專題16牛頓第二定律的應(yīng)用原卷版

1、2021年高考物理一輪復(fù)習(xí)考點(diǎn)全攻關(guān)專題（16）牛頓第二定律的應(yīng)用（原卷版）雙基過關(guān)：一、動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題1 .由物體的受力情況求解運(yùn)動(dòng)情況的基本思路先求出幾個(gè)力的合力，由牛頓第二定律（F合=ma）求出加速度，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式求出速度或位移.2 .由物體的運(yùn)動(dòng)情況求解受力情況的基本思路已知加速度或根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出加速度，再由牛頓第二定律求出合力，從而確定未知力.3 .應(yīng)用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問題，受力分析和運(yùn)動(dòng)分析是關(guān)鍵，加速度是解決此類問題的紐帶，分析流程如下：受力情況FIF合=ma加速度a|運(yùn)動(dòng)情況v、x、t【自測(cè)1】假設(shè)汽車突然緊急制動(dòng)后所受到的阻力的大小與7車所受的重力大小差

2、不多，當(dāng)汽車以20m/s的速度行駛時(shí)突然制動(dòng)，它還能繼續(xù)滑動(dòng)的距離約為（）A.40mB.20mC.10mD.5m二、瞬時(shí)問題1 .牛頓第二定律的表達(dá)式為：F合=ma,加速度由物體所受合外力決定,加速度的方向與物體所受合外力的方向一致.當(dāng)物體所受合外力發(fā)生突變時(shí)，加速度也隨著發(fā)生突變，而物體運(yùn)動(dòng)的速度不能發(fā)生突變.2 .輕繩、輕桿和輕彈簧（橡皮條）的區(qū)別（1）輕繩和輕桿：剪斷輕繩或輕桿斷開后，原有的彈力將突變?yōu)?.（2）輕彈簧和橡皮條：當(dāng)輕彈簧和橡皮條兩端與其他物體連接時(shí)，輕彈簧或橡皮條的彈力不能發(fā)生突變.【自測(cè)2】如圖1,A、B、C三個(gè)小球質(zhì)量均為m,A、B之間用一根沒有彈性的輕質(zhì)細(xì)繩連在一起

3、，B、C之間用輕彈簧拴接，整個(gè)系統(tǒng)用細(xì)線懸掛在天花板上并且處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將A上面的細(xì)線剪斷，使A的上端失去拉力，則在剪斷細(xì)線的瞬間，A、B、C三個(gè)小球的加速度分別是（重力加速度為g）（）QnOc圖1A.1.5g,1.5g,0B.g,2g,0C.g,g,gD.g,g,0二、超重和失重1 .超重（1）定義：物體對(duì)支持物的壓力（或?qū)覓煳锏睦Γ┐笥谖矬w所受重力的現(xiàn)象.（2）產(chǎn)生條件：物體具有向上的加速度.2 .失重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象.(2)產(chǎn)生條件：物體具有向下的加速度.3 .完全失重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)等于

4、0的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象.(2)產(chǎn)生條件：物體的加速度a=g,方向豎直向下.4 .實(shí)重和視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無關(guān).(2)視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時(shí)，物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的重力.此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)或臺(tái)秤的示數(shù)即為視重.【自測(cè)3】圖2甲是某人站在力傳感器上做下蹲、起跳動(dòng)作的示意圖，點(diǎn)O表示人的重心.圖乙是根據(jù)傳感器采集到的數(shù)據(jù)畫出的Ft圖線，兩圖中ag各點(diǎn)均對(duì)應(yīng)，其中有幾個(gè)點(diǎn)在圖甲中沒有畫出.取重力加速度g=10m/s：根據(jù)圖象分析可知().c點(diǎn)位置人處于失重狀態(tài)BC.e點(diǎn)位置人處于超重狀態(tài).d點(diǎn)的加速度小于f點(diǎn)的加速度A.人

