牛頓第二定律專題(共6頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上牛頓第二定律專題1考綱解讀考綱內(nèi)容能力要求考向定位1.牛頓第二定律1.知道牛頓第二定律的內(nèi)容；理解牛頓第二定律的矢量性、瞬時性、獨立性.2.能用正交分解方法解決受力比較復(fù)雜的動力學(xué)問題.3.能用整體法和隔離法求解有關(guān)連接體問題. 牛頓第二定律是動力學(xué)的基礎(chǔ)，而力與加速度的瞬時對應(yīng)性、矢量性、物體系問題的處理等一直是高考的一個熱點和難點.主要以選擇題和計算題的形式加以考查.2.考點整合考點一 牛頓第二定律1.定律內(nèi)容：物體的加速度跟物體 成正比，跟物體的 成反比，加速度的方向跟合外力的方向 .2.牛頓第二定律的矢量性、瞬時性、獨立性.“矢量性”是指加速度的方向取決 ，“

2、瞬時性”是指加速度和合外力存在著 關(guān)系，合外力改變，加速度相應(yīng)改變，“獨立性”是指作用在物體上的每個力都獨立的產(chǎn)生各自的加速度，合外力的加速度即是這些加速度的矢量和.3.牛頓第二定律的分量式：Fx=max，F(xiàn)y=may特別提醒：F是指物體所受到的合外力，即物體所有受力的合力.加速度與合外力是瞬時對應(yīng)關(guān)系，即有合外力就有加速度，沒有合外力就沒有加速度.【例1】O F2 F1 O F3 F4 A O' F2 F1 O F3 F4 B O F2 F1 O F3 F4 C O O F2 F1 F3 F4 D 如圖所示，小車上固定著三角硬桿，桿的端點固定著一個質(zhì)量為m的小球當(dāng)小車水平向右的加速度

3、逐漸增大時，桿對小球的作用力的變化（用F1至F4變化表示）可能是下圖中的（OO沿桿方向）【解析】對小球進行受力分析，小球受重力和桿對小球的彈力，彈力在豎直方向的分量和重力平衡，小球在水平方向的分力提供加速度，故C正確.【答案】C【方法點評】本題考查牛頓第二定律，只要能明確研究對象，進行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列方程即可.考點二 力、加速度和速度的關(guān)系在直線運動中當(dāng)物體的合外力（加速度）與速度的方向 時，物體做加速運動，若合外力（加速度）恒定，物體做 運動，若合外力（加速度）變化，則物體做 運動，當(dāng)物體的合外力（加速度）方向與速度的方向 時，物體做減速運動.若合外力（加速度）恒定，物體做 運動

4、，若合外力（加速度）變化，則物體做 運動.特別提醒：要分析清楚物體的運動情況，必須從受力著手，因為力是改變運動狀態(tài)的原因，求解物理問題，關(guān)鍵在于建立正確的運動情景，而這一切都必須從受力分析開始.例2 如圖3-12-1所示，自由下落的小球下落一段時間后，與彈簧接觸，從它接觸彈簧開始，到彈簧壓縮到最短的過程中，小球的速度、加速度的變化情況如何？最低點的加速度是否比g大？（實際平衡位置，等效成簡諧運動）圖3121圖3122(a) (b) (c)v0vmFmgFmgFmg解析小球接觸彈簧后受兩個力，向下的重力mg和向上的彈力.（如圖3122（a）所示剛開始時，當(dāng)<mg時，小球合力向下，合力不斷變

5、小，因而加速度減小，由于a方向 與v0同向，因此速度繼續(xù)變大.當(dāng)mg時，如圖3122（b）所示，合力為零，加速度為零，速度達到最大值.之后小球由于慣性仍向下運動，繼續(xù)壓縮彈簧，但>mg，合力向上，由于加速度的方向和速度方向相反，小球做加速度增大的減速運動，因此速度減小到零彈簧被壓縮到最短.如圖3122（c）所示答案小球壓縮彈簧的過程，合外力的方向先向下后向上，大小是先變小至零后變大，加速度的方向也是先向下后向上，大小是先變小后變大，速度的方向始終向下，大小是先變大后變小. （還可以討論小球在最低點的加速度和重力加速度的關(guān)系）方法技巧要分析物體的運動情況一定要從受力分析著手，再結(jié)合牛頓第二

6、定律進行討論、分析.對于彈簧類問題的求解，最好是畫出彈簧的原長，現(xiàn)在的長度，這樣彈簧的形變長度就一目了然，使得求解變得非常的簡單明了.考點三 瞬時問題瞬時問題主要是討論細繩（或細線）、輕彈簧（或橡皮條）這兩種模型.細繩模型的特點：細繩不可伸長，形變 ，故其張力可以 ，彈簧（或橡皮條）模型的特點： 形變比較 ，形變的恢復(fù)需要時間，故彈力 . 特別提醒求解瞬時問題，首先一定要分清類型，然后分析變化之前的受力，再分析變化瞬間的受力,這樣就可以很快求解.例3如圖5所示，質(zhì)量為m的小球被水平繩AO和與豎直方向成角的輕彈簧系著處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)用火將繩AO燒斷，在繩AO燒斷的瞬間，下列說法正確的是（ ）A.

