牛頓第二定律專題(共6頁(yè))

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(shí)性、獨(dú)立性.2.能用正交分解方法解決受力比較復(fù)雜的動(dòng)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(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)，而力與加速度的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性、矢量性、物體系問題的處理等一直是高考的一個(gè)熱點(diǎn)和難點(diǎn).主要以選擇題和計(jì)算題的形式加以考查.2.考點(diǎn)整合考點(diǎn)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(shí)性、獨(dú)立性.“矢量性”是指加速度的方向取決 ，“

2、瞬時(shí)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(dú)立性”是指作用在物體上的每個(gè)力都獨(dú)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(shí)對(duì)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(diǎn)固定著一個(gè)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(shí)，桿對(duì)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(duì)小球進(jìn)行受力分析，小球受重力和桿對(duì)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(diǎn)評(píng)】本題考查牛頓第二定律，只要能明確研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，根據(jù)牛頓第二定律列方程即可.考點(diǎn)二 力、加速度和速度的關(guān)系在直線運(yùn)動(dòng)中當(dāng)物體的合外力（加速度）與速度的方向 時(shí)，物體做加速運(yùn)動(dòng)，若合外力（加速度）恒定，物體做 運(yùn)動(dòng)，若合外力（加速度）變化，則物體做 運(yùn)動(dòng)，當(dāng)物體的合外力（加速度）方向與速度的方向 時(shí)，物體做減速運(yùn)動(dòng).若合外力（加速度）恒定，物體做 運(yùn)動(dòng)

4、，若合外力（加速度）變化，則物體做 運(yùn)動(dòng).特別提醒：要分析清楚物體的運(yùn)動(dòng)情況，必須從受力著手，因?yàn)榱κ歉淖冞\(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，求解物理問題，關(guān)鍵在于建立正確的運(yùn)動(dòng)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(shí)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(diǎn)的加速度是否比g大？（實(shí)際平衡位置，等效成簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)）圖3121圖3122(a) (b) (c)v0vmFmgFmgFmg解析小球接觸彈簧后受兩個(gè)力，向下的重力mg和向上的彈力.（如圖3122（a）所示剛開始時(shí)，當(dāng)<mg時(shí)，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(shí)，如圖3122（b）所示，合力為零，加速度為零，速度達(dá)到最大值.之后小球由于慣性仍向下運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)，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(diǎn)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(yùn)動(dòng)情況一定要從受力分析著手，再結(jié)合牛頓第二

6、定律進(jìn)行討論、分析.對(duì)于彈簧類問題的求解，最好是畫出彈簧的原長(zhǎng)，現(xiàn)在的長(zhǎng)度，這樣彈簧的形變長(zhǎng)度就一目了然，使得求解變得非常的簡(jiǎn)單明了.考點(diǎn)三 瞬時(shí)問題瞬時(shí)問題主要是討論細(xì)繩（或細(xì)線）、輕彈簧（或橡皮條）這兩種模型.細(xì)繩模型的特點(diǎn)：細(xì)繩不可伸長(zhǎng)，形變 ，故其張力可以 ，彈簧（或橡皮條）模型的特點(diǎn)： 形變比較 ，形變的恢復(fù)需要時(shí)間，故彈力 . 特別提醒求解瞬時(shí)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?fàn)顟B(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(gè)力，如圖所示，燒斷細(xì)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(shí)間，故彈簧的彈力不變，A正確。方法技巧對(duì)于牛頓第二定律的瞬時(shí)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(shí)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(shí)加速度. 考點(diǎn)四 整體法和隔離法的應(yīng)用以幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)為對(duì)象，分析系統(tǒng)所受外力的方法叫做整體法，以某個(gè)物體為對(duì)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(gè)物體加速

8、度相同時(shí)，考慮用整體法，求物體之間的作用力時(shí)用隔離法，靈活選取對(duì)象或交叉使用整體法與隔離法，往往會(huì)使求解簡(jiǎn)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(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，開始時(shí)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(shí)，兩物體均保持靜止?fàn)顟B(tài)B兩物體開始沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，當(dāng)拉力超過12N時(shí)，開始相對(duì)滑動(dòng)C兩物體間從受力開始就有相對(duì)運(yùn)動(dòng)D兩物體間始終沒有相對(duì)運(yùn)動(dòng)解析對(duì)A，B整體有 F=(mA+mB)a 再對(duì)B有 f = mBa 當(dāng)f為最大靜摩擦力時(shí)，得a=6m/s2，F(xiàn)=48N由此可以看出當(dāng)

