2020屆高考物理一輪 專題08 牛頓第二定律學(xué)案 新課標

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1、2020屆高三新課標物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題08 牛頓第二定律 課時安排：2課時 教學(xué)目標：1．理解牛頓第二定律 2．理解力與運動的關(guān)系，會進行相關(guān)的判斷 3．掌握應(yīng)用牛頓第二定律分析問題的基本方法和基本技能 本講重點：1．牛頓第二定律的矢量性、瞬時性、獨立性 2．由受力情況定性分析物體的運動情況 本講難點：對牛頓第二定律的理解 考點點撥：1．牛頓第二定律的矢量性、瞬時性、獨立性 2．力和運動關(guān)系的定性分析 3．正交分解法在牛頓第二定律解題中的應(yīng)用 4．合成法與分解法在牛頓第二定律解題中的應(yīng)用 5．臨界問題的分析與求解 第一課時 二、高考要點精析 （一）牛

2、頓第二定律的矢量性、瞬時性、獨立性 ☆考點點撥 （1）牛頓第二定律的矢量性、瞬時性 牛頓第二定律公式是矢量式。加速度的方向與合外力的方向始終一致。加速度的大小和方向與合外力是瞬時對應(yīng)的，當力發(fā)生變化時，加速度瞬時變化。 【例1】如圖（1）所示，一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1 、L2的兩根細線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為θ，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬時物體的加速度。 （2）這個結(jié)果是正確的。當L2被剪斷時，T2突然消失，而彈簧還來不及形變（變化要有一個過程，不能突變），因而彈簧的彈力T1不變，它與重力的合力與T2是一對平衡力，等值反向

3、，所以L2剪斷時的瞬時加速度為a=gtanθ，方向在T2的反方向上。 點評：牛頓第二定律F合=ma反映了物體的加速度a跟它所受合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系．物體受到外力作用，同時產(chǎn)生了相應(yīng)的加速度，外力恒定不變，物體的加速度也恒定不變；外力隨著時間改變時，加速度也隨著時間改變；某一時刻，外力停止作用，其加速度也同時消失． ☆考點精煉 ☆考點精煉 2．力F1單獨作用于一物體時，使物體產(chǎn)生的加速度大小為a1=2m/s2，力F2單獨作用于同一物體時，使物體產(chǎn)生的加速度大小為a2=4m/s2。當F1和F2共同作用于該物體時，物體具有的加速度大小可能是 （ ） A．2m/s2

4、 B．4m/s2 C．6m/s2 D．8m/s2 （二）力與運動關(guān)系的定性分析 ☆考點點撥 力和物體的運動之間沒有直接關(guān)系。當力的方向（加速度方向）與運動方向相同時，物體加速運動，與力的大小變化無關(guān)；當力的方向（加速度方向）與運動方向相反時，物體減速運動，與力的大小變化無關(guān)。加速度的大小和方向與合力是瞬時對應(yīng)的。 點評：（1）解答此題容易犯的錯誤就是認為彈簧無形變時物體的速度最大，加速度為零．這顯然是沒對物理過程認真分析，靠定勢思維得出的結(jié)論．要學(xué)會分析動態(tài)變化過程，分析時要先在腦子里建立起一幅較為清晰的動態(tài)圖景，再運用概念和規(guī)律進行推理和

5、判斷． （2）通過此題，可加深對牛頓第二定律中合外力與加速度間的瞬時關(guān)系的理解，加深對速度和加速度間關(guān)系的理解．譬如，本題中物體在初始階段，盡管加速度在逐漸減小，但由于它與速度同向，所以速度仍繼續(xù)增大． ☆考點精煉 3．如圖所示，輕彈簧下端固定在水平面上。一個小球從彈簧正上方某一高度處由靜止開始自由下落，接觸彈簧后把彈簧壓縮到一定程度后停止下落。在小球下落的這一全過程中，下列說法中正確的是 A．小球剛接觸彈簧瞬間速度最大 B．從小球接觸彈簧起加速度變?yōu)樨Q直向上 C．從小球接觸彈簧到到達最低點，小球的速度先增大后減小 D．從小球接觸彈簧到到達最低點，小球的加速度先減小后增大

