2019-2020年高考物理 艺体生文化课百日冲刺 专题3 牛顿定律.doc

2019-2020年高考物理 艺体生文化课百日冲刺 专题3 牛顿定律命题规律考查内容牛顿第二定律的理解与基本应用与牛顿第二定律有关的图象牛顿第二定律的两类问题超重与失重考查热度考查题型选择题、填空题选择题选择题、计算题选择题所占分值46分46分412分46分命题趋势1. 从牛顿第二定律的几个性质考查对牛顿第二定律的理解，并应用这几个性质解比较简单的题目。2. 通过图象全面考查牛顿第二定律，以速度时间图象为热点3.通过动力学的两类问题考查牛顿第二定律的应用，适当考查超重和失重问题【高频考点聚焦】考点1 牛顿第二定律的理解与基本应用【基础知识梳理】1.牛顿第二定律内容物体加速度的大小跟它受到的 成正比、跟它的 成反比，加速度的方向跟 的方向相同2牛顿第二定律表达式和一般地说，是常数，它的数值与公式中其他物理量使用的单位有关，当F、分别用N、 作单位时，所以此时公式可以简写为3.力的单位：力的单位是牛顿，符号N，使质量1的物体产生 的力大小为1N4. 区别加速度的定义式和决定式：加速度的定义式为：a=，即加速度定义为速度变化量与所用时间的比值；加速度的决定式为：a=，即加速度决定于物体所受的合外力与物体的质量.【参考答案】作用力 质量 作用力 【核心考点讲练】1.牛顿第二定律的“五个”性质同向性公式是矢量式，任一时刻，与同向瞬时性与对应同一时刻，即为某时刻的加速度时，为该时刻物体所受合外力因果性是产生的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力而产生的结果同一性中，、对应同一物体或同一系统，各量统一使用国际单位独立性（1）作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律（2）物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和2.应用整体法与隔离法轻松解决连接体问题解决连接问题的基本方法是隔离法和整体法（1）若系统中各物体间无相对运动，系统内的相互作用力不改变系统所受的外力时，可以把所有物体作为一个整体分析，对其应用牛顿定律列方程求解，这种处理方法叫“整体法”（2）把系统中的某个物体单独“取”出来作为研究对象，分析其受力情况，应用牛顿运动定律列出方程求解，这种处理方法叫“隔离法”；（3）整体法和隔离法是相辅相成的，若将这两种方法灵活交替使用，则可有效、快捷地解决问题3.分解力与分解加速度做变速运动的物体，若受的力不在一条直线上，应用牛顿第二定律时，往往需要对力或加速度进行分解，一般有两种方法：（1）分解力不分解加速度.此时，一般选取加速度方向为x轴，垂直于加速度方向为y轴因为加速度沿x 轴方向，故合力方向就沿x轴方向，则垂直于加速度方向即y轴方向上分力的合力为零.可见，通过正交分解，能够使求较为复杂的合力，变成求较为简单的同一直线上力的合力.方程式为：，（2）分解加速度不分解力.此方法是以某个力的方向为x轴建立直角坐标系，把加速度分解到x轴和y轴上.这种分解法一般用于物体受到的几个力互相垂直的情况，在这种情况下，分解加速度比分解力可能更方便、更简单.此时方程式是，【典例1】【xx新课标II】在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩链接好的车厢。当机车在东边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着这列车厢一大小为a的加速度向东行驶时，链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小仍为F。不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为A. 8 B.10 C.15 D.18【解析】由设这列车厢的节数为n，P、Q挂钩东边有m节车厢，每节车厢的质量为m，由牛顿第二定律可知：，解得：，k是正整数，n只能是5的倍数，故B、C正确，A、D错误【答案】BC【典例2】【xx海南高考】如图，升降机内有一固定斜面，斜面上放一物体，开始时升降机做匀速运动，物块相对斜面匀速下滑，当升降机加速上升时A.物块与斜面间的摩擦力减小B.物块与斜面间的正压力增大C.物块相对于斜面减速下滑D.物块相对于斜面匀速下滑【解析】当升降机加速上升时，物体有竖直向上的加速度，则物块与斜面间的正压力增大，根据滑动摩擦力公式可知接触面间的正压力增大，物体与斜面间的摩擦力增大，故A错误B正确；设斜面的倾角为，物体的质量为m，当匀速运动时有，即，假设物体以加速度a向上运动时，有，因为，所以，故物体仍做匀速下滑运动，C错误D正确；【答案】BD【解题技巧点拨】在牛顿第二定律中应用整体法和隔离法时，一般用整体法和隔离法各列一个方程，联立即可求解。