《浙江省2021高考物理一轮复习第三单元牛顿运动定律第11课时牛顿第二定律及应用讲义+提能作业含解析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省2021高考物理一轮复习第三单元牛顿运动定律第11课时牛顿第二定律及应用讲义+提能作业含解析（10页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
1、第11课时牛顿第二定律及应用1.内容:物体加速度的大小跟它受到的合外力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟合外力的方向相同。2.表达式:F合=ma。同向性公式F=ma是矢量式,任一时刻,F与a同向正比性m一定时,aF瞬时性a与F对应同一时刻,即a为某时刻的加速度时,F为该时刻物体所受合外力因果性F是产生a的原因,物体具有加速度是因为物体受到的合外力不为0同一性任意时刻,加速度a相对同一惯性系(一般指地面)F=ma中,F、m、a对应同一物体或同一系统F=ma中,各量统一使用国际单位制单位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
2、和力、加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律,即Fx=max,Fy=may局限性只适用于宏观、低速运动的物体,不适用于微观、高速运动的粒子物体的加速度必须是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系(惯性系)而言的1.判断下列说法对错。(1)物体在受力的前提下才会产生加速度,因此加速度的产生要滞后于力的作用。()(2)加速度的方向与合外力的方向相同,与速度的方向无关。()(3)物体所受合外力减小,物体的速度必减小。()(4)物理公式不仅仅确定了物理量之间的数量关系,同时也确定了物理量间的单位关系。()(5)千克、米、秒、库仑、安培都是国际单位制的基本单位。()答案(1)(2)(3)(4)(5)2
3、.下列单位属于国际标准基本单位的是()米(m)秒(s)库(C)安(A)伏(V)A.B.C.D.答案C3. 如图所示,某汽车天线上固定一个装饰用的公仔。当汽车水平向左行驶的过程中,发现前方有障碍物挡住道路,于是紧急刹车,如果把刹车的过程看做是匀减速直线运动,忽略空气阻力的影响,那么天线对公仔的弹力方向可能是()A.OA方向B.OB方向C.OC方向D.OD方向答案B考点一牛顿第二定律的理解、单位制1.牛顿第二定律的适用范围(1)只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)。(2)只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。2.牛顿第二定律是力的瞬时作用规律,加速
4、度跟力同时产生、同时变化、同时消失。3.物体受力的瞬间,立即获得加速度,而由于惯性,速度不会立即产生变化。二、力学单位制1.力学中的基本物理量及单位(1)力学中的基本物理量是长度、质量、时间。(2)力学中的基本单位:基本物理量的所有单位都是基本单位。如:毫米(mm)、克(g)、毫秒(ms)等等。三个基本物理量的单位在国际单位制中分别为米(m)、千克(kg)、秒(s)。2.单位制(1)基本单位和导出单位一起组成了单位制。(2)国际单位制(SI):国际计量大会制定的国际通用的、包括一切计量领域的单位制,叫做国际单位制。例1(多选)下列对牛顿第二定律的理解,正确的是()A.如果一个物体同时受到两个力
5、的作用,则这两个力各自产生的加速度互不影响B.如果一个物体同时受到几个力的作用,则这个物体的加速度等于所受各力单独作用在物体上时产生加速度的矢量和C.平抛运动中竖直方向的重力不影响水平方向的匀速运动D.物体的质量与物体所受的合力成正比,与物体的加速度成反比答案ABC由牛顿第二定律的特性易知,A、B、C正确;物体的质量是物体的固有属性,不会受到外界条件的影响(如受力、运动状态、所处位置等),D错误。例2现有以下一些物理量和单位,按下面的要求选择填空。(填写字母的代号)A.密度B.米/秒C.牛顿D.加速度E.质量F.秒G.厘米H.长度I.时间J.千克(1)属于物理量的是。(2)在国际单位制中,作为
6、基本单位的物理量有。(3)在国际单位制中的基本单位是,属于导出单位的是。答案(1)A、D、E、H、I(2)E、H、I(3)F、JB、C解析(1)题中各项中,属于物理量的有密度、加速度、质量、长度、时间,故此空填“A、D、E、H、I”。(2)在国际单位制中,作为基本单位的物理量有质量、长度、时间。故此空填“E、H、I”。(3)此题中给定的选项内是国际单位制的基本单位的有千克、秒;属于导出单位的有米/秒、牛顿。故第一个空填“F、J”,第二个空填“B、C”。1.(2020浙江1月选考,1,3分)以下物理量为矢量,且单位是国际单位制基本单位的是()A.电流、AB.位移、mC.功、JD.磁感应强度、T答