5、的重力為1500N命題熱點(diǎn)一：瞬時(shí)問題的兩類模型1.兩種模型加速度與合外力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，具體可簡(jiǎn)化為以下兩種模型：不發(fā)生明顯超變就能由生彈力.剪斷或i軸繩輕桿腰離后.不需要時(shí)間怪紙席堂.神力立！和捶豆面卻耦失或改變一般題U中所給的輕繩，輕桿，和接觸面花不知恃殊晚明時(shí).均可;按此模型處理兩種4型-二藻酉而而端受蔬而窗?ii謫麗而:P：定埔）時(shí).由于物體川慚性.蟀簧的長(zhǎng)t彈赍郡床度不會(huì)發(fā)生竇嚨，所以在瞬時(shí)問題中和和瓦舒：其肆力的大小認(rèn)為是不變的，即此時(shí)憚：辭的彈力不突變：'',“2.解題思路分析瞬時(shí)變化前后物體的受力情況？列牛頓第二定律方程

6、？求瞬時(shí)加速度【例1】（多選）如圖3所示，質(zhì)量均為m的木塊A和B用一輕彈簧相連，豎直放在光滑的水平面上，木塊A上放有質(zhì)量為2m的木塊C,三者均處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將木塊C迅速移開，若重力加速度為g,則在木塊C移開的瞬間（）圖3A.彈簧的形變量不改變B.彈簧的彈力大小為mgC.木塊A的加速度大小為2gD.木塊B對(duì)水平面的壓力大小迅速變?yōu)?mg【變式1】如圖4所示，在傾角為0=30°的光滑固定斜面上，物塊A、B質(zhì)量均為m.物塊A靜止在輕彈簧上端，物塊B用細(xì)線與斜面頂端相連，A、B靠在一起，但A、B之間無彈力.已知重力加速度為g,某時(shí)刻將細(xì)線剪斷，下列說法正確的是（）圖4A.細(xì)線剪斷前，彈簧的

7、彈力為mgB.細(xì)線剪斷前，細(xì)線的拉力為mgC.細(xì)線剪斷瞬間，彈簧的彈力發(fā)生變化1D.細(xì)線男斷瞬間，物塊B的加速度大小為4g【變式2】如圖5所示，A球質(zhì)量為B球質(zhì)量的3倍，光滑固定斜面的傾角為9,圖甲中，A、B兩球用輕彈簧相連，圖乙中A、B兩球用輕質(zhì)桿相連，系統(tǒng)靜止時(shí)，擋板C與斜面垂直，彈簧、輕桿均與斜面平行，重力加速度為g,則在突然撤去擋板的瞬間有()圖5A.圖甲中A球的加速度大小為gsin0B.圖甲中B球的加速度大小為2gsin0C.圖乙中A、B兩球的加速度大小均為gsin0D.圖乙中輕桿的作用力一定不為零命題熱點(diǎn)二：超重與失重現(xiàn)象1 .對(duì)超重和失重的理解(1)不論超重、失重或完全失重，物體

8、的重力都不變，只是視重”改變.(2)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失.(3)盡管物體的加速度不是豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài).2 .判斷超重和失重的方法從受力的角度判斷當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí),物體處于超重狀態(tài)；小于重力時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；等于零時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具后向上的加速度時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；具后向下的加速度時(shí)，物體處十失重狀態(tài)；1可卜的加速度等于重力加速度時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài)從速度變化的角度判斷物體向上加速或向卜減速時(shí)，超重物體向卜加速或向上減速時(shí)，失重【例2】壓敏

9、電阻的阻值隨所受壓力的增大而減小、某實(shí)驗(yàn)小組在升降機(jī)水平地面上利用壓敏電阻設(shè)計(jì)了判斷升降機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的裝置.其工作原理圖如圖6甲所示，將壓敏電阻、定值電阻R電流顯示器、電源連成ti時(shí)刻升降機(jī)開始運(yùn)動(dòng)，從電路、在壓敏電阻上放置一個(gè)絕緣重物，0ti時(shí)間內(nèi)升降機(jī)停在某一樓層處,電流顯示器中得到電路中電流i隨時(shí)間t變化情況如圖乙所示，則下列判斷不正確的是()甲A.tit2時(shí)間內(nèi)絕緣重物處于超重狀態(tài)B.t3t4時(shí)間內(nèi)絕緣重物處于失重狀態(tài)C.升降機(jī)開始時(shí)可能停在1樓層，從ti時(shí)刻開始，經(jīng)向上加速、勻速、減速，最后停在高樓層D.升降機(jī)開始時(shí)可能停在高樓層，從ti時(shí)刻開始，經(jīng)向下加速、勻速、減速，最后停在1樓【

