高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題11 牛頓第二定律（講）（ 含解析）1

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第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 1.從近幾年的高考考點(diǎn)分布知道，本章主要考查考生能否準(zhǔn)確理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的意義，能否熟練應(yīng)用牛頓第二定律、牛頓第三定律和受力分析解決運(yùn)動(dòng)和力的問題；理解超重和失重現(xiàn)象，掌握牛頓第二定律的驗(yàn)證方法和原理． 2．高考命題中有關(guān)本章內(nèi)容的題型有選擇題、計(jì)算題．高考試題往往綜合牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律進(jìn)行考查，考題中注重與電場(chǎng)、磁場(chǎng)的滲透，并常常與生活、科技、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等實(shí)際問題相聯(lián)系． 3．本章是中學(xué)物理的基本規(guī)律和核心知識(shí)，在整個(gè)物理學(xué)中占有非常重要的地位，仍將為高考命題的重點(diǎn)和熱點(diǎn)，考查和要求的程度往往層次較高. 1.理解牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式及性質(zhì). 2.應(yīng)用牛頓第二定律解決瞬時(shí)問題和兩類動(dòng)力學(xué)問題． 1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟它所受到的作用力成正比，跟它的質(zhì)量成反比．加速度的方向與作用力的方向相同． 2．表達(dá)式：F＝ma，F(xiàn)與a具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系． 3．力學(xué)單位制 (1)單位制由基本單位和導(dǎo)出單位共同組成． (2)力學(xué)單位制中的基本單位有質(zhì)量(kg)、長(zhǎng)度(m)和時(shí)間(s)． (3)導(dǎo)出單位有N、m/s、m/s2等． 考點(diǎn)一 用牛頓第二定律分析瞬時(shí)加速度 ★重點(diǎn)歸納★ 1.分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是明確該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度，此類問題應(yīng)注意以下幾種模型： 特性 模型 受外力時(shí) 的形變量 力能 否突變 產(chǎn)生拉力 或支持力 質(zhì)量 內(nèi)部 彈力 輕繩 微小不計(jì) 能 只有拉力 沒有支持力 不計(jì) 處 處 相 等 橡皮繩 較大 不能 只有拉力 沒有支持力 輕彈簧 較大 不能 既可有拉力 也可有支持力 輕桿 微小不計(jì) 能 既可有拉力 也可有支持力 2.在求解瞬時(shí)加速度問題時(shí)應(yīng)注意： (1)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)刻對(duì)應(yīng)的，當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，需要重新進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析． (2)加速度可以隨著力的突變而突變，而速度的變化需要一個(gè)過程的積累，不會(huì)發(fā)生突變．　 ★典型案例★（多選）如圖所示，光滑水平面上放置著四個(gè)相同的木塊，其中木塊B與C之間用一輕彈簧相連，輕彈簧始終在彈性限度內(nèi)。現(xiàn)用水平拉力F拉B木塊，使四個(gè)木塊以相同的加速度一起加速運(yùn)動(dòng)，則以下說法正確的是 ： （ ） A.一起加速過程中，D所受到的靜摩擦力大小為 B.一起加速過程中,C木塊受到四個(gè)力的作用 C.一起加速過程中,A、D木塊所受摩擦力大小和方向相同 D.當(dāng)F撤去瞬間，A、D木塊所受靜摩擦力的大小和方向都不變 【答案】AC 【解析】 【名師點(diǎn)睛】先以整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，再對(duì)A、D，根據(jù)牛頓第二定律求出摩擦力；根據(jù)撤去F的瞬間，各力的變化情況確定選項(xiàng)。 ★針對(duì)練習(xí)1★如圖所示，A、B兩小球分別連在彈簧兩端，B端用細(xì)線固定在傾角為30的光滑斜面上，若不計(jì)彈簧質(zhì)量，在線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為： （ ） A．都等于 B．和0 C．和0 D．0和 【答案】D 【解析】對(duì)A：在剪斷繩子之前，A處于平衡狀態(tài)，所以彈簧的拉力等于A的重力沿斜面的分力．在剪斷上端的繩子的瞬間，繩子上的拉力立即減為零，而彈簧的伸長(zhǎng)量沒有來得及發(fā)生改變，故彈力不變?nèi)詾锳的重力沿斜面上的分力．故A球的加速度為零；對(duì)B：在剪斷繩子之前，對(duì)B球進(jìn)行受力分析，B受到重力、彈簧對(duì)它斜向下的拉力、支持力及繩子的拉力，在剪斷上端的繩子的瞬間，繩子上的拉力立即減為零，對(duì)B球進(jìn)行受力分析，則B受到到重力、彈簧的向下拉力、支持力．所以根據(jù)牛頓第二定律得：，故選D. 【名師點(diǎn)睛】該題考查牛頓第二定律的應(yīng)用，屬于瞬時(shí)態(tài)問題；要注意在剪斷繩子的瞬間，繩子上的力立即減為0，而彈簧的彈力不發(fā)生改變，再結(jié)合牛頓第二定律解題，難度不大。 ★針對(duì)練習(xí)2★如圖所示，質(zhì)量均為的A、B兩小球用兩輕彈簧連接懸掛于天花板上并處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知重力加速度為?，F(xiàn)在B上再施加一豎直向下的大小為的力，在力剛作用于B球的瞬間： （ ） A、B求加速度大小為，A球加速度大小為 B、B求加速度大小為，A球加速度大小為 C、B求加速度大小為，A球加速度大小為 D、B求加速度大小為，A球加速度大小為 【答案】D 考點(diǎn)二　動(dòng)力學(xué)兩類基本問題 1.求解兩類問題的思路，可用下面的框圖來表示： 2.分析解決這兩類問題的關(guān)鍵：應(yīng)抓住受力情況和運(yùn)動(dòng)情況之間聯(lián)系的橋梁——加速度． 3.解答動(dòng)力學(xué)兩類問題的基本程序 (1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點(diǎn)，如果是比較復(fù)雜的問題，應(yīng)該明確整個(gè)物理現(xiàn)象是由哪幾個(gè)物理過程組成的，找出相鄰過程的聯(lián)系點(diǎn)，再分別研究每一個(gè)物理過程． (2)根據(jù)問題的要求和計(jì)算方法，確定研究對(duì)象，進(jìn)行分析，并畫出示意圖，圖中應(yīng)注明力、速度、加速度的符號(hào)和方向，對(duì)每一個(gè)力都明確其施力物體和受力物體，以免分析受力時(shí)有所遺漏或無中生有． (3)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解，通常先用表示相應(yīng)物理量的符號(hào)進(jìn)行運(yùn)算，解出所求物理量的表達(dá)式，然后將已知物理量的數(shù)值及單位代入，通過運(yùn)算求結(jié)果． ★重點(diǎn)歸納★ 1．用整體法、隔離法巧解動(dòng)力學(xué)問題 （1）整體法、隔離法 當(dāng)問題涉及幾個(gè)物體時(shí)，我們常常將這幾個(gè)物體“隔離”開來，對(duì)它們分別進(jìn)行受力分析，根據(jù)其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，應(yīng)用牛頓第二定律或平衡條件列式求解．特別是問題涉及物體間的相互作用時(shí)，隔離法是一種有效的解題方法．而將相互作用的兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體看成一個(gè)整體(系統(tǒng))作為研究對(duì)象，去尋找未知量與已知量之間的關(guān)系的方法稱為整體法． （2）選用整體法和隔離法的策略 ①當(dāng)各物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同時(shí)，宜選用整體法；當(dāng)各物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同時(shí)，宜選用隔離法；②對(duì)較復(fù)雜的問題，通常需要多次選取研究對(duì)象，交替應(yīng)用整體法與隔離法才能求解． (3)整體法與隔離法常涉及的問題類型 ①涉及滑輪的問題：若要求繩的拉力，一般都采用隔離法． ②水平面上的連接體問題：這類問題一般是連接體(系統(tǒng))各物體保持相對(duì)靜止，即具有相同的加速度．