7、案B2.在粗糙的水平面上,物体在水平推力作用下由静止开始做匀加速直线运动。作用一段时间后,将水平推力逐渐减小到零(物体还在运动),则在水平推力逐渐减小到零的过程中()A.物体速度逐渐减小,加速度逐渐减小B.物体速度逐渐增大,加速度逐渐减小C.物体速度先增大后减小,加速度先增大后减小D.物体速度先增大后减小,加速度先减小后增大答案D由题意得推力F未减小之前物体做匀加速直线运动,则可判定Ff,且ma=F-f;当F逐渐减小时,加速度逐渐减小,但加速度方向与速度方向同向,物体仍加速;当Ff后,此时ma=f-F,F减小,加速度增大,且加速度与速度方向相反,物体减速,综上所述,选项D正确。3.如图所示,有
8、两条质量相等的有蓬小船,用绳子连接(绳子质量忽略不计),其中一条船内有人在拉绳子,如果水的阻力不计,下列判断中正确的是()A.绳子两端的拉力不等,跟有人的船连接的一端拉力大B.根据两船运动的快慢判断,运动快的船里肯定有人,因为是人用力,船才运动的C.运动慢的船里肯定有人,因为绳子对两条船的拉力是相等的,但有人的船连同人的总质量大,所以加速度小D.绳子对两条船的拉力大小关系无法判断答案C因为绳子对两船的拉力大小相等,根据牛顿第二定律得a=Fm,质量大的加速度小,所以有人的船的总质量大,加速度小。故C正确。考点二超重和失重问题1.超重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)大于物体所受重
9、力的现象。(2)产生条件:物体具有向上的加速度。2.失重(1)定义:物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)小于物体所受重力的现象。(2)产生条件:物体具有向下的加速度。3.完全失重(1)定义:物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)等于0的现象称为完全失重现象。(2)产生条件:物体的加速度a=g,方向竖直向下。4.实重和视重(1)实重:物体实际所受的重力,它与物体的运动状态无关。(2)视重:当物体在竖直方向上有加速度时,物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力。此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即视重。例3在升降电梯内的地面上放一体重计,电梯静止时,晓敏同学站在体重计上,体重计示
10、数为50kg,电梯运动过程中,某一段时间内晓敏同学发现体重计示数如图所示,在这段时间内下列说法中正确的是(重力加速度为g)()A.晓敏同学处于失重状态,所以她所受的重力变小了B.晓敏对体重计的压力小于体重计对晓敏的支持力C.电梯一定在竖直向下运动D.电梯的加速度大小为g5,方向一定竖直向下答案D晓敏在这段时间内处于失重状态,对体重计的压力变小了,而晓敏的重力没有改变,A选项错误;晓敏对体重计的压力与体重计对晓敏的支持力是一对作用力与反作用力,大小一定相等,B选项错误;以竖直向下为正方向,有mg-F=ma,即50g-40g=50a,解得a=g5,方向竖直向下,但速度方向可能是竖直向上,也可能是竖
11、直向下,C选项错、D选项正确。规律总结判断超重和失重现象的三个角度和技巧(1)从受力的角度判断,当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态,小于重力时处于失重状态,等于0时处于完全失重状态。(2)从加速度的角度判断,当物体具有向上的加速度时处于超重状态,具有向下的加速度时处于失重状态,向下的加速度为重力加速度时处于完全失重状态。(3)从速度变化的角度判断物体向上加速或向下减速时,超重;物体向下加速或向上减速时,失重。变式1一个质量为50kg的人,站在竖直方向运动着的升降机地板上。他看到升降机上弹簧测力计(重力不计)挂着一个质量为5kg的重物,弹簧测力计的示数为40N,重物相对
12、升降机静止,如图所示,重力加速度g取10m/s2,则()A.升降机一定向上加速运动B.升降机一定向上减速运动C.人对地板的压力一定为400ND.人对地板的压力一定为500N答案C设弹簧测力计示数为F,重物质量为m,对重物应用牛顿第二定律得mg-F=ma,解得a=2m/s2,方向竖直向下,升降机正在减速上升或加速下降,故A、B错误;设人质量为M,地板对人的支持力为FN,对人根据牛顿第二定律得Mg-FN=Ma,解得FN=M(g-a)=50(10-2)N=400N,根据牛顿第三定律,人对地板的压力大小为400N,方向竖直向下,故C正确,D错误。1.下列哪个说法是正确的()A.体操运动员双手握住单杠吊
13、在空中不动时处于失重状态B.蹦床运动员在空中上升和下落过程中都处于失重状态C.举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于超重状态D.游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于失重状态答案B体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时处于静止状态,蹦床运动员在空中上升和下落过程中加速度向下,都处于失重状态,选项A错误,B正确;举重运动员在举起杠铃后不动的那段时间内处于静止状态,游泳运动员仰卧在水面静止不动时处于静止状态,选项C、D错误。2.蹦极是一种极限体育项目,可以锻炼人的胆量和意志。运动员从高处跳下,弹性绳被拉伸前做自由落体运动,弹性绳被拉伸后在弹性绳的缓冲作用下,运动员下落一定高度后速度减为零。在下降的全
