1、高考资源网（） 您身边的高考专家第二节牛顿第二定律动力学两类基本问题一、牛顿第二定律1内容物体的加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成_，加速度的方向与作用力的方向_。2表达式a。3“五个”性质同向性公式F合ma是矢量式，任一时刻，F合与a_瞬时性a与F合对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F合为该时刻_因果性F合是产生a的原因，物体具有加速度是因为物体受到了力同一性F合ma中，F合、m、a对应_或_，各量统一使用_独立性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物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和4.适用范围(1)牛顿第二定律只适用于_(相对地面静止或做匀速直线
2、运动的参考系)。(2)牛顿第二定律只适用于_(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)、弱力作用的情况。二、两类动力学问题牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的受力情况与运动情况联系起来。1已知受力情况求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_；已知物体的初始条件(初位置和初速度)，根据运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速度和位移，也就可以求解物体的运动情况。2已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出_，再根据牛顿第二定律可确定物体的_，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。1下
3、列说法正确的是( )A物体所受合力为零时，物体的加速度可以不为零B物体所受合力越大，速度越大C速度方向、加速度方向、合力方向总是相同的D速度方向可与加速度方向成任何夹角，但加速度方向总是与合力方向相同2(2013安徽省示范高中联考)如图甲所示。用一水平外力F拉着一个静止在倾角为的光滑斜面上的物体。逐渐增大F，物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示，若重力加速度g取10 m/s2，根据图乙中所提供的信息不能计算出( )A斜面的倾角B加速度为2 m/s2时物体所受的合外力C物体静止在斜面上所施加的最小外力D加速度为4 m/s2时物体的速度3(2012湖北黄冈联考)如图所示绘出了轮
4、胎与地面间的动摩擦因数分别为1和2时，紧急刹车时的刹车痕(即刹车距离s)与刹车前车速v的关系曲线，则1和2的大小关系为( )A12 B12C12 D条件不足，不能比较4将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体( )A刚抛出时的速度最大B在最高点的加速度为零C上升时间大于下落时间D上升时的加速度等于下落时的加速度一、对牛顿第二定律的理解自主探究1(2012海南单科)根据牛顿第二定律，下列叙述正确的是( )A物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B物体所受合力必须达到一定值时，才能使物体产生加速度C物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大
5、小成正比D当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时，物体水平加速度大小与其质量成反比思考1：加速度与速度有直接关系吗？思考2：合外力与加速度的产生有先后之分吗？归纳要点理解牛顿第二定律的“四性”1瞬时性：牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬时对应关系。若a为某一瞬时的加速度，F为该时刻物体所受的合外力，对同一物体a与F有瞬时对应的关系。2矢量性：牛顿第二定律公式是矢量式，任一瞬间a的方向均与F的方向相同。当F方向变化时，a的方向同时变化，且任意时刻两者均保持一致。3同一性：牛顿第二定律公式中的三个物理量必须是针对同一物体而言的；物体受力运动时必然只有一种运动情形，其运动状态只能
6、由物体所受的合力决定，而不能是其中的一个力或几个力。4同时性：牛顿第二定律中F、a只有因果关系而没有先后之分，F发生变化时a同时变化，包括大小和方向。二、如何判断物体的运动性质自主探究2(2012北京顺义区调研)在工厂的车间里有一条沿水平方向匀速运行的传送带，可将放在其上的小工件(可视为质点)运送到指定位置。某次将小工件放到传送带上时，恰好带动传送带的电动机突然断电，导致传送带做匀减速运动至停止。则小工件被放到传送带上后相对于地面( )A做匀减速直线运动直到停止B先做匀加速直线运动，然后做匀减速直线运动C先做匀加速直线运动，然后做匀速直线运动D先做匀减速直线运动，然后做匀速直线运动思考1：小工
