2020版高考物理一輪復(fù)習(xí)全突破考點(diǎn)08牛頓第一定律的應(yīng)用（二）解決動(dòng)力學(xué)的兩類問(wèn)題（含解析）.docx

考點(diǎn)08 牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用（二）解決動(dòng)力學(xué)的兩類問(wèn)題1.理解牛頓第二定律的四性，能分析加速度的方向、大小既動(dòng)態(tài)變化。2.掌握兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解決方法牛頓第二定律是處理非平衡狀態(tài)下相關(guān)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的核心定律，是解決動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題的關(guān)鍵，是連接力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)的橋梁，在高中物理中有著舉足輕重的地位。1. 牛頓第二定律（1）內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比（2）理解：因果性：力是使物體產(chǎn)生加速度a的原因，而加速a是力改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的一種體現(xiàn)，兩者互為因果關(guān)系。有加速，在加速度所在的方向上必定存在力的作用，比如向心加度與向心力；有力，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)必定會(huì)改變，可能是速度的大小改變，可能是速度的方向改變。拓展延伸：深刻理解力的作用效果對(duì)后期的動(dòng)能和動(dòng)量等內(nèi)容的學(xué)習(xí)有很大的幫助，力改變物體的動(dòng)能是合外力在空間在累計(jì)出來(lái)的效果，力改變物體的動(dòng)量是合外力在時(shí)間上累計(jì)出來(lái)的效果，力這種相互作用是物體間進(jìn)行動(dòng)量交換的途徑。瞬時(shí)性：物體的加速度由零增加到某個(gè)值的過(guò)程不需要時(shí)間的積累，這種特性有別于速度和位移，速度和位移的改變均需要一定的時(shí)間，但加速度只要物體受到力，會(huì)立即產(chǎn)生一個(gè)加速度，力消失，加速度也立即減小為零。這種性質(zhì)稱為加速度a的瞬時(shí)性問(wèn)題，如輕繩、輕彈簧被剪斷瞬間，a的變化情況。 同體性：合力與加速度對(duì)應(yīng)的物體須為同一物體，若題目中只有單一物體時(shí)學(xué)生不容易混淆，但是當(dāng)題目中有多個(gè)研究對(duì)象時(shí)（比如板塊模型），有同學(xué)通過(guò)受力分析去求某個(gè)物體的加速度時(shí)，會(huì)出現(xiàn)加速度對(duì)應(yīng)的物體與力對(duì)應(yīng)的物體不同體的現(xiàn)象。所以應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生在分析物理問(wèn)題前，先明確研究目標(biāo)。矢量性：a的方向與合力方向相同，可以利用加速度的方向去分析合力方向（運(yùn)動(dòng)力），也可以利用合力方向判斷加速度的方向（力運(yùn)動(dòng)）2.兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題（1）類型： 通過(guò)運(yùn)動(dòng)情況分析受力情況；通過(guò)受力情況分析運(yùn)動(dòng)情況（2）解決思路該定律提供了一種求解加速度的思路，結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)內(nèi)容，求解加速度a的方法就有兩種：受力分析合力牛頓第二定律a運(yùn)動(dòng)情況分析運(yùn)動(dòng)學(xué)公式a兩種情況下求出的加速度應(yīng)相等，可以利用兩種途徑表示出的加速度列出一個(gè)方程式解決動(dòng)力學(xué)中的物理量，所以我們可以由此歸納出解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本思路：分析物體的受力情況，表示出物體的合力分析物體運(yùn)動(dòng)情況，選擇適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)學(xué)公式表示出加速度，利用牛頓第二定律表示出合力兩者聯(lián)立列出方程式求解上述方法作者把它稱為三步法解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題，包括圓周運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解決思路也大致相同。第一步通過(guò)受力分析求合力時(shí)用好正交分解法是關(guān)鍵，第二部通過(guò)運(yùn)動(dòng)情況求加速時(shí)，正確選擇運(yùn)動(dòng)學(xué)公式是關(guān)鍵。（3）適用條件：勻變速直線運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)3.