2020届高考物理一轮 专题08 牛顿第二定律学案 新课标

2020届高三新课标物理一轮原创精品学案 专题08 牛顿第二定律 课时安排：2课时教学目标：1理解牛顿第二定律2理解力与运动的关系，会进行相关的判断3掌握应用牛顿第二定律分析问题的基本方法和基本技能本讲重点：1牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性2由受力情况定性分析物体的运动情况本讲难点：对牛顿第二定律的理解考点点拨：1牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性2力和运动关系的定性分析3正交分解法在牛顿第二定律解题中的应用4合成法与分解法在牛顿第二定律解题中的应用5临界问题的分析与求解第一课时二、高考要点精析（一）牛顿第二定律的矢量性、瞬时性、独立性考点点拨（1）牛顿第二定律的矢量性、瞬时性牛顿第二定律公式是矢量式。加速度的方向与合外力的方向始终一致。加速度的大小和方向与合外力是瞬时对应的，当力发生变化时，加速度瞬时变化。【例1】如图（1）所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1 、L2的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，L2水平拉直，物体处于平衡状态。现将L2线剪断，求剪断瞬时物体的加速度。（2）这个结果是正确的。当L2被剪断时，T2突然消失，而弹簧还来不及形变（变化要有一个过程，不能突变），因而弹簧的弹力T1不变，它与重力的合力与T2是一对平衡力，等值反向，所以L2剪断时的瞬时加速度为a=gtan，方向在T2的反方向上。点评：牛顿第二定律F合=ma反映了物体的加速度a跟它所受合外力的瞬时对应关系物体受到外力作用，同时产生了相应的加速度，外力恒定不变，物体的加速度也恒定不变；外力随着时间改变时，加速度也随着时间改变；某一时刻，外力停止作用，其加速度也同时消失考点精炼考点精炼2力F1单独作用于一物体时，使物体产生的加速度大小为a1=2m/s2，力F2单独作用于同一物体时，使物体产生的加速度大小为a2=4m/s2。当F1和F2共同作用于该物体时，物体具有的加速度大小可能是（ ）A2m/s2 B4m/s2C6m/s2 D8m/s2（二）力与运动关系的定性分析考点点拨力和物体的运动之间没有直接关系。当力的方向（加速度方向）与运动方向相同时，物体加速运动，与力的大小变化无关；当力的方向（加速度方向）与运动方向相反时，物体减速运动，与力的大小变化无关。加速度的大小和方向与合力是瞬时对应的。点评：（1）解答此题容易犯的错误就是认为弹簧无形变时物体的速度最大，加速度为零这显然是没对物理过程认真分析，靠定势思维得出的结论要学会分析动态变化过程，分析时要先在脑子里建立起一幅较为清晰的动态图景，再运用概念和规律进行推理和判断（2）通过此题，可加深对牛顿第二定律中合外力与加速度间的瞬时关系的理解，加深对速度和加速度间关系的理解譬如，本题中物体在初始阶段，尽管加速度在逐渐减小，但由于它与速度同向，所以速度仍继续增大考点精炼3如图所示，轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落，接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中，下列说法中正确的是A小球刚接触弹簧瞬间速度最大B从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上C从小球接触弹簧到到达最低点，小球的速度先增大后减小D从小球接触弹簧到到达最低点，小球的加速度先减小后增大第二课时（三）正交分解法在牛顿第二定律解题中的应用考点点拨当物体的受力情况较复杂时，可根据物体所受力的具体情况和运动情况建立合适的直角坐标系，利用正交分解法来解【例4】如图所示，质量为4 kg的物体静止于水平面上，物体与水平面间的动摩擦因数为0.5，物体受到大小为20，与水平方向成30角斜向上的拉力F作用时沿水平面做匀加速运动，求物体的加速度是多大?（g取10 m/s2） 考点精炼4一物体放置在倾角为的斜面上，斜面固定于加速上升的电梯中，加速度为a，如图所示。在物体始终相对于斜面静止的条件下，下列说法中正确的是（ ）aA当一定时，a越大，斜面对物体的正压力越小B当一定时，a越大，斜面对物体的摩擦力越小C当a一定时，越大，斜面对物体的正压力越小D当a一定时，越大，斜面对物体的摩擦力越小（四）合成法与分解法在牛顿第二定律解题中的应用考点点拨如果知道物体的加速度方向，就可以判断出物体所受合外力的方向，然后画出平行四边形，解其中的三角形就可求得物体所受的某一个力。