7、彈簧的拉力B.彈簧的拉力mgTFC.小球的加速度為零D.小球的加速度解析燒斷OA之前，小球受3個力，如圖所示，燒斷細繩的瞬間，繩子的張力沒有了，但由于輕彈簧的形變的恢復(fù)需要時間，故彈簧的彈力不變，A正確。方法技巧對于牛頓第二定律的瞬時問題，首先必須分析清楚是彈簧模型還是輕繩模型，然后分析狀態(tài)變化之前的受力和變化后的瞬時受力.根據(jù)牛頓第二定律分析求解.同學(xué)們還可以討論把OB換成輕繩，也可以剪斷輕彈簧，從而討論小球的瞬時加速度. 考點四 整體法和隔離法的應(yīng)用以幾個物體組成的系統(tǒng)為對象，分析系統(tǒng)所受外力的方法叫做整體法，以某個物體為對象，分析該物體所受各力的方法叫做隔離法.特別提醒：通常幾個物體加速

8、度相同時，考慮用整體法，求物體之間的作用力時用隔離法，靈活選取對象或交叉使用整體法與隔離法，往往會使求解簡便.A FB 例4如圖，物體A疊放在物體B上，B置于光滑水平面上，A，B質(zhì)量分別為mA=6kg，mB=2kg，A，B之間的動摩擦因數(shù)=0.2，開始時F=10N，此后逐漸增加，在增大到45N的過程中，則( )A當(dāng)拉力F12N時，兩物體均保持靜止狀態(tài)B兩物體開始沒有相對運動，當(dāng)拉力超過12N時，開始相對滑動C兩物體間從受力開始就有相對運動D兩物體間始終沒有相對運動解析對A，B整體有 F=(mA+mB)a 再對B有 f = mBa 當(dāng)f為最大靜摩擦力時，得a=6m/s2，F(xiàn)=48N由此可以看出當(dāng)

9、F48N時A，B間的摩擦力都達不到最大靜摩擦力，也就是說，A，B間不會發(fā)生相對運動.所以D選項正確.答案D方法技巧當(dāng)系統(tǒng)具有相同的加速度時，往往用整體法求加速度，要求系統(tǒng)之間的相互作用力，往往用隔離法.特別要注意A對B的靜摩擦力提供了B的加速度.考點五 整體利用牛頓第二定律當(dāng)幾個物體所組成的系統(tǒng)加速度不同時，我們也可以牛頓第二定律來求解，此時牛頓第二定律應(yīng)表述為： ，即整個系統(tǒng)所受的合外力（物體之間的作用力為內(nèi)力，不考慮）等于各個物體所產(chǎn)生的加速度與質(zhì)量的乘積的矢量和.其正交表示為：特別提醒：對于一靜一動（即一個有加速度，一個沒有加速度）的兩個物體所組成的系統(tǒng)，當(dāng)要求外界對系統(tǒng)的作用力時，整體

10、利用牛頓第二定律將使問題求解方程簡單.例5 一根質(zhì)量為M的木棒，上端用細繩系在天花板上，棒上有一只質(zhì)量為m的猴子，如圖6所示，如果將細繩剪斷，猴子沿木棒向上爬，但仍保持與地面間的高度不變。求這時木棒下落的加速度？解析：（解法一）猴子和木棒的受力情況如圖所示，猴子相對地面的高度不變、保持靜止，即受力平衡，木棒具有加速度，根據(jù)牛頓第二定律對猴子有：對木棒有：由牛頓第三定律得解得木棒的加速度為，方向豎直向下.解法二（整體法）：把猴子和木棒看成一個整體，受力情況如圖8所示，在這個整體中猴子受力平衡，木棒具有加速度，根據(jù)牛頓第二定律有解得木棒的加速度為，方向豎直向下.方法技巧 對于由一個靜止，一個加速運

11、動的物體所組成的系統(tǒng)，往往優(yōu)先考慮整體利用牛頓第二定律求解，這樣會使求解變得非常簡單. 類似以上的不少問題，若用隔離法求解，分析過程很繁瑣，若用整體法來分析，思路卻很敏捷.大家如果能深刻領(lǐng)會整體法的有關(guān)解題規(guī)律，在學(xué)習(xí)過程中一定會取得事半功倍的效果.3.典型例題練習(xí)熱點1 物體運動情況的判斷【真題1】（2008·全國卷1）如圖，一輛有動力驅(qū)動的小車上有一水平放置的彈簧，其左端固定在小車上，右端與一小球相連，設(shè)在某一段時間內(nèi)小球與小車相對靜止且彈簧處于壓縮狀態(tài)，若忽略小球與小車間的摩擦力，則在此段時間內(nèi)小車可能是（ ）A.向右做加速運動B.向右做減速運動C.向左做加速運動D.向左做減速