解題時(shí)，一般采用先整體、后隔離的方法；建立直角坐標(biāo)系時(shí)也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，或者正交分解力，或者正交分解加速度． ③斜面體與物體組成的連接體的問題：當(dāng)物體具有沿斜面方向的加速度，而斜面體相對(duì)于地面靜止時(shí)，解題時(shí)一般采用隔離法分析． （4）解決這類問題的關(guān)鍵 正確地選取研究對(duì)象是解題的首要環(huán)節(jié)，弄清各物體之間哪些屬于連接體，哪些物體應(yīng)該單獨(dú)分析，并分別確定出它們的加速度，然后根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律列方程求解． 2．用分解加速度法巧解動(dòng)力學(xué)問題 因牛頓第二定律中F＝ma指出力和加速度永遠(yuǎn)存在瞬間對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以在用牛頓第二定律求解動(dòng)力學(xué)問題時(shí)，有時(shí)不去分解力，而是分解加速度，尤其是當(dāng)存在斜面體這一物理模型且斜面體又處于加速狀態(tài)時(shí)，往往此方法能起到事半功倍的效果． ★典型案例★【2015全國(guó)新課標(biāo)Ⅱ20】（多選）在一東西向的水平直鐵軌上，停放著一列已用掛鉤鏈接好的車廂。當(dāng)機(jī)車在東邊拉著這列車廂一大小為a的加速度向東行駛時(shí)，鏈接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F；當(dāng)機(jī)車在西邊拉著這列車廂一大小為a的加速度向東行駛時(shí)，鏈接某兩相鄰車廂的掛鉤P和Q間的拉力大小仍為F。不計(jì)車廂與鐵軌間的摩擦，每節(jié)車廂質(zhì)量相同，則這列車廂的節(jié)數(shù)可能為： （ ） A．8 B．10 C．15 D．18 【答案】BC 【名師點(diǎn)睛】本題主要是整體法和隔離法，以及牛頓第二定律的應(yīng)用。 ★針對(duì)練習(xí)1★如圖所示，質(zhì)量為 M 的三角形木塊 a 放在水平面上，把另一質(zhì)量為 m 的木塊 b 放在a 的斜面上，斜面傾角為α，對(duì) a 施一水平力 F，使 b 不沿斜面滑動(dòng)，不計(jì)一切摩擦，則b 對(duì) a 的壓力大小為： （ ） A. B. C. D. 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】整體法隔離法是本題的關(guān)鍵。首先由整體受力得到加速度的大小和方向。進(jìn)而分析滑b，不計(jì)一切摩擦，則得到b的受力和合力方向大小。根據(jù)幾何關(guān)系即可得到支持力的大小，壓力大小等于支持力。選項(xiàng)中的M和m要區(qū)分清楚，不然容易錯(cuò)選B項(xiàng)。 ★針對(duì)練習(xí)2★如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m、2m和3m的三個(gè)木塊，其中質(zhì)量為2m和3m的木塊間用一不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，輕繩能承受的最大拉力為T。現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個(gè)質(zhì)量為3m的木塊，使三個(gè)木塊以同一加速度運(yùn)動(dòng)，則以下說法正確的是： （ ） A．質(zhì)量為2m的木塊受到四個(gè)力的作用 B．當(dāng)F逐漸增大到T時(shí)，輕繩剛好被拉斷 C．當(dāng)F逐漸增大到1.5T時(shí)，輕繩還不會(huì)被拉斷 D．輕繩剛要被拉斷時(shí)，質(zhì)量為m和2m的木塊間的摩擦力為 【答案】C 【名師點(diǎn)睛】本題重點(diǎn)在于研究對(duì)象的選擇，以及正確的受力分析，采用隔離法分析2m可得出其受力的個(gè)數(shù)；再對(duì)整體分析可得出整體的加速度與力的關(guān)系；再以后面兩個(gè)物體為研究對(duì)象可得出拉力與加速度的關(guān)系，則可分析得出F與T的關(guān)系。