2020屆高考物理一輪 專題08 牛頓第二定律學(xué)案 新課標(biāo)

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1、2020屆高三新課標(biāo)物理一輪原創(chuàng)精品學(xué)案 專題08 牛頓第二定律 課時(shí)安排：2課時(shí) 教學(xué)目標(biāo)：1．理解牛頓第二定律 2．理解力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，會(huì)進(jìn)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(diǎn)：1．牛頓第二定律的矢量性、瞬時(shí)性、獨(dú)立性 2．由受力情況定性分析物體的運(yùn)動(dòng)情況 本講難點(diǎn)：對(duì)牛頓第二定律的理解 考點(diǎn)點(diǎn)撥：1．牛頓第二定律的矢量性、瞬時(shí)性、獨(dú)立性 2．力和運(yùn)動(dòng)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(shí) 二、高考要點(diǎn)精析 （一）牛

2、頓第二定律的矢量性、瞬時(shí)性、獨(dú)立性 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 （1）牛頓第二定律的矢量性、瞬時(shí)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(shí)對(duì)應(yīng)的，當(dāng)力發(fā)生變化時(shí)，加速度瞬時(shí)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(xì)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)?，F(xiàn)將L2線剪斷，求剪斷瞬時(shí)物體的加速度。 （2）這個(gè)結(jié)果是正確的。當(dāng)L2被剪斷時(shí)，T2突然消失，而彈簧還來不及形變（變化要有一個(gè)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(duì)平衡力，等值反向

3、，所以L2剪斷時(shí)的瞬時(shí)加速度為a=gtanθ，方向在T2的反方向上。 點(diǎn)評(píng)：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(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系．物體受到外力作用，同時(shí)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(shí)間改變時(shí)，加速度也隨著時(shí)間改變；某一時(shí)刻，外力停止作用，其加速度也同時(shí)消失． ☆考點(diǎn)精煉 ☆考點(diǎn)精煉 2．力F1單獨(dú)作用于一物體時(shí)，使物體產(chǎn)生的加速度大小為a1=2m/s2，力F2單獨(dú)作用于同一物體時(shí)，使物體產(chǎn)生的加速度大小為a2=4m/s2。當(dāng)F1和F2共同作用于該物體時(shí)，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(yùn)動(dòng)關(guān)系的定性分析 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 力和物體的運(yùn)動(dòng)之間沒有直接關(guān)系。當(dāng)力的方向（加速度方向）與運(yùn)動(dòng)方向相同時(shí)，物體加速運(yùn)動(dòng)，與力的大小變化無關(guān)；當(dāng)力的方向（加速度方向）與運(yùn)動(dòng)方向相反時(shí)，物體減速運(yùn)動(dòng)，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(shí)對(duì)應(yīng)的。 點(diǎn)評(píng)：（1）解答此題容易犯的錯(cuò)誤就是認(rèn)為彈簧無形變時(shí)物體的速度最大，加速度為零．這顯然是沒對(duì)物理過程認(rèn)真分析，靠定勢(shì)思維得出的結(jié)論．要學(xué)會(huì)分析動(dòng)態(tài)變化過程，分析時(shí)要先在腦子里建立起一幅較為清晰的動(dòng)態(tài)圖景，再運(yùn)用概念和規(guī)律進(jìn)行推理和

5、判斷． （2）通過此題，可加深對(duì)牛頓第二定律中合外力與加速度間的瞬時(shí)關(guān)系的理解，加深對(duì)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(diǎn)精煉 3．如圖所示，輕彈簧下端固定在水平面上。一個(gè)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(dá)最低點(diǎn)，小球的速度先增大后減小 D．從小球接觸彈簧到到達(dá)最低點(diǎn)，小球的加速度先減小后增大

6、第二課時(shí) （三）正交分解法在牛頓第二定律解題中的應(yīng)用 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 當(dāng)物體的受力情況較復(fù)雜時(shí)，可根據(jù)物體所受力的具體情況和運(yùn)動(dòng)情況建立合適的直角坐標(biāo)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(dòng)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(shí)沿水平面做勻加速運(yùn)動(dòng)，求物體的加速度是多大?（g取10 m/s2） ☆考點(diǎn)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(duì)于斜面靜止的條件下，下列說法中正確的是

