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1、 2014 高考物理热点专题全方位突破：牛顿第二定律高考物理热点专题全方位突破：牛顿第二定律 两类动力两类动力学问题学问题考纲解读 1.理解牛顿第二定律的内容、表达式及性质.2.应用牛顿第二定律解决瞬时问题和两类动 力学问题1对牛顿第二定律内容和公式的理解由牛顿第二定律表达式 Fma 可知 ( )A质量 m 与合外力 F 成正比，与加速度 a 成反比B合外力 F 与质量 m 和加速度 a 都成正比C物体的加速度的方向总是跟它所受合外力的方向一致D物体的加速度 a 跟其所受的合外力 F 成正比，跟它的质量 m 成反比答案 CD 解析 对于给定的物体，其质量是不变的，合外力变化时，加速度也变化，合
2、外力与加速度的比值不变，A 错；既然物体的质量不变，故不能说合外力与质量成正比，B 错；加速度的方向总是跟合外力的方向相同，C 正确；由 a 可知 D 正确Fm2对力、加速度和速度关系的理解关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是( )A物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大B物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力也为零C物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D物体的速度很大，但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零答案 CD 解析 物体的速度大小和加速度大小没有必然联系，一个很大，另一个可以很小，甚至为零但物体所受合外力的大小决定加速度的大小，同一物体所受
3、合外力很大，加速度一定很大，故选项 C、D 对3牛顿运动定律的应用建筑工人用如图 1 所示的定滑轮装置运送建筑材料质量为 70.0 kg 的建筑工人站在地面上，通过定滑轮将 20.0 kg 的建筑材料以 0.5 m/s2的加速度提升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则建筑工人对地面的压力大小为(g 取 10 m/s2) ( )A510 N B490 NC890 N D910 N答案 B 图 1 解析 设建筑材料的质量为 m，加速度的大小为 a，对建筑材料由牛顿第二定律得Fmgma，解得 F210 N.设地面对建筑工人的支持力为 FN，建筑工人的质量为 M，对建筑工人由平衡条件得FNFMg
4、，解得 FN490 N.根据牛顿第三定律可得建筑工人对地面的压力大小为 FNFN490 N，B 正确4力学单位制的应用在研究匀变速直线运动的实验中，取计数时间间隔为 0.1 s，测得相邻相等时间间隔的位移差的平均值 x1.2 cm，若还测出小车的质量为 500 g，则关于加速度、合外力大小及单位，既正确又符合一般运算要求的是 ( )Aa m/s2120 m/s21.20.12Ba m/s21.2 m/s21.2 1020.12CF5001.2 N600 NDF0.51.2 N0.60 N答案 BD 解析 在应用公式进行数量运算的同时，也要把单位带进运算带单位运算时，单位换算要准确可以把题中已知
5、量的单位都用国际单位制表示，计算结果的单位就是用国际单位制表示的，这样在统一已知量的单位后，就不必一一写出各个量的单位，只在数字后面写出正确单位即可选项 A 中 x1.2 cm 没用国际单位制表示，C 项中的小车质量 m500 g 没用国际单位制表示，所以均错误；B、D 正确考点梳理牛顿第二定律1内容：物体加速度的大小跟它所受到的作用力成正比，跟它的质量成反比加速度的方向与作用力的方向相同2表达式：Fma，F 与 a 具有瞬时对应关系3力学单位制(1)单位制由基本单位和导出单位共同组成(2)力学单位制中的基本单位有质量(kg)、长度(m)和时间(s)(3)导出单位有 N、m/s、m/s2等5应
6、用牛顿第二定律解决瞬时问题(2010大纲全国15)如图 2 所示，轻弹簧上端与一质量为 m 的木块 1 相连，下端与另一质量为 M 的木块 2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块 1、2 的加速度大小分别为 a1、a2.重力加速度大小为 g.则有 ( )Aa10，a2g Ba1g，a2g 图 2Ca10，a2g Da1g，a2gmMMmMM答案 C 解析 在木板抽出后的瞬间，弹簧未来得及发生形变，所以木块 1 所受重力和弹力均不变，合力为零，则 a10.木块 2 受重力 Mg 和弹簧弹力 Fmg，如图所示，由牛顿第二定律得 Mg
7、mgMa2，则 a2g，选项 C 正确MmM6牛顿第二定律的简单应用质量 m1 kg 的物体在光滑平面上运动，初速度大小为 2 m/s.在物体运动的直线上施以一个水平恒力，经过 t1 s，速度大小变为 4 m/s，则这个力的大小可能是 ( ) A2 N B4 N C6 N D8 N答案 AC 解析 物体的加速度可能是 2 m/s2，也可能是 6 m/s2，根据牛顿第二定律，这个力的大小可能是 2 N，也可能是 6 N，所以答案是 A、C.方法提炼1瞬时问题的分析：题目中同时有轻绳和弹簧，剪断轻绳时，弹簧的弹力不能瞬间发生变化剪断弹簧时，绳上的拉力在瞬间发生变化2解决两类动力学问题的基本方法以加