10、變式3】如圖7,跳高運(yùn)動(dòng)員起跳后向上運(yùn)動(dòng)，越過橫桿后開始向下運(yùn)動(dòng)，則運(yùn)動(dòng)員越過橫桿前、后在空中所處的狀態(tài)分別為()圖7A.失重、失重B.超重、超重C.失重、超重D.超重、失重【變式4】如圖8所示，固定在水平面上的斜面體C上放有一個(gè)斜劈A,A的上表面水平且放有物塊B.若A、B運(yùn)動(dòng)過程中始終保持相對(duì)靜止.以下說法正確的是()圖8B物塊可能只受兩個(gè)力作用A.若C斜面光滑，A和B由靜止釋放，在向下運(yùn)動(dòng)時(shí),B處于超重狀態(tài)B受水平向左的摩擦力B處于超重狀態(tài)B.若C斜面光滑，A和B以一定的初速度沿斜面減速上滑，則C.若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿斜面減速上滑，則D.若C斜面粗糙，A和B以一定的初速度沿

11、斜面加速下滑，則命題熱點(diǎn)三：動(dòng)力學(xué)兩類基本問題1 .解題關(guān)鍵(1)兩類分析物體的受力分析和物體的運(yùn)動(dòng)過程分析；(2)兩個(gè)橋梁一一加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁；速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁.2 .常用方法(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.類型1已知物體受力情況，分析物體運(yùn)動(dòng)情況【例3】如圖9,質(zhì)量為m=1kg、大小不計(jì)的物塊，在水平桌面上向右運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過。點(diǎn)時(shí)速度大小為v=4m/s,對(duì)此物塊施加大小為F=6N、方向向左的恒力，一段時(shí)間后撤去該力，物塊剛好能回到。點(diǎn)，已知物塊與桌面間動(dòng)摩擦因數(shù)為尸

12、0.2,重力加速度g=10m/s2,求：o圖9此過程中物塊到。點(diǎn)的最遠(yuǎn)距離；(2)撤去F時(shí)物塊到。點(diǎn)的距離.類型2已知物體運(yùn)動(dòng)情況，分析物體受力情況【例4】如圖10甲所示，一足夠長(zhǎng)的粗糙斜面固定在水平地面上，斜面的傾角0=37。，現(xiàn)有質(zhì)量m=2.2kg的物體在水平向左的外力F的作用下由靜止開始沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過2s撤去外力F,物體在04s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的速度與時(shí)間的關(guān)系圖線如圖乙所示.已知sin37=0.6,cos37=0.8,取g=10m/s2,求：圖10(1)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)和水平外力F的大??；(2)物體在04s內(nèi)的位移大小.【變式5】某天，小陳叫了外賣，外賣小哥把貨物送到他家陽臺(tái)正下方

13、的平地上，小陳操控小型無人機(jī)帶動(dòng)貨物，由靜止開始豎直向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后，貨物又勻速上升53s,最后再勻減速1s恰好到達(dá)他家陽臺(tái)且速度為零.貨物上升過程中，遙控器上顯示無人機(jī)在上升過程的最大速度為1m/s,高度為56m.貨物質(zhì)量為2kg,受到的阻力恒為其重力的0.02倍，重力加速度大小g=10m/s2求：(1)無人機(jī)勻加速上升的高度；(2)上升過程中，無人機(jī)對(duì)貨物的最大作用力大小.課時(shí)精練一、雙基鞏固練1.電梯頂上懸掛一根勁度系數(shù)是200N/m的彈簧，彈簧的原長(zhǎng)為20cm,在彈簧下端掛一個(gè)質(zhì)量為0.4kg的祛碼.當(dāng)電梯運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)出彈簧長(zhǎng)度變?yōu)?3cm,g取10m/s2,則電梯的運(yùn)動(dòng)