7、 （ ） θ a A．當(dāng)θ一定時(shí)，a越大，斜面對(duì)物體的正壓力越小 B．當(dāng)θ一定時(shí)，a越大，斜面對(duì)物體的摩擦力越小 C．當(dāng)a一定時(shí)，θ越大，斜面對(duì)物體的正壓力越小 D．當(dāng)a一定時(shí)，θ越大，斜面對(duì)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(diǎn)點(diǎn)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(gè)力。 【例5】如圖所示，沿水平方向做勻變速直線運(yùn)動(dòng)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(duì)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(yùn)動(dòng)的加速度并說明車廂的運(yùn)動(dòng)情況． （2）求懸線對(duì)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(xì)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(yùn)動(dòng)時(shí)，線對(duì)木塊的拉力F1和斜面對(duì)箱的壓力F2各多大？ 解：（1）a向上時(shí)，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(jiǎn)單。

9、 ☆考點(diǎn)精煉 5．如圖所示， 質(zhì)量m =4kg的小球掛在小車后壁上，細(xì)線與豎直方向成37°角。當(dāng)小車以a=g向右勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求細(xì)線對(duì)小球的拉力F1和后壁對(duì)小球的壓力F2各多大？ （五）臨界問題的分析與求解 ☆考點(diǎn)點(diǎn)撥 在某些物理情境中，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的過程中，由于條件的變化，會(huì)出現(xiàn)兩種狀態(tài)的銜接，兩種現(xiàn)象的分界，同時(shí)使某個(gè)物理量在特定狀態(tài)時(shí)，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(shí)，進(jìn)行正確的受力分析和運(yùn)動(dòng)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?yàn)閍=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(diǎn)精煉 6．在考點(diǎn)精煉第5題中，其他條件不變，當(dāng)小車以a=g向右勻減速運(yùn)動(dòng)時(shí)，求細(xì)線對(duì)小球的拉力F1和后壁對(duì)小球的壓力F2各多大？ 考點(diǎn)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(dāng)F1和F2共同作用于該物體時(shí)，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(diǎn)落實(shí)訓(xùn)練 1．下列關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)的方向 B．物體所受合外力不為零時(shí)，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(yùn)動(dòng) 3．在牛頓第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)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?yàn)閗=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(duì)靜止在光滑水平面上的物體施加一水平拉力，當(dāng)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(shí)獲得速度和加速度 D．由于物體未來得及運(yùn)動(dòng)，所以速度和加速度都為零 5．質(zhì)量為1kg的物體受到兩個(gè)大小分別為2Ｎ和2Ｎ的共點(diǎn)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(gè)完全一樣的豎直彈簧固定在升降機(jī)內(nèi)，當(dāng)升降機(jī)以4m/s2的加速度加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，上面彈簧對(duì)物體的拉力為0.4N；當(dāng)升降機(jī)和物體都以8m/s2的加速度向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(cè)量汽車在水平路面上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度．該裝置是在矩形箱子的前、后壁上各安裝一個(gè)壓力傳感器．用兩根相同的輕彈簧夾著一個(gè)質(zhì)量為2.0 kg可無摩擦滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(shí)，傳感器a、b的示數(shù)均為 10 N（取g=10 m／s2）． （1）若某次測(cè)量時(shí)，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(yùn)動(dòng)（填“加速”或“

14、減速”），加速度大小為_________m/s2。 （2）若某次測(cè)量時(shí)，傳感器a的示數(shù)為零，則汽車做_______運(yùn)動(dòng)（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(shí)近似看做勻速直線運(yùn)動(dòng)，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(gè)雨滴最終下落的速度vm（用ρ r g k表示） （2）雨滴的速度達(dá)到時(shí)，雨滴的加速度a為多大？ 10．AD 小車向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，物塊M貼在小車左壁上，且相對(duì)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(dāng)小車的加速度增大時(shí)，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。