熱點(diǎn)整合（1）牛頓第二定律的瞬時(shí)性問(wèn)題（2）傳動(dòng)帶動(dòng)力學(xué)問(wèn)題（3）電梯類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題（4）機(jī)車啟動(dòng)類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 牛頓第二定律的瞬時(shí)性題 組 1例1（2019江蘇省南通市2018-2019高二下期末測(cè)試）如圖所示，在動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2的水平面上有一個(gè)質(zhì)量為1kg的小球，小球與水平輕彈簧及與豎直方向成45角的不可伸長(zhǎng)的輕繩一端相連，此時(shí)小球處于靜止?fàn)顟B(tài)，且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零，當(dāng)剪斷輕繩的瞬間，取g10m/s2，則（）A水平面對(duì)小球的彈力仍為零 B小球的加速度為0C小球的加速度為8m/s2 D小球的加速度為10m/s2【答案】C【解析】本題考查牛頓第二定律的瞬時(shí)性及輕繩輕彈簧的力學(xué)特性在未剪斷繩前，其受力示意圖如下：TGFKfFKFNG由平衡條件可知T=，F(xiàn)K=mg，剪斷繩后T立即消失，而彈力和重力不變，地面會(huì)立即產(chǎn)生支持力和摩擦力，物體新的受力示意圖如圖2，物體最大靜摩擦力fm=mg=0.2mg，F(xiàn)Kfm，所以摩擦力為滑動(dòng)摩擦力，此時(shí)物體合力為F合=Ff，加速度a=0.8g=8m/s2 ，方向與彈簧彈力方向相同，向左，所以應(yīng)選C 力運(yùn)動(dòng)題 組 2例2.（2019原創(chuàng)經(jīng)典）如圖為某機(jī)場(chǎng)安全檢查入口旅客的行李的傳送裝置，圖中傳送帶AB始終保持v=6m/s的恒定速率運(yùn)行，一質(zhì)量為m=4kg的行李無(wú)初速度地放在A處，行李與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，AB間的距離為7m，g取10 m/ s2，則；（1）求行李滑到B點(diǎn)的時(shí)間（2）若傳送帶的長(zhǎng)度為12m，則行李在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間又是多少【答案】（1）2s；（2）4s【解析】（1）F合=mg，a=F合/m=2m/s2。當(dāng)v=6m/s時(shí)，由vt2v02=2ax得x=9mx4m在該過(guò)程中物體一直勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由x=v0tat2/2得，t=2s（2）當(dāng)v=6m/s時(shí)，x12m物體在04m，做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，t1=2s在412m，物體所受合力為0，將做勻速直線運(yùn)動(dòng)當(dāng)t=2s時(shí)（或x=4m），v=at1=4m/s，t2=x/v=2s所以t總=t1t2=4s變式訓(xùn)練：（2019原創(chuàng)經(jīng)典）一質(zhì)量m =35kg的的重物放在豎直電梯內(nèi)的體重計(jì)上。電梯從t=0時(shí)刻由靜止開始啟動(dòng)，在0到7s內(nèi)體重計(jì)示數(shù)F的變化如圖所示，求在這段時(shí)間內(nèi)電梯運(yùn)動(dòng)的距離是多少？【答案】20m【解析】02s：重物向下做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，a=（mgFN）/m=2m/s2x1=v0tat2/2=4m，由v=v0at得當(dāng)t=2s時(shí)，v=4m/s25s：重物向下做勻速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)t=2s時(shí)，由v=v0at得v=4m/sx2=vt=12m57s：重物向下做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，a=（FNmg）/m=2m/s2在該過(guò)程中：v0=4m/s，a=2m/s2x3=v0tat2/2=4m所以x總=x1x2x3=20m 運(yùn)動(dòng)力題 組 3例2.（2019原創(chuàng)經(jīng)典）下圖中截面為直角三角形的三棱柱的質(zhì)量為m1Kg，用推力F垂直作用在斜邊上使其緊貼豎直墻壁由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，上升2m時(shí)速度增至4m/s，已知三棱柱斜邊與墻的夾角=53，它與墻面的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，求：（1）推力F的大?。?）若在1s時(shí)撤去推力F，則物體還能繼續(xù)向上運(yùn)動(dòng)多遠(yuǎn)?【答案】 【解析】（1）物體受力示意圖如下，建立直角坐標(biāo)系，物體對(duì)應(yīng)的力學(xué)方程為：xyFNfFG在x軸：Fcos53FN=0在y軸：Fsin53FNmg=ma，由v2v02=2ax得a=4m/s2解F=28N（2）撤去力F后，物體只受重力，a=g=10m/s2，由x=（v2v02）/2a得x=0.8m變式訓(xùn)練：（2019原創(chuàng)經(jīng)典）如圖甲所示，質(zhì)量為2kg的物體以20m/s的速度沖上足夠長(zhǎng)的斜面，之后的速度時(shí)間圖像如圖乙所示，求：204o24t（s）v（m/s）（1）斜面的傾角（2）物體與斜面的動(dòng)摩擦因素【答案】 【解析】（1）上滑時(shí)，物體受力示意圖如圖：yxfFNG在y軸：mgcosFN=0在x軸：mgsinFN=ma，由v-t可知a的大小為10m/s2即：20sin20cos=20 下滑時(shí)，在y軸：mgcosFN=0在x軸：mgsinFN=ma，由v-t可知a=2m/s2即：20sin20cos=4 聯(lián)立可解得=0.5，=37專題訓(xùn)練8 牛頓運(yùn)動(dòng)定律應(yīng)用（二）1（2019重慶南開中學(xué)高三月考改編）如圖所示，質(zhì)量為m的小球套在傾斜放置的固定光滑桿上，一根輕質(zhì)彈簧一端固定于O點(diǎn)，另一端與小球相連。