选择被隔离的物体时，一般选择受力较少的一个。考点2 与牛顿第二定律有关的图象【基础知识梳理】与牛顿第二定律有关的图象很多，通常为以下几种：加速度随合外力变化的图象，加速度随某一外力变化的图象，速度时间图象，加速度时间图象，位移时间图象等。【核心考点讲练】分析与牛顿第二定律有关的图象问题，总的思路便是看曲直、看走势、看特殊点、看斜率或面积，然后采用排除法，凡有一条不符合要求的即可排除。看曲直，就是看图线应该是直线还是曲线；看走势，就是看随着横坐标的增大，纵坐标应该如何变化；特殊点，指的是图象与坐标轴的交点，图象间的交点或图象的拐点等，必要时，要看曲线斜率，并结合特殊点验证【典例1】【xx新课标I】如图（a），一物块在t=0时刻滑上一固定斜面，其运动的v-t图线如图（b）所示，若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出A. 斜面的倾角B. 物块的质量C. 物块与斜面间的动摩擦因数D. 物块沿斜面向上滑行的最大高度【解析】向上滑动到最高点过程为匀变速直线运动，由受力和牛顿第二定律可得：-mgsin mgcos = ma1 ,根据图b可得：a1 = -v0/t1 ,由运动学公式得沿斜面向上滑行的最远距离x = 和几何关系sin = H/x ; 从上往下滑过程也为匀变速直线运动，有：mgsin mgcos = ma2 ，v1 = a2(2t1- t1) .解以上各式可得：斜面的倾角=arcsin ,物块与斜面间的动摩擦因数= ， 选项AC对。根据斜面的倾斜角度可计算出物块沿斜面向上滑行的最大高度H = Xsin = ,故选项D正确；仅根据速度时间图像，无法找到物块质量，选项B错。【答案】 A、C、D【典例2】【xx江苏高考】一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力At=2s时最大 Bt=2s时最小Ct=8.5s时最大 Dt=8.5s时最小【解析】有题意知在上升过程中：，所以向上的加速度越大，人对电梯的压力就越大，故A正确，B错误；由图知，7s以后加速度向下，由知，向下的加速度越大，人对电梯的压力就越小，所以C错误，D正确。【答案】AD【解题技巧点拨】图象与表达式往往具有对应关系，根据牛顿第二定律写出相关的表达式，多数图象问题可以得到解决，若无法写出表达式，则往往是根据定性分析的方法进行判断。考点3 牛顿第二定律的两类问题【基础知识梳理】1.根据受力确定运动情况已知物体的受力情况，根据牛顿第二定律，可以求出物体的 ；然后根据物体的初始条件(初位置和初速度)，应用 公式，就可以求出物体在任一时刻的速度或某段时间内的 ，也就可以求解物体的运动情况 2.从运动情况确定受力根据物体的运动情况，由 公式可以求出加速度，再根据 可确定物体的受力情况，从而求出未知的力，或与力相关的某些物理量，如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等【参考答案】加速度 运动学 位移 运动学 牛顿第二定律 【核心考点讲练】解决动力学两类问题的思路：加速度是求解动力学两类问题的桥梁，所以需要先根据已知条件求出物体运动的加速度，然后再由此得出问题的答案两类动力学基本问题的解题思路图解如下：牛顿第二定律加速度a运动学公式运动情况第一类问题受力情况加速度a另一类问题牛顿第二定律运动学公式【典例1】【xx新课标I】一长木板置于粗糙水平地面上，木板左端放置一小物块；在木板右方有一墙壁，木板右端与墙壁的距离为，如图（a）所示。时刻开始，小物块与木板一起以共同速度向右运动，直至时木板与墙壁碰撞（碰撞时间极短）。碰撞前后木板速度大小不变，方向相反；运动过程中小物块始终未离开木板。已知碰撞后时间内小物块的图线如图（b）所示。木板的质量是小物块质量的15倍，重力加速度大小g取。求（1）木板与地面间的动摩擦因数及小物块与木板间的动摩擦因数；（2）木板的最小长度；（3）木板右端离墙壁的最终距离。【解析】(1) 规定向右为正方向，木板与墙壁相碰前，小物块和木板一起向右做匀变速运动，设加速度为a1，小物块和木板的质量分别为m和M，由牛顿第二定律有： -1 (m+M)g = (m+M)a1 由图可知。木板与墙壁碰前瞬间的速度v1= 4m/s ,由运动学公式得： V1 = v0 + a1t1 S0 = v0t1 + a1t12 式中t1=1s , s0 = 4.5m是木板碰前的位移，v0是小物块和木板开始运动时的速度。 联立式和题给条件得：1 = 0.1 在木板与墙壁碰撞后，木板以-v1的初速度向左做匀变速运动，小物块以v1的初速度向右做匀变速运动。