6、第二課時 （三）正交分解法在牛頓第二定律解題中的應(yīng)用 ☆考點點撥 當物體的受力情況較復(fù)雜時，可根據(jù)物體所受力的具體情況和運動情況建立合適的直角坐標系，利用正交分解法來解． 【例4】如圖所示，質(zhì)量為4 kg的物體靜止于水平面上，物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0.5，物體受到大小為20Ｎ，與水平方向成30°角斜向上的拉力F作用時沿水平面做勻加速運動，求物體的加速度是多大?（g取10 m/s2） ☆考點精煉 4．一物體放置在傾角為θ的斜面上，斜面固定于加速上升的電梯中，加速度為a，如圖所示。在物體始終相對于斜面靜止的條件下，下列說法中正確的是

7、 （ ） θ a A．當θ一定時，a越大，斜面對物體的正壓力越小 B．當θ一定時，a越大，斜面對物體的摩擦力越小 C．當a一定時，θ越大，斜面對物體的正壓力越小 D．當a一定時，θ越大，斜面對物體的摩擦力越小 （四）合成法與分解法在牛頓第二定律解題中的應(yīng)用 ☆考點點撥 如果知道物體的加速度方向，就可以判斷出物體所受合外力的方向，然后畫出平行四邊形，解其中的三角形就可求得物體所受的某一個力。 【例5】如圖所示，沿水平方向做勻變速直線運動的車廂中，懸掛小球的懸線偏離豎直方向37°角，球和車廂相對靜止，球的質(zhì)量為1kg．（g=10m/s2，sin37°=0.6，co

8、s37°=0.8） （1）求車廂運動的加速度并說明車廂的運動情況． （2）求懸線對球的拉力． 【例6】如圖所示，在箱內(nèi)傾角為α的固定光滑斜面上用平行于斜面的細線固定一質(zhì)量為m的木塊。求：（1）箱以加速度a勻加速上升，（2）箱以加速度a向左勻加速運動時，線對木塊的拉力F1和斜面對箱的壓力F2各多大？ 解：（1）a向上時，由于箱受的合外力豎直向上，重力豎直向下，所以F1、F2的合力F必然豎直向上?？上惹驠，再由F1=Fsinα和F2=Fcosα求解，得到： F1=m（g+a）sinα，F(xiàn)2=m（g+a）cosα 顯然這種方法比正交分解法簡單。

9、 ☆考點精煉 5．如圖所示， 質(zhì)量m =4kg的小球掛在小車后壁上，細線與豎直方向成37°角。當小車以a=g向右勻加速運動時，求細線對小球的拉力F1和后壁對小球的壓力F2各多大？ （五）臨界問題的分析與求解 ☆考點點撥 在某些物理情境中，物體運動狀態(tài)變化的過程中，由于條件的變化，會出現(xiàn)兩種狀態(tài)的銜接，兩種現(xiàn)象的分界，同時使某個物理量在特定狀態(tài)時，具有最大值或最小值。這類問題稱為臨界問題。在解決臨界問題時，進行正確的受力分析和運動分析，找出臨界狀態(tài)是解題的關(guān)鍵。 在【例6】的第（2）問中已經(jīng)存在著臨界問題，下面再舉一例。 因為a=10 m/s2＞a0 所以小球離開斜面N