7、件刚被放到传送带上时，相对传送带向哪运动？对地加速度方向向哪？思考2：小工件相对传送带有静止的时刻吗？思考3：小工件速度与传送带速度相等后，小工件又将做何运动？归纳要点合外力的方向决定加速度的方向，与速度方向无关。当合外力方向与速度方向共线时，物体做直线运动，当合外力与速度方向一致时做加速运动，反向时做减速运动。合外力与速度方向不共线时，物体做曲线运动。命题研究一、对牛顿第二定律瞬时性的考查【题例1】 (2012安徽理综)如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物体上再施加一竖直向下的恒力F，则( )A物块可能匀速下滑B物块仍以加速度a匀加速下滑C物块将以大于a的加速度匀
8、加速下滑D物块将以小于a的加速度匀加速下滑思路点拨：加竖直向下的恒力F时，物块质量未变。解题要点：规律总结分析物体的瞬时问题，关键是分析瞬时前后的受力情况和运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，此类问题应注意两种基本模型的建立。“绳”或“线”类“弹簧”或“橡皮绳”类不同只能承受拉力，不能承受压力弹簧既能承受拉力，也能承受压力；橡皮绳只能承受拉力，不能承受压力将绳和线看做理想化模型时，无论受力多大(在它的限度内)，绳和线的长度不变。绳和线的张力可以发生突变由于弹簧和橡皮绳受力时，其形变较大，形变恢复需经过一段时间，所以弹簧和橡皮绳的弹力不可以突变相同质量和重力均可忽略不计，同一根绳、线、弹簧
9、或橡皮绳两端及中间各点的弹力大小相等命题研究二、动力学两类基本问题【题例2】 (2012浙江理综)为了研究鱼所受水的阻力与其形状的关系，小明同学用石蜡做成两条质量均为m、形状不同的“A鱼”和“B鱼”，如图所示。在高出水面H处分别静止释放“A鱼”和“B鱼”，“A鱼”竖直下潜hA后速度减为零，“B鱼”竖直下潜hB后速度减为零。“鱼”在水中运动时，除受重力外，还受浮力和水的阻力。已知“鱼”在水中所受浮力是其重力的倍，重力加速度为g，“鱼”运动的位移值远大于“鱼”的长度。假设“鱼”运动时所受水的阻力恒定，空气阻力不计。求：(1)“A鱼”入水瞬间的速度vA1；(2)“A鱼”在水中运动时所受阻力fA；(3
10、)“A鱼”与“B鱼”在水中运动时所受阻力之比fAfB。思路点拨：分析“鱼”在水中受力时，不能忽略浮力，且“鱼”下潜过程中合力不变，运用牛顿第二定律和运动学知识可求解。解题要点：规律总结1动力学两类基本问题的分析流程图2基本方法(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，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程。(2)根据问题的要求和计算方法，确定研究对象进行分析，并画出示意图。图中应注明力、速度、加速度的符号和方向。对每一个力都明确施力物体和受力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有。(3)应用牛顿运动定律和运动学公式
11、求解，通常先用表示物理量的符号运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果。3应用牛顿第二定律的解题步骤(1)明确研究对象。根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体。(2)分析物体的受力情况和运动情况。画好受力分析图，明确物体的运动性质和运动过程。(3)选取正方向或建立坐标系。通常以初速度的方向为正方向或以初速度方向为某一坐标轴的正方向。(4)求合外力F合。(5)根据牛顿第二定律F合ma列方程求解，必要时还要对结果进行讨论。1(2012无为大江、开城中学联考)如图所示，光滑水平面上，AB两物体用轻弹簧连接在一起，A、B的质量分别为m1、m2，在拉力F作用下
12、，AB共同做匀加速直线运动，加速度大小为a，某时刻突然撤去拉力F，此瞬时A和B的加速度大小为a1和a2，则( )Aa10，a20Ba1a，a2aCa1a，a2aDa1a，a2a2一箱苹果在倾角为的斜面上匀速下滑，已知箱子与斜面间的动摩擦因数为，在下滑过程中处于箱子中间的质量为m的苹果受到其他苹果对它的作用力大小和方向为( )Amgsin 沿斜面向下 Bmgcos 垂直斜面向上Cmg竖直向上 D.mg沿斜面向上3(2012江苏徐州模拟)物体A、B、C均静止在同一水平面上，它们的质量分别为mA、mB、mC，与水平面的动摩擦因数分别为A、B、C，用平行于水平面的拉力F分别拉物体A、B、C，所得加速度