14、狀態(tài)及加速度大小為()A.勻加速上升，a=2.5m/s2B.勻減速上升，a=2.5m/s2C.勻加速上升，a=5m/s2D.勻減速上升，a=5m/s22.(多選)一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖1所示，以豎直向上為aA.t=2s時(shí)最大B. t=2s時(shí)最小C. t=8.5s時(shí)最大D. t=8.5s時(shí)最小3.為了讓乘客乘車更為舒適,A.處于超重狀態(tài)某探究小組設(shè)計(jì)了一種新的交通工具，乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動(dòng)調(diào)如圖2所示.當(dāng)此車勻減速上坡時(shí)，乘客（僅考慮乘客與水平面之間的作用）（）B.不受摩擦力的作用C.受到向后（水平向左）的摩擦力作用D.所受合力豎直向上4.如圖

15、3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)量均為m,2、4質(zhì)量均為mo,兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上，設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2、3、4的加速度大小分別為并處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出,ai、a2、a3、a4.重力加速度大小為g,則有（）rnai=a2=a3=a4=0B.ai=a2=a3=a4=gC.ai=a2=g,a3=0,m+moa4=gmoJD.m+mo-ai=g,a2=mog,a3=o,a4=m+momog5.如圖4所示，一根彈簧一端固定在左側(cè)豎直墻上，另一端連著A小球，同時(shí)水平細(xì)線一端連著A球，另一端固定在右側(cè)豎直墻上，彈簧與豎

16、直方向的夾角是60。，A、B兩小球分別連在另一根豎直彈簧兩端.開始時(shí)A、B兩球都靜止不動(dòng)，A、B兩小球的質(zhì)量相等，重力加速度為g,若不計(jì)彈簧質(zhì)量，在水平細(xì)線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為（）A.aA=aB=gB.aA=2g,aB=0C.aA=>/3g,aB=0D.aA=2>/3g,aB=06 .如圖5所示，質(zhì)量分別為mi、m2的A、B兩小球分別連在彈簧兩端，B小球用細(xì)繩固定在傾角為30。的光滑斜面上，若不計(jì)彈簧質(zhì)量且細(xì)繩和彈簧與斜面平行，在細(xì)繩被剪斷的瞬間，A、B兩小球的加速度大小分、綜合提升練B.0和mi+m22m2D.0和g27 .如圖6所示，物體A、B由跨過定滑輪且不可

17、伸長(zhǎng)的輕繩連接，由靜止開始釋放，在物體A加速下降的過程中，下列判斷正確的是（）圖6A.物體A和物體B均處于超重狀態(tài)8 .物體A和物體B均處于失重狀態(tài)C.物體A處于超重狀態(tài)，物體B處于失重狀態(tài)D.物體A處于失重狀態(tài)，物體B處于超重狀態(tài)8.（多選）一個(gè)可以看做質(zhì)點(diǎn)的物塊以恒定大小的初速度滑上木板，木板的傾角可在090。之間任意調(diào)整，設(shè)物塊沿木板向上能達(dá)到的最大位移為x.木板傾角不同時(shí)對(duì)應(yīng)的最大位移x與木板傾角”的關(guān)系如圖7所示，g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力，則下列說法正確的是()圖7A.物塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為乎3B.物塊初速度的大小是5m/sC.沿傾角為30。和90。上滑時(shí)，物塊運(yùn)動(dòng)到最大位移的時(shí)間不同一、“53D.當(dāng)a=0時(shí)，x=-m9 .在某段平直的鐵路上，一列以324km/h高速行駛的列車某時(shí)刻開始勻減速行駛，5min后恰好停在某車站，并在該站停留4min,隨后勻加速駛離車站，經(jīng)8.1km后恢復(fù)到原速324km/h.g取10m/s2.(1)求列車減速時(shí)的加速度大??；(2)若該列車總質(zhì)量為8.0105kg,所受阻力恒為車重的0.1倍，求列車駛離車站加速過程中牽引力的大小；(3)求列車從開始減速到恢復(fù)原速這段時(shí)間內(nèi)的平均速度