9、F48N時(shí)A，B間的摩擦力都達(dá)不到最大靜摩擦力，也就是說，A，B間不會(huì)發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng).所以D選項(xiàng)正確.答案D方法技巧當(dāng)系統(tǒng)具有相同的加速度時(shí)，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(duì)B的靜摩擦力提供了B的加速度.考點(diǎn)五 整體利用牛頓第二定律當(dāng)幾個(gè)物體所組成的系統(tǒng)加速度不同時(shí)，我們也可以牛頓第二定律來求解，此時(shí)牛頓第二定律應(yīng)表述為： ，即整個(gè)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(gè)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(duì)于一靜一動(dòng)（即一個(gè)有加速度，一個(gè)沒有加速度）的兩個(gè)物體所組成的系統(tǒng)，當(dāng)要求外界對(duì)系統(tǒng)的作用力時(shí)，整體

10、利用牛頓第二定律將使問題求解方程簡(jiǎn)單.例5 一根質(zhì)量為M的木棒，上端用細(xì)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(xì)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(shí)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(duì)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(duì)猴子有：對(duì)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(gè)整體，受力情況如圖8所示，在這個(gè)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(duì)于由一個(gè)靜止，一個(gè)加速運(yùn)

11、動(dòng)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(huì)使求解變得非常簡(jiǎn)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(huì)整體法的有關(guān)解題規(guī)律，在學(xué)習(xí)過程中一定會(huì)取得事半功倍的效果.3.典型例題練習(xí)熱點(diǎn)1 物體運(yùn)動(dòng)情況的判斷【真題1】（2008·全國(guó)卷1）如圖，一輛有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)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(shí)間內(nèi)小球與小車相對(duì)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(shí)間內(nèi)小車可能是（ ）A.向右做加速運(yùn)動(dòng)B.向右做減速運(yùn)動(dòng)C.向左做加速運(yùn)動(dòng)D.向左做減速

12、運(yùn)動(dòng)【真題2】（2008·寧夏）一有固定斜面的小車在水平面上做直線運(yùn)動(dòng)，小球通過細(xì)繩與車頂相連,小球某時(shí)刻正處于圖示狀態(tài).設(shè)斜面對(duì)小球的支持力為N，細(xì)繩對(duì)小球的拉力為T，關(guān)于此時(shí)刻小球的受力情況，下列說法正確的是 ( )A.若小車向左運(yùn)動(dòng)，N可能為零B.若小車向左運(yùn)動(dòng)，T可能為零C.若小車向右運(yùn)動(dòng)，N不可能為零D.若小車向右運(yùn)動(dòng)，T不可能為零1解析對(duì)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(duì)靜止，故小車可能向右加速運(yùn)動(dòng)或向左減速運(yùn)動(dòng) 答案AD2解析 對(duì)小球受力分析，當(dāng)N為零時(shí)，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(yùn)動(dòng)

13、或向左減速運(yùn)動(dòng)，A對(duì)C錯(cuò)；當(dāng)T為零時(shí)，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(yùn)動(dòng)或向左加速運(yùn)動(dòng)，B對(duì)D錯(cuò).答案AB熱點(diǎn)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(yùn)動(dòng)的過程中，楔形物塊始終保持靜止地面對(duì)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(shí)，a靜止在b的斜面上現(xiàn)給a和b一個(gè)共同的向左的初速度，與a和b都靜止時(shí)相比，此時(shí)可能( )ab左右Aa與b之間的壓力減少，且a相對(duì)b向下滑動(dòng)Ba與b之間的壓力增大，且a相對(duì)b向上滑動(dòng)Ca與b之間的壓力增大，且a相對(duì)b靜止不動(dòng)Db與地面之間的壓力不變，且a相對(duì)b向上滑動(dòng)【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(xì)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(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線與豎直方向成a角，細(xì)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(yùn)動(dòng)時(shí)，細(xì)線與豎直方向也成a

15、角，細(xì)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(duì)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(shí)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(duì)b向上滑動(dòng)趨勢(shì)，甚至相對(duì)向上滑動(dòng)，故A錯(cuò)，B、C正確；對(duì)系統(tǒng)整體，在豎直方向，若物塊a相對(duì)b向上滑動(dòng)，則a還具有向上的分加速度，即對(duì)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(cuò).答案BC5解析先隔離小球進(jìn)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(shí)，對(duì)小車有得，當(dāng)作用在小車上時(shí)，對(duì)小球有得，故B正確答案B熱點(diǎn)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(gè)小球，用一根輕彈簧聯(lián)結(jié)后用細(xì)線懸掛在頂板下（圖1），當(dāng)細(xì)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?yàn)檠芯繉?duì)象