜面由静止开始向下运动，风对物体的作用力沿水平方向向右，其大小与风速v成正比，比例系数用k表示，物体加速度a与风速v的关系如图(b)所示，求：(

11、1)物体与斜面间的动摩擦因数；(2)比例系数k.(sin 370.6，cos 370.8， g取10 m/s2)【例12】如图(a)所示，用一水平外力F推着一个静止在倾角为的光滑斜面上的物体，逐渐增大F，物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图(b)所示，若重力加速度g取10 m/s2.根据图(b)中所提供的信息计算不出()A物体的质量B斜面的倾角C物体能静止在斜面上所施加的最小外力D加速度为6 m/s2时物体的速度七、动力学中的传送带问题【例13】 如图所示，传送带与水平面间的倾角为37，传送带以10 m/s的速率运行，在传送带上端A处无初速度地放上质量为0.5 kg的物体，它与传

12、送带间的动摩擦因数为0.5，若传送带A到B的长度为16 m，则物体从A运动到B的时间为多少？(取g10 m/s2) 【例14】(2010高考状元纠错)如图所示，质量为m的物体用细绳拴住放在水平粗糙传送带上，物体距传送带左端距离为L，稳定时绳与水平方向的夹角为，当传送带分别以v1、v2的速度做逆时针转动时(v1v2)，绳中的拉力分别为F1、F2；若剪断细绳时，物体到达左端的时间分别为t1、t2，则下列说法正确的是()AF1F2Ct1t2 Dt1可能等于t21(2011海南华侨中学月考)在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据，刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上发生滑动时留下来的痕迹

13、在某次交通事故中，汽车的刹车线的长度是14 m，假设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数恒为0.7，g取10 m/s2，则汽车开始刹车时的速度为()A7 m/s B10 m/s C14 m/s D20 m/s2(2011吉林长春调研)竖直向上飞行的子弹，达到最高点后又返回原处，假设整个运动过程中，子弹受到的阻力与速度的大小成正比，则子弹在整个运动过程中，加速度大小的变化是()A始终变大 B始终变小 C先变大后变小 D先变小后变大3如图甲所示，在粗糙水平面上，物体A在水平向右的外力F的作用下做直线运动，其速度时间图象如图乙所示，下列判断正确的是()A在01 s内，外力F不断增大B在13 s内，外力F的大

14、小恒定C在34 s内，外力F不断增大D在34 s内，外力F的大小恒定4(2009广东理基4)建筑工人用图所示的定滑轮装置运送建筑材料，质量为70.0 kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)()A510 N B490 NC890 N D910 N5如图所示，足够长的传送带与水平面间夹角为，以速度v0逆时针匀速转动在传送带的上端轻轻放置一个质量为m的小木块，小木块与传送带间的动摩擦因数4 s后，B物体做匀加速直线运动Ct4.5 s时，A物体的速度为零Dt4.5

15、 s后，A、B的加速度方向相反28(2011杭州期中检测)如图所示，两个质量分别为m12 kg、m23 kg的物体置于光滑的水平面上，中间用轻质弹簧秤连接两个大小分别为F130 N、F220 N的水平拉力分别作用在m1、m2上，则()A弹簧秤的示数是25 N B弹簧秤的示数是50 NC在突然撤去F2的瞬间，m1的加速度大小为5 m/s2D在突然撤去F1的瞬间，m1的加速度大小为13 m/s229如图，光滑水平面上放置质量分别为m和2m的四个木块，其中两个质量为m的木块间用一不可伸长的轻绳相连，木块间的最大静摩擦力是mg.现用水平拉力F拉其中一个质量为2m的木块，使四个木块以同一加速度运动，则轻

16、绳对m的最大拉力为()A. B. C. 3mg30(2011天星调研)传送带是一种常用的运输工具，被广泛应用于矿山、码头、货场、车站、机场等如图所示为火车站使用的传送带示意图绷紧的传送带水平部分长度L5 m，并以v02 m/s的速度匀速向右运动现将一个可视为质点的旅行包无初速度地轻放在传送带的左端，已知旅行包与传送带之间的动摩擦因数0.2，g取10 m/s2.(1)求旅行包经过多长时间到达传送带的右端；(2)若要旅行包从左端运动到右端所用时间最短，则传送带速度的大小应满足什么条件？最短时间是多少？31如图所示，在倾角为30的固定斜面上，跨过定滑轮的轻绳一端系在小车的前端，另一端被坐在小车上的人拉住已知人的质量为60 kg，小车的质量为10 kg，绳及滑轮的质量、滑轮与绳间的摩擦均不计，斜面对小车的摩擦阻力为人和小车总重力的0.1倍，取重力加速度g10 m/s2，当人以280 N的力拉绳时，试求(斜面足够长)：(1)人与车一起运动的加速度大小；(2)人所受摩擦力的大小和方向；(3)某时刻人和车沿斜面向上的速度为3 m/s，此时人松手，则人和车一起滑到最高点所用时间为多少？