【例5】如图所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg（g=10m/s2，sin37=0.6，cos37=0.8）（1）求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况（2）求悬线对球的拉力 【例6】如图所示，在箱内倾角为的固定光滑斜面上用平行于斜面的细线固定一质量为m的木块。求：（1）箱以加速度a匀加速上升，（2）箱以加速度a向左匀加速运动时，线对木块的拉力F1和斜面对箱的压力F2各多大？解：（1）a向上时，由于箱受的合外力竖直向上，重力竖直向下，所以F1、F2的合力F必然竖直向上。可先求F，再由F1=Fsin和F2=Fcos求解，得到： F1=m（g+a）sin，F2=m（g+a）cos显然这种方法比正交分解法简单。 考点精炼5如图所示， 质量m =4kg的小球挂在小车后壁上，细线与竖直方向成37角。当小车以a=g向右匀加速运动时，求细线对小球的拉力F1和后壁对小球的压力F2各多大？（五）临界问题的分析与求解考点点拨在某些物理情境中，物体运动状态变化的过程中，由于条件的变化，会出现两种状态的衔接，两种现象的分界，同时使某个物理量在特定状态时，具有最大值或最小值。这类问题称为临界问题。在解决临界问题时，进行正确的受力分析和运动分析，找出临界状态是解题的关键。在【例6】的第（2）问中已经存在着临界问题，下面再举一例。因为a=10 m/s2a0所以小球离开斜面N=0，小球受力情况如图，则Tcos=ma， Tsin=mg所以T=2.83 N，N=0.考点精炼6在考点精炼第5题中，其他条件不变，当小车以a=g向右匀减速运动时，求细线对小球的拉力F1和后壁对小球的压力F2各多大？考点精炼参考答案1D2ACD解析 设物体的质量为m，根据牛顿第二定律有：F1=ma1F2=ma2当F1和F2共同作用于该物体时，F1和F2的合力| F1F2|FF1F2，根据牛顿第二定律有：F=ma故有：| a1a2|aa1a2，即2m/s2a6m/s2。三、考点落实训练1下列关于力和运动关系的几种说法中，正确的是 （ ）A物体所受合外力的方向，就是物体运动的方向B物体所受合外力不为零时，其速度不可能为零C物体所受合外力不为零，其加速度一定不为零D合外力变小的，物体一定做减速运动3在牛顿第二定律的数学表达式F=kma中，有关比例系数k的说法正确的是 （ ）A在任何情况下k都等于1B因为k=，所以k可有可无Ck的数值由质量、加速度和力的大小决定Dk的数值由质量、加速度和力的单位决定4对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力，当力刚开始作用的瞬间 （ ）A物体立即获得速度物体立即获得加速度C物体同时获得速度和加速度D由于物体未来得及运动，所以速度和加速度都为零5质量为1kg的物体受到两个大小分别为2和2的共点力作用，则物体的加速度大小可能是 （ ）A5 m/s2 B3 m/s 2 C2 m/s 2 D0.5 m/s 29如图所示，将质量为m=0.1kg的物体用两个完全一样的竖直弹簧固定在升降机内，当升降机以4m/s2的加速度加速向上运动时，上面弹簧对物体的拉力为0.4N；当升降机和物体都以8m/s2的加速度向上运动时，上面弹簧的拉力为（ ）maA0.6NB0.8NC1.0ND1.2N12用如图所示的装置可以测量汽车在水平路面上做匀加速直线运动的加速度该装置是在矩形箱子的前、后壁上各安装一个压力传感器用两根相同的轻弹簧夹着一个质量为2.0 kg可无摩擦滑动的滑块，两弹簧的另一端分别压在传感器a、b上，其压力大小可直接从传感器的液晶显示屏上读出现将装置沿运动方向固定在汽车上，传感器b在前，传感器a在后汽车静止时，传感器a、b的示数均为 10 N（取g=10 ms2）（1）若某次测量时，传感器a的示数为 14 N、b的示数为6.0 N，则汽车做_运动（填“加速”或“减速”），加速度大小为_m/s2。（2）若某次测量时，传感器a的示数为零，则汽车做_运动（填“加速”或“减速”），加速度大小为_m/s2。13设雨滴下落过程中受到的空气阻力与雨滴的横截面积S成正比，与雨滴下落速度v的平方成正比，即f=kSv2（其中k为比例系数）。雨滴接近地面时近似看做匀速直线运动，重力加速位g 。把雨滴看做球形，其半径为r，球的体积为，设雨滴的体积为，求：（1）每个雨滴最终下落的速度vm（用 r g k表示）（2）雨滴的速度达到时，雨滴的加速度a为多大？10AD 小车向右做匀加速直线运动，物块M贴在小车左壁上，且相对于左壁静止，物块受到的摩擦力与物块的重力平衡，所以保持不变。物块受到的水平方向的弹力产生物块的加速度。当小车的加速度增大时，物块的加速度也增大。根据牛顿第二定律，物块受到的弹力和合外力增大。