13、a与拉力F的关系如图所示，A、B两直线平行，则以下关系正确的是( )AmAmBmC BmAmBmCCABC DABC4(2012杭州二中调研)在倾斜角为的长斜面上，一带有风帆的滑块从静止开始沿斜面下滑，滑块(连同风帆)的质量为m，滑块与斜面间的动摩擦因数为，风帆受到的沿斜面向上的空气阻力与滑块下滑的速度大小成正比，即Ffkv。滑块从静止开始沿斜面下滑的vt图象如图所示，图中的倾斜直线是t0时刻速度图线的切线。(1)由图象求滑块下滑的最大加速度和最大速度的大小。(2)若m2 kg，37，g10 m/s2，求出和k的值。参考答案基础梳理自测知识梳理一、1.反比相同3同向物体所受合外力同一物体同一系
14、统国际单位4(1)惯性参考系(2)宏观物体二、1.运动情况2加速度受力情况基础自测1D解析：由牛顿第二定律Fma知，F合为零，加速度为零，由惯性定律知速度不一定为零；对某一物体，F合越大，a越大，由a知，a大只能说明速度变化率大，速度不一定大，故A、B项错误；F合、a、v三者方向一定相同，而速度方向与这三者方向不一定相同，故C项错误，D项正确。2D解析： 由牛顿第二定律得：a。显然a恒定，应为匀变速运动。若a的方向与v的方向在一条直线上，则是匀变速直线运动，否则是匀变速曲线运动。3C解析：过纵轴上一点作横轴的平行线(即取相同的初速度)，从平行线与曲线的交点可看出，动摩擦因数为1的刹车距离s1小
15、于动摩擦因数为2的刹车距离s2，又v221gs122gs2，因此12，选项C正确。4A解析：最高点速度为零，物体受重力和阻力，合力不可能为零，加速度不为零，故B项错。上升时做匀减速运动，ha1t，下落时做匀加速运动，ha2t，又因为a1，a2，所以t1t2，故C、D项错误。根据能量守恒，开始时只有动能，因此开始时动能最大，速度最大，故A项正确。5BC解析：力F随图示的规律变化时，质点在前2 s内做加速度先增大后减小的加速运动，在2 s时刻速度最大，24 s内质点做加速度(反方向)先增大后减小的减速运动，在4 s时刻速度为零，质点始终沿正方向运动，故B、C正确。核心理解深化【自主探究1】 D提示
16、：由牛顿第二定律可知，物体的加速度只与物体所受的合外力和质量有关，并与合外力的大小成正比；物体所受的合外力不为零，物体的加速度即不为零；合外力与加速度是瞬时对应的关系。【自主探究2】 B提示：将小工件放到传送带上时，由于传送带速度大于小工件速度，小工件相对于传送带向后运动，小工件在滑动摩擦力作用下相对于地面加速向前做匀加速直线运动；当二者速度相等时，滑动摩擦力瞬间消失，之后由于传送带做减速运动，小工件速度大于传送带速度，小工件相对于传送带向前运动，小工件在水平向后的滑动摩擦力的作用下相对于地面做匀减速直线运动，故选项B正确。考向探究突破【题例1】 C解析：分析斜面上物体受力，将重力沿斜面忽然垂
17、直斜面方向分解，由牛顿第二定律可得，mgsin mgcos ma，再施加一竖直向下的恒力F，设加速度为a，由牛顿第二定律可得，(Fmg)sin (Fmg)cos ma，由此可知，aa，物块将以大于a的加速度匀加速下滑，选项C正确。【题例2】 答案：(1)(2)mg()(3)解析：(1)“A鱼”在入水前做自由落体运动，有v02gH得：vA1(2)“A鱼”在水中运动时受重力、浮力和阻力的作用，做匀减速运动，设加速度为aA，有F合F浮fAmgF合maA0v2aAhA由题意：F浮mg综合上述各式，得fAmg()(3)考虑到“B鱼”的受力、运动情况与“A鱼”相似，有fBmg()综合两式，得演练巩固提升1
18、D解析：以A、B为一整体有F(m1m2)a，以A为对象有FBAm1a，则FBAF。当撤去F后，A受力不变，加速度仍为a；B受力FABFBA，方向水平向左，则FABm2a2F，所以a2a。2B解析：从图象可知此人重力约为0.6F0，质量为0.6F0/g，弹性绳中最大拉力为1.8F0，由牛顿第二定律得，1.8F00.6F00.6F0/ga，解得最大加速度a2g，选项B正确。2C解析：苹果处于平衡状态，由平衡条件，有FNmg，方向竖直向上，C正确。3D解析：对物体应用牛顿第二定律得：Fmgma，解得：aFg，在aF图象中，图线的斜率等于质量的倒数，由题图可以得出图线A、B的斜率相同，大于图线C的斜率，即：mAmBmC；在a轴上的截距的绝对值等于动摩擦因数与重力加速度的乘积，从图象可以看出，图线B、C在a轴上的截距相等，图线A在a轴上截距的绝对值最小，即：ABC，正确选项为D。4答案：(1)3 m/s22 m/s(2)0.3753 Ns/m解析：(1)由图象知：vmax2 m/st0时，加速度a最大，amax3 m/s2。(2)根据牛顿第二定律得mgsin 37mgcos 37mamax。解得0.375达最大速度后，滑块做匀速直线运动，有：mgsin 37mgcos 37kvmax解得k3 Ns/m。高考资源网版权所有，侵权必究！