10、=0，小球受力情況如圖，則 Tcosα=ma， Tsinα=mg 所以T==2.83 N，N=0. ☆考點精煉 6．在考點精煉第5題中，其他條件不變，當小車以a=g向右勻減速運動時，求細線對小球的拉力F1和后壁對小球的壓力F2各多大？ 考點精煉參考答案 1．D 2．ACD 解析 設(shè)物體的質(zhì)量為m，根據(jù)牛頓第二定律有： F1=ma1 F2=ma2 當F1和F2共同作用于該物體時，F(xiàn)1和F2的合力| F1－F2|≤F≤F1＋F2，根據(jù)牛頓第二定律有： F=ma 故有：| a1－a2|≤a≤a1＋a2，即2m/s2≤a≤6m/s2。 三、

11、考點落實訓(xùn)練 1．下列關(guān)于力和運動關(guān)系的幾種說法中，正確的是 （ ） A．物體所受合外力的方向，就是物體運動的方向 B．物體所受合外力不為零時，其速度不可能為零 C．物體所受合外力不為零，其加速度一定不為零 D．合外力變小的，物體一定做減速運動 3．在牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達式F=kma中，有關(guān)比例系數(shù)k的說法正確的是 （ ） A．在任何情況下k都等于1 B．因為k=１，所以k可有可無 C．k的數(shù)值由質(zhì)量、加速度和力的大小決定 D．k的數(shù)值由質(zhì)量、加速度和力的單位決定 4．對靜止在光滑水平面上的物體施加一水平拉力，當力剛開始作用的瞬間 （ ）

12、 A．物體立即獲得速度 Ｂ．物體立即獲得加速度 C．物體同時獲得速度和加速度 D．由于物體未來得及運動，所以速度和加速度都為零 5．質(zhì)量為1kg的物體受到兩個大小分別為2Ｎ和2Ｎ的共點力作用，則物體的加速度大小可能是 （ ） A．5 m/s2 B．3 m/s 2 C．2 m/s 2 D．0.5 m/s 2 9．如圖所示，將質(zhì)量為m=0.1kg的物體用兩個完全一樣的豎直彈簧固定在升降機內(nèi)，當升降機以4m/s2的加速度加速向上運動時，上面彈簧對物體的拉力為0.4N；當升降機和物體都以8m/s2的加速度向上運動時，上面彈簧的拉力為 （ ）

13、 m a A．0.6N B．0.8N C．1.0N D．1.2N 12．用如圖所示的裝置可以測量汽車在水平路面上做勻加速直線運動的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個質(zhì)量為2.0 kg可無摩擦滑動的滑塊，兩彈簧的另一端分別壓在傳感器a、b上，其壓力大小可直接從傳感器的液晶顯示屏上讀出．現(xiàn)將裝置沿運動方向固定在汽車上，傳感器b在前，傳感器a在后．汽車靜止時，傳感器a、b的示數(shù)均為 10 N（取g=10 m／s2）． （1）若某次測量時，傳感器a的示數(shù)為 14 N、b的示數(shù)為6.0 N，則汽車做_______運動（填“加速”或“

14、減速”），加速度大小為_________m/s2。 （2）若某次測量時，傳感器a的示數(shù)為零，則汽車做_______運動（填“加速”或“減速”），加速度大小為_________m/s2。 13．設(shè)雨滴下落過程中受到的空氣阻力與雨滴的橫截面積S成正比，與雨滴下落速度v的平方成正比，即f=kSv2（其中k為比例系數(shù)）。雨滴接近地面時近似看做勻速直線運動，重力加速位g 。把雨滴看做球形，其半徑為r，球的體積為，設(shè)雨滴的體積為ρ，求： （1）每個雨滴最終下落的速度vm（用ρ r g k表示） （2）雨滴的速度達到時，雨滴的加速度a為多大？ 10．AD 小車向右做勻加速直線運動，物塊M貼在小車左壁上，且相對于左壁靜止，物塊受到的摩擦力與物塊的重力平衡，所以保持不變。物塊受到的水平方向的彈力產(chǎn)生物塊的加速度。當小車的加速度增大時，物塊的加速度也增大。根據(jù)牛頓第二定律，物塊受到的彈力和合外力增大。