12、運動【真題2】（2008·寧夏）一有固定斜面的小車在水平面上做直線運動，小球通過細繩與車頂相連,小球某時刻正處于圖示狀態(tài).設(shè)斜面對小球的支持力為N，細繩對小球的拉力為T，關(guān)于此時刻小球的受力情況，下列說法正確的是 ( )A.若小車向左運動，N可能為零B.若小車向左運動，T可能為零C.若小車向右運動，N不可能為零D.若小車向右運動，T不可能為零1解析對小球水平方向受到向右的彈簧彈力N，由牛頓第二定律可知，小球必定具有向右的加速度，小球與小車相對靜止，故小車可能向右加速運動或向左減速運動 答案AD2解析 對小球受力分析，當(dāng)N為零時，小球的合外力水平向右，加速度向右，故小車可能向右加速運動

13、或向左減速運動，A對C錯；當(dāng)T為零時，小球的合外力水平向左，加速度向左，故小車可能向右減速運動或向左加速運動，B對D錯.答案AB熱點2 整體法和隔離法的應(yīng)用【真題3】（2008·海南）如圖，質(zhì)量為M的楔形物塊靜置在水平地面上，其斜面的傾角為斜面上有一質(zhì)量為m的小物塊，小物塊與斜面之間存在摩擦用恒力F沿斜面向上拉小物塊，使之勻速上滑在小物塊運動的過程中，楔形物塊始終保持靜止地面對楔形物塊的支持力為（ ） A（Mm）g B（Mm）gFC（Mm）gFsin D（Mm）gFsin【真題4】（2008·海南）如圖，水平地面上有一楔形物體b，b的斜面上有一小物塊a；a與b之間、b與地面

14、之間均存在摩擦已知楔形物體b靜止時，a靜止在b的斜面上現(xiàn)給a和b一個共同的向左的初速度，與a和b都靜止時相比，此時可能( )ab左右Aa與b之間的壓力減少，且a相對b向下滑動Ba與b之間的壓力增大，且a相對b向上滑動Ca與b之間的壓力增大，且a相對b靜止不動Db與地面之間的壓力不變，且a相對b向上滑動【真題5】（2008年深圳二模）如圖所示，質(zhì)量為M的小車放在光滑的水平面上小車上用細線懸吊一質(zhì)量為m的小球，Mm現(xiàn)用一力F水平向右拉小球，使小球和車一起以加速度a向右運動時，細線與豎直方向成a角，細線的拉力為T；若用一力F/水平向左拉小車，使小球和車一起以加速度a/向左運動時，細線與豎直方向也成a

15、角，細線的拉力為T/則( )F/mMmMFAa/=a，T/=TBa/a，T/=T Ca/a，T/=TDa/a，T/T 3解析本題可用整體法的牛頓第二定律解題，豎直方向由平衡條件：FsinN=mgMg，則N= mgMgFsin 答案Daayax4解析依題意，若兩物體依然相對靜止，則a的加速度一定水平向右，如圖將加速度分解為垂直斜面與平行于斜面，則垂直斜面方向，Nmgcos=may，即支持力N大于mgcos，與都靜止時比較，a與b間的壓力增大；沿著斜面方向，若加速度a過大，則摩擦力可能沿著斜面向下，即a物塊可能相對b向上滑動趨勢，甚至相對向上滑動，故A錯，B、C正確；對系統(tǒng)整體，在豎直方向，若物塊a相對b向上滑動，則a還具有向上的分加速度，即對整體的牛頓第二定律可知，系統(tǒng)處于超重狀態(tài)，b與地面之間的壓力將大于兩物體重力之和，D錯.答案BC5解析先隔離小球進行受力分析，兩種情況豎直方向均有，故，當(dāng)F作用在小球上時，對小車有得，當(dāng)作用在小車上時，對小球有得，故B正確答案B熱點3 整體法和隔離法的應(yīng)用【真題6】質(zhì)量分別為mA和mB的兩個小球，用一根輕彈簧聯(lián)結(jié)后用細線懸掛在頂板下（圖1），當(dāng)細線被剪斷的瞬間，關(guān)于兩球下落加速度的說法中，正確的是() AaA=aB=0 BaA=aB=g CaAg，aB=0 DaAg，aB=0 6解析分別以A、B兩球為研究對象