设小物块的加速度为a2 ,由牛顿第二定律有： -2mg = ma2 由图可得：a2 = 式中t2 = 2s , v2 = 0 ,联立式和题给条件得：2 = 0.4 （2）设碰撞后木板的加速度为a3 ,经过时间t ,木板和小物块刚好具有共同速度v3 ,由牛顿第二定律及运动学公式得： 2mg +1 (m+M)g = (m+M)a1 = Ma3 V3 = - v1 + a3t V3 = v1 + a2t 碰撞后至木板和小物块刚好达到共同速度的过程中，木板运动的位移为： s1 = t 小物块运动的位移为： s2 = t 小物块相对木板的位移为：s = s2 s1 联立式，并代入数值得：s = 6.0m 因为运动过程中小物块没有脱离木板，所以木板的最小长度应为6.0m。(3) 在小物块和木板具有共同速度后，两者向左做匀变速运动直到停止，高加速度为a4 ,此过程中小物块和木板运动的位移为s3 ,由牛顿第二定律及运动学公式得： 1 (m+M)g = (m+M)a4 0 v32 = 2a4s3 磁碰后木板运动的位移为： s = s1 + s3 联立式，并代入数值得： S = -6.5m 木板右端离墙壁的最终距离为6.5m 。【答案】 （1）1 = 0.1 1 = 0.1 （2）木板的最小长度应为6.0m （3）最终距离为6.5m 【典例2】【xx安徽】质量为0.1 kg 的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的图象如图所示。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4。设球受到的空气阻力大小恒为f，取, 求：t(s)v(m/s)O0.54（1）弹性球受到的空气阻力f的大小；（2）弹性球第一次碰撞后反弹的高度h。【解析】（1）设弹性球第一次下落过程中的加速度大小为，由图知 根据牛顿第二定律，得 （2）由图知弹性球第一次到达地面时的速度大小为，设球第一次离开地面时的速度为，则 第一次离开地面后，设上升过程中球的加速度大小为，则 于是，有 解得 【答案】（1）0.2N （2）【解题技巧点拨】在解决动力学的两类问题时，确定根据牛顿第二定律求加速度还是根据运动学公式确定加速度，需要根据题目中受力的条件充足还是运动学条件充足，一般根据条件充足的一方面即可求出加速度，然后向另一方面突破。考点4 超重与失重【基础知识梳理】超重、失重和完全失重比较超重现象失重现象完全失重概念物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)物体所受重力的现象物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)的现象产生条件物体的加速度方向向上（竖直向上或斜向上）物体的加速度方向向下（竖直向下或斜向下）物体的加速度方向向下，大小ag列原理式运动状态加速上升、加速下降、无阻力的抛体运动情况【参考答案】大于 小于 等于零 m(ga) m(ga) 0 减速下降 减速上升【核心考点讲练】1.关于超重与失重的几个要点（1）尽管物体的加速度不是竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量即，物体就会出现超重或失重状态当方向竖直向上时，物体处于超重状态；当方向竖直向下时，物体处于失重状态（2）尽管整体没有竖直方向的加速度，但只要系统内一个物体具有竖直方向的分加速度，整体也会出现超重或失重状态（3）在发生超重失重现象时，物体的重力依然存在，且不发生变化，只是物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)发生变化（4）在完全失重的状态下，平常一切由重力产生的物理现象都会完全消失，如天平失效、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等（5）当加速度不在竖直方向时，超重情况下，物体对接触面的压力或对悬线的拉力用求解，失重情况下物体对接触面的压力或对悬线的拉力用求解，其中是竖直方向的加速度2.如何根据牛顿第二定律列方程先确定加速度的方向，若加速度向上，则用向上的力减去向下的力等于，反之则用向下的力减去向上的力等于。【典例1】【xx重庆高考】若货物随升降机运动的图像如题5图所示（竖直向上为正），则货物受到升降机的支持力与时间关系的图像可能是 【答案】B【典例2】【xx年高考四川卷】如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则()A火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小B返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力C返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D返回舱在喷气过程中处于失重状态【解析】火箭开始喷气瞬间，返回舱受到向上的反作用力，所受合外力向上，故伞绳的拉力变小，所以选项A正确；返回舱与降落伞组成的系统在火箭喷气前受力平衡，喷气后减速的主要原因是受到喷出气体的反作用力，故选项B错误；返回舱在喷气过程中做减速直线运动，故合外力一定做负功，选项C错误；返回舱喷气过程中产生竖直向上的加速度，故应处于超重状态，选项D错误【答案】A【解题技巧点拨】物体处于超重或失重状态取决于加速度的方向,若加速度方向向上,则物体处于超重状态;若加速度方向向下,则物体处于失重状态。