14、过程中,下列说法中正确的是()A.弹性绳拉伸前运动员处于失重状态,弹性绳拉伸后运动员处于超重状态B.弹性绳拉伸后运动员先处于失重状态,后处于超重状态C.弹性绳拉伸后运动员先处于超重状态,后处于失重状态D.运动员一直处于失重状态答案B弹性绳拉伸前运动员只受重力,处于完全失重状态,弹性绳拉伸后,开始拉力小于重力,加速度方向向下,还处于失重状态,当拉力大于重力,运动员加速度方向向上,运动员处于超重状态。所以弹性绳拉伸后运动员先处于失重状态,后处于超重状态,故B正确。3.如图所示,一物体(可视为质点)从竖直立于地面的轻弹簧上方某一高度自由落下。A点为弹簧自然状态时上端点的位置,当物体到达B点时,物体速
15、度恰好为零,然后被弹回。下列说法中正确的是()A.物体从A点下降到B点的过程中,速率不断变小B.物体在B点时,所受合力为零C.物体在A点时处于超重状态D.物体在B点时处于超重状态答案D物体从A点开始,所受合力先向下但不断减小,加速度不断减小,速度不断增大,在A、B间的某个位置弹力大小等于重力时,物体所受合力等于0,速度最大,再向下运动,所受合力反向且不断增大,物体向下做减速运动,加速度向上,且不断增大,在B点具有最大的向上的加速度,故物体在A点处于失重状态,在B点处于超重状态,故D正确,A、B、C错误。考点三动力学的两类基本问题1.动力学两类基本问题(1)已知受力情况,求物体的运动情况。(2)
16、已知运动情况,求物体的受力情况。2.解决两类基本问题的方法以加速度为“桥梁”,由运动学公式和牛顿运动定律列方程求解,具体逻辑关系如图:例4(多选)如图所示,一木块在光滑水平面上受一恒力F作用,前方固定一足够长的水平轻弹簧,则当木块接触弹簧后,下列判断正确的是()A.木块立即做减速运动B.木块在一段时间内速度仍增大C.当F等于弹簧弹力时,木块速度最大D.弹簧压缩量最大时,木块速度为零但加速度不为零答案BCD木块刚开始接触弹簧时,弹簧对木块的作用力小于外力F,木块继续向右做加速度逐渐减小的加速运动,直到二力相等,而后,弹簧对木块的作用力大于外力F,木块继续向右做加速度逐渐增大的减速运动,直到速度为
17、零,但此时木块的加速度不为零,故选项A错误,B、C、D正确。易错提醒(1)把握“两个分析”“一个桥梁”(2)找到不同过程之间的“联系”,如第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度,若过程较为复杂,可画位置示意图确定位移之间的联系。变式2水平路面上质量为30kg的手推车,在受到60N的水平推力时做加速度大小为1.5m/s2的匀加速运动。如果撤去推力,车的加速度的大小为(g取10m/s2)()22C.2m/s22答案A设车运动方向为正方向,撤去力F前加速度为a,撤去力F后加速度为a。根据牛顿第二定律得F-F阻=ma,F阻=F-ma=60N-301.5N=15N,因为-F阻=ma,所以a=-F阻m=
18、-0.5m/s2,负号表示这时加速度的方向与推力的方向相反。选项A正确。1.(2020浙江1月选考,19,9分)一个无风晴朗的冬日,小明乘坐游戏滑雪车从静止开始沿斜直雪道下滑,滑行54m后进入水平雪道,继续滑行40.5m后减速到零。已知小明和滑雪车的总质量为60kg,整个滑行过程用时10.5s,斜直雪道倾角为37(sin37=0.6)。求小明和滑雪车:(1)滑行过程中的最大速度vm的大小;(2)在斜直雪道上滑行的时间t1;(3)在斜直雪道上受到的平均阻力Ff的大小。答案见解析解析(1)vm2=x1+x2tvm=18m/s(2)x1=vm2t1t1=6s(3)a=vmt1=3m/s2由牛顿第二运
19、动定律mgsin37-Ff=ma得Ff=180N2.(2019浙江东阳中学月考)一直升机悬停在洞穴上空,通过电动缆绳营救受困于洞底的勘探者,将其沿竖直方向吊出洞口。电动缆绳上端的拉力传感器可以实时显示勘探者对缆绳的拉力F,营救过程中拉力F随时间t变化的图像如图所示。已知直升机悬停处距离洞底32m,当t=11s时勘探者被拉到直升机处且速度刚好减为零,勘探者的质量为80kg,且可视为质点,缆绳质量及空气阻力均忽略不计,g取10m/s2。求:(1)勘探者在t=7s到t=11s过程中的加速度大小;(2)勘探者在t=5s到t=7s过程中的位移大小;(3)勘探者在加速上升过程中的平均速度大小。答案(1)1.25m/s2(2)10m(3)4m/s解析(1)勘探者在t=7s到t=11s过程中,受重力和拉力作用,且F=700N根据牛顿第二定律得mg-F=ma解得a=1.25m/s2(2)勘探者在t=5s到t=7s过程中,F=800N=mg,故勘探者做匀速运动而其匀速运动的速度即匀减速运动的初速度,则有v3=at4=5m/s则这段时间的位移为x=v3t3=10m(3)勘探者在t=7s到t=11s过程中减速过程中的位移为x4=v32t4=10m则勘探者在加速阶段的位移为x1=32m-x3-x4=12m由题图可知,从t=2s到t=5s为加速阶段,故这段时间的平均速度为
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