8、速度 a 为“桥梁” ，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下：考点一 用牛顿第二定律分析瞬时加速度例 1 如图 3 所示，质量为 m 的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30的光滑木板 AB 托 住，小球恰好处于静止状态当木板 AB 突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为 ( )A0 B.g Cg D.g2 3333解析 平衡时，小球受到三个力：重力 mg、木板 AB 的支持力 FN和弹 图 3簧拉力 FT，受力情况如图所示突然撤离木板时，FN突然消失而其他力不变，因此 FT与重力 mg 的合力 Fmg，产生的加速mgcos 302 33度 a g，B 正确Fm2 33答案 B
9、加速度瞬时性涉及的实体模型 1.分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是明确该时刻物体的受力情况及运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，此类问题应注意以下几种模型：特性模型受外力时的形变量力能否突变产生拉力或支持力质量内部弹力轻绳微小不计能只有拉力没有支持力橡皮绳来源:学科网较大不能只有拉力没有支持力来源:学。科。网轻弹簧较大不能既可有拉力也可有支持力轻杆微小不计能既可有拉力也可有支持力不计处处来源:学科网相等来源:Z|xx|k.Com2.在求解瞬时加速度问题时应注意：(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析(2)加速度可以随着力的突变
10、而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变突破训练 1 如图 4 甲、乙所示，图中细线均不可伸长，两小球均处于平衡状态且质量相同如果突然把两水平细线剪断，剪断瞬间小球 A 的加速度的大小为_，方向为_；小球 B 的加速度的大小为_，方向为_；剪断瞬间甲中倾斜细线 OA 与乙中弹簧的拉力之比为_( 角已知) 图 4答案 gsin 垂直倾斜细线 OA 向下 gtan 水平向右 cos2 解析 设两球质量均为 m，对 A 球受力分析，如图(a)所示，剪断水平细线后，球 A 将沿圆弧摆下，故剪断水平细线瞬间，小球 A 的加速度 a1方向沿圆周的切线方向向下，即垂直倾斜细线OA 向下则有 FT
11、1mgcos ，F1mgsin ma1，所以 a1gsin .水平细线剪断瞬间，B 球受重力 mg 和弹簧弹力 FT2不变，小球 B 的加速度 a2方向水平向右，如图(b)所示，则FT2，F2mgtan ma2，所以 a2gtan .mgcos 甲中倾斜细线 OA 与乙中弹簧的拉力之比为cos2 .FT1FT2突破训练 2 质量均为 m 的 A、B 两个小球之间系一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上A 紧靠墙壁，如图 5 所示，今用恒力F 将 B 球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力 F 撤去，此瞬间( )AA 球的加速度为 图 5F2mBA 球的加速度为零CB 球的加速度为F2mDB 球的加
12、速度为Fm答案 BD 解析 恒力 F 作用时，A 和 B 都平衡，它们的合力都为零，且弹簧弹力为 F.突然将力 F 撤去，对 A 来说水平方向依然受弹簧弹力和墙壁的弹力，二力平衡，所以 A 球的合力为零，加速度为零，A 项错，B 项对而 B 球在水平方向只受水平向右的弹簧的弹力作用，加速度 a ，故FmC 项错，D 项对考点二 动力学两类基本问题 求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁加速度例 2 如图 6 所示，物体 A 放在足够长的木板 B 上，木板 B 静止于水平面上已知 A 的质量 mA和 B 的质量 mB均为 2.0
13、 kg，A、B 之间的动摩擦因数 10.2，B 与水平面之间的动摩擦因数 20.1， 图 6最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度 g 取 10 m/s2.若从 t0 开始，木板 B 受F116 N 的水平恒力作用，t1 s 时 F1改为 F24 N，方向不变，t3 s 时撤去 F2.(1)木板 B 受 F116 N 的水平恒力作用时，A、B 的加速度 aA、aB各为多少？(2)从 t0 开始，到 A、B 都静止，A 在 B 上相对 B 滑行的时间为多少？(3)请以纵坐标表示 A 受到 B 的摩擦力 FfA，横坐标表示运动时间 t(从 t0 开始，到 A、B 都静止)，取运动方向为正
14、方向，在图 7 中画出 FfAt 的关系图线(以图线评分，不必写出分析和计算过程) 解析 (1)根据牛顿第二定律得1mAgmAaAaA1g0.210 m/s22 m/s2F12(mAmB)g1mAgmBaB代入数据得 aB4 m/s2(2)t11 s 时，A、B 的速度分别为 vA、vB 图 7vAaAt121 m/s2 m/svBaBt141 m/s4 m/sF1改为 F24 N 后，在 B 速度大于 A 速度的过程，A 的加速度不变，B 的加速度设为 aB，根据牛顿第二定律得F22(mAmB)g1mAgmBaB代入数据得 aB2 m/s2设经过时间 t2，A、B 速度相等，此后它们保持相对静止，则vAaAt2vBaBt2代入数据得 t20.5 sA 在 B 上相对 B 滑行的时间为 tt1t21.5 s(3)FfAt 的关系图线如图所示答案 (1)2 m/s2 4 m/s2 (2)1.5 s (3)见解析图解答动力学两类问题的基本程序 1明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题