超重或失重跟物体运动的速度方向无关。专题热点集训3 牛顿运动定律（45分钟）1. 【xx海南】如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O；整个系统处于静止状态；现将细绳剪断，将物块a的加速度记为a1，S1和S2相对原长的伸长分别为l1和l2，重力加速度大小为g，在剪断瞬间A.a1=3g B.a1=0 C. l1=2l2 D. l1=l22.【xx山东卷】伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索物理规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有A.力不是维持物体运动的原因B.物体之间普遍存在相互吸引力C.忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快D.物体间的相互作用力总是大小相等，方向相反3.(xx上海)8如图所示，光滑斜面固定于水平面，滑块A、B叠放后一起冲上斜面，且始终保持相对静止，A上表面水平。则在斜面上运动时，B受力的示意图为（ ）BAFNGFfAFNGFfBFNGFfCFNGFfD4.【xx海南卷】一质点受多个力的作用，处于静止状态，现使其中一个力的大小逐渐减小到零，再沿原方向逐渐恢复到原来的大小。在此过程中，其它力保持不变，则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是Aa和v都始终增大Ba和v都先增大后减小Ca先增大后减小，v始终增大Da和v都先减小后增大5【xx新课标】一物块静止在粗糙的水平桌面上。从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小。能正确描述F与a之间的关系的图像是6.(xx重庆高考)以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时,一个物体所受空气阻力可忽略,另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比,下列用虚线和实线描述两物体运动的v-t图像可能正确的是()7.(xx山东高考)一质点在外力作用下做直线运动,其速度v随时间t变化的图像如图。在图中标出的时刻中,质点所受合外力的方向与速度方向相同的有()A.B. C. D. 8.【xx新课标全国卷】如图,用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上,系统处于平衡状态。现使小车从静止开始向左加速,加速度从零开始逐渐增大到某一值,然后保持此值,小球稳定地偏离竖直方向某一角度(橡皮筋在弹性限度内)。与稳定在竖直位置时相比,小球的高度()A.一定升高B.一定降低C.保持不变D.升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定9.【xx年广东物理】.某人在地面上用弹簧秤称得体重为490N。他将弹簧秤移至电梯内称其体重，至时间段内，弹簧秤的示数如图所示，电梯运行的图可能是（取电梯向上运动的方向为正）10.(xx江苏高考)如图所示,A、B两物块的质量分别为2m和m,静止叠放在水平地面上。A、B间的动摩擦因数为,B与地面间的动摩擦因数为。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为g。现对A施加一水平拉力F,则()A.当时,A、B都相对地面静止B.当时,A的加速度为C.当时,A相对B滑动D.无论F为何值,B的加速度不会超过11【xx安徽】如图所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行。在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力FN分别为（重力加速度为g）amA B C D 二综合题12. 【xx浙江】甲同学准备做“验证机械能守恒定律”实验，乙同学准备做“探究加速度与力、质量的关系”实验（1）图1中A、B、C、D、E表示部分实验器材，甲同学需在图中选用的器材_乙同学需在图中选用的器材_.