將小球沿桿拉到彈簧水平位置（彈簧處于拉伸狀態(tài)）靜止釋放，若整個(gè)過(guò)程中彈簧始終處于伸長(zhǎng)狀態(tài)且處于彈性限度范圍內(nèi)，則關(guān)于小球的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)的分析，下列說(shuō)法正確的是()A小球?qū)⑾蛳伦黾铀龠\(yùn)動(dòng)，加速度a將增大 B小球?qū)⑾蛳伦黾铀龠\(yùn)動(dòng)，a將減小C小球?qū)⑾蛏献黾铀龠\(yùn)動(dòng)，加速度a將減小 D彈簧與桿垂直時(shí)，小球速度最大2.（2019河南開封三模）如圖所示，質(zhì)量都為m的A、B兩物體疊放在豎直彈簧上并保持靜止，用大小等于mg的恒力F向上拉B，運(yùn)動(dòng)距離h時(shí)B與A分離。則下列說(shuō)法中正確的是（）AB和A剛分離時(shí)，彈簧為原長(zhǎng) BB和A剛分離時(shí)，它們的加速度為gC彈簧的勁度系數(shù)等于 D在B與A分離之前，它們做勻加速運(yùn)動(dòng)【答案】 C【解析】B和A剛分離時(shí)，B受到重力mg和恒力F，B的加速度為零，A的加速度也為零，說(shuō)明彈力對(duì)A有向上的彈力，與重力平衡，彈簧處于壓縮狀態(tài)。故AB錯(cuò)誤。B和A剛分離時(shí)，彈簧的彈力大小為mg，原來(lái)靜止時(shí)彈力大小為2mg，則彈力減小量F=mg兩物體向上運(yùn)動(dòng)的距離為h，則彈簧壓縮量減小x=h，由胡克定律得：kF/Xmg/h故C正確。對(duì)于在B與A分離之前，對(duì)AB整體為研究對(duì)象，重力2mg不變，彈力在減小，合力減小，整體做變加速運(yùn)動(dòng)。故D錯(cuò)誤。3. 如圖所示，固定在小車上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為，在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球，當(dāng)小車向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，桿對(duì)球的作用力F大小為（ ）A B C D【答案】 C【解析】本題考查動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題之：運(yùn)動(dòng)求力小車向右以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有當(dāng)agtan 時(shí)，才有F，如圖所示，故選C4（2019原創(chuàng)經(jīng)典）在水平面上，一個(gè)質(zhì)量m=2kg的物體在拉力作用下向右加速運(yùn)動(dòng)，1s后撤去拉力F，物體的vt圖象如圖所示，下列表述正確的是()v甲A動(dòng)摩擦因素=1 B動(dòng)摩擦因素=0.1 C拉力F=4N DF做的功W=6J【答案】 BD【解析】在34 s內(nèi)，物體只受摩擦力，由v-t可得a=1m/s2，由牛頓第二定律得mg=ma，,=0.1，B對(duì)；在01s內(nèi)，由v-t可得a=2m/s2，由力學(xué)方程：Fmg=ma可得F=6N，C錯(cuò)；在01s內(nèi)，v-t圖所圍面積S=1m，所以位移x=1m，WF=Fx=61J，D對(duì)。5如圖甲所示，傾角為的足夠長(zhǎng)的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)行，t0時(shí)，將質(zhì)量m1 kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上，物體相對(duì)地面的vt圖象如圖乙所示設(shè)沿傳送帶向下為正方向，取重力加速度g10 m/s2，則()A傳送帶的速率v010 m/s B傳送帶的傾角30C物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.5 D02.0 s內(nèi)摩擦力對(duì)物體做功Wf24 J【答案】 ACD【解析】本題考查動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題之：運(yùn)動(dòng)求力當(dāng)物體的速率超過(guò)傳送帶的速率后，物體受到的摩擦力的方向發(fā)生改變，加速度也發(fā)生改變，根據(jù)vt圖象可得，傳送帶的速率為v010 m/s，選項(xiàng)A正確；1.0 s之前的加速度a110 m/s2，1.0 s之后的加速度a22 m/s2，結(jié)合牛頓第二定律，gsin gcos a1，gsin gcos a2，解得sin 0.6，37，0.5，選項(xiàng)B錯(cuò)誤，C正確；摩擦力大小Ffmgcos 4 N，在01.0 s內(nèi)，摩擦力對(duì)物體做正功，在1.02.0 s內(nèi)，摩擦力對(duì)物體做負(fù)功，01.0 s內(nèi)物體的位移為5 m，1.02.0 s內(nèi)物體的位移是11 m，02.0 s內(nèi)摩擦力做的功為4(115) J24 J，選項(xiàng)D正確6.科研人員乘氣球進(jìn)行科學(xué)考察氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為900 kg，在空中停留一段時(shí)間后，科