（用字母表示）（2）乙同学在实验室选齐所需器材后，经正确操作获得如图2所示的两条纸带和。纸带_的加速度大（填或者），其加速度大小为_.13.【xx新课标II】下暴雨时，有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害。某地有一倾角为=37（sin37=）的山坡C，上面有一质量为m的石板B，其上下表面与斜坡平行；B上有一碎石堆A（含有大量泥土），A和B均处于静止状态，如图所示。假设某次暴雨中，A浸透雨水后总质量也为m（可视为质量不变的滑块），在极短时间内，A、B间的动摩擦因数1减小为，B、C间的动摩擦因数2减小为0.5，A、B开始运动，此时刻为计时起点；在第2s末，B的上表面突然变为光滑，2保持不变。已知A开始运动时，A离B下边缘的距离l=27m，C足够长，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力。取重力加速度大小g=10m/s2。求：（1）在02s时间内A和B加速度的大小（2）A在B上总的运动时间专题热点集训3 牛顿运动定律参考答案与解析1.【解析】 【答案】AC2【解析】伽利略用理想斜面实验指出力不是维持物体运动的原因，A选项正确，万有引力是牛顿提出的，B错；伽利略在研究自由落体运动是指出忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快，C对；牛顿第三定律总结了作用力和反作用力的关系，D错。【答案】AC3.【解析】以滑块A、B整体为研究对象，整体加速度沿斜面向下，以滑块B为研究对象，沿水平和竖直方向分解滑块B 的加速度可知，滑块B受到水平向左的摩擦力，竖直向下的重力，竖直向上的支持力， A正确。【答案】A4.【解析】当其中一个力的大小逐渐减小到零时，质点所受合力方向与这个力的方向相反，大小在增大，根据牛顿第二定律，所以加速度一直增大，加速度的方向与速度相同，所以速度一直增大；当这个力再沿原方向逐渐恢复到原来的大小时，合力减小到零，所以加速度减小到零，而所受合力方向与这个力的方向仍然相反，与速度方向相同，所以速度一直增大，C项对。【答案】C5.【解析】当时，物块始终静止，加速度为0；当时，物块做加速运动运动，由牛顿第二定律可得，又，则有，故选项C正确。【答案】C6.【解析】竖直上抛运动不受空气阻力,向上做匀减速直线运动至最高点再向下做自由落体运动,图像为倾斜向下的直线,四个选项均正确表示;考虑阻力的上抛运动,上升中,随着v减小,减小,对应图像的斜率减小,选项A错误;下降中,随着v增大, 继续减小,而在最高点时,对应图与t轴的交点,其斜率应该等于g,即过t轴交点的切线应该与竖直上抛运动的直线平行,只有D选项满足,故选D。【答案】D7.【解析】合外力与速度方向相同说明质点做加速运动,在图像中表示质点正在做加速运动的时刻有和时刻,做减速运动的时刻为和时刻,故选项A、C正确,B、D错误。【答案】AC8.【解析】设橡皮筋原长为,静止时,小球距离悬点高度,加速时,设橡皮筋与水平方向夹角为,此时,小球距离悬点高度,因此小球高度升高了。【答案】A9【解析】由图可知，在时间内，弹簧秤的示数小于实际重量，则处于失重状态，此时具有向下的加速度，在阶段弹簧秤示数等于实际重量，则既不超重也不失重，在阶段，弹簧秤示数大于实际重量，则处于超重状态，具有向上的加速度，若电梯向下运动，则时间内向下加速，阶段匀速运动，阶段减速下降，A正确；BD不能实现人进入电梯由静止开始运动，C项内超重，不符合题意。【答案】A10.【解析】A、B之间的最大静摩擦力为,B物块与地面间的最大静摩擦力为,当时,A、B相对地面滑动,A错误。假设A、B之间为最大静摩擦力,一起运动,此时B物块的加速度为,解得,D项正确。以A为研究对象,有,解得,所以当时,A、B一起运动,对整体有,解得,B项正确。当时,A相对B滑动,C项正确。【答案】BCDamgTFN11.【解析】小球受力如图，根据牛顿第二定律：沿斜面方向有 ；垂直于斜面方向上有 解得：；。【答案】A12.【解析】（1）“验证机械能定律”实验，需要在竖直面上打出一条重锤下落的纸带，即可验证，故选仪器AB，“探究加速度与力、质量的关系”实验需要钩码拉动小车打出一条纸带，故选BDE；（2）纸带中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点位移差，为：纸带中前第1、2点与第2、3点的位移差为三个点的位移差为根据逐差法可得纸带的加速度大，大小为【答案】（1）AB；BDE（2），（）13.【解析】联立以上各式可得a1=3m/s2 (利用下面的速度图象求解，正确的，参照上述答案信参考给分)【答案】（1）a1=3m/s2； a2 =1m/s2；（2）4s