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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí) 第三章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律教案 考 綱 要 求 考 情 分 析 牛頓運(yùn)動(dòng)定律及其應(yīng)用 Ⅱ 1.命題規(guī)律 近幾年高考對(duì)本章內(nèi)容的考查仍以概念和規(guī)律的應(yīng)用為主，單獨(dú)考查本章的題目多為選擇題，與曲線運(yùn)動(dòng)、電磁學(xué)相結(jié)合的題目多為計(jì)算題。 2.考查熱點(diǎn) 以實(shí)際生活、生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)為背景，突出表現(xiàn)物理知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用的命題趨勢(shì)較強(qiáng)，xx屆高考復(fù)習(xí)應(yīng)予以高度關(guān)注。 超重和失重 實(shí)驗(yàn)四：驗(yàn)證牛頓運(yùn)動(dòng)定律 一、物理學(xué)史 物理學(xué)家 國(guó)籍 觀 點(diǎn) 亞里士多德 古希臘 力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 伽利略 意大利 通過理想斜面實(shí)驗(yàn)提出力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，被稱為物理學(xué)中的“福爾摩斯” 笛卡兒 法國(guó) 如果運(yùn)動(dòng)中的物體不受力的作用，它將以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既不停下來(lái)也不改變方向 牛頓 英國(guó) 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 [小題練通] 1．(多選)(xx海南高考)科學(xué)家關(guān)于物體運(yùn)動(dòng)的研究對(duì)樹立正確的自然觀具有重要作用。下列說(shuō)法符合歷史事實(shí)的是(　　) A．亞里士多德認(rèn)為，必須有力作用在物體上，物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)才會(huì)改變 B．伽利略通過“理想實(shí)驗(yàn)”得出結(jié)論：運(yùn)動(dòng)必具有某一速度，如果它不受力，它將以這一速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去 C．笛卡兒指出：如果運(yùn)動(dòng)中的物體沒有受到力的作用，它將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng)，既不停下來(lái)也不偏離原來(lái)的方向 D．牛頓認(rèn)為，物體具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì) 解析：選BCD　本題考查物理學(xué)史實(shí)。亞里士多德認(rèn)為力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，他的觀點(diǎn)是錯(cuò)誤的；伽利略通過實(shí)驗(yàn)與推理證明了力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，假如沒有力作用在運(yùn)動(dòng)的物體上，物體將以原來(lái)的速度永遠(yuǎn)運(yùn)動(dòng)下去；同時(shí)期的笛卡爾也得出了類似的結(jié)論；牛頓在伽利略和笛卡爾的基礎(chǔ)上，提出了慣性定律， 即認(rèn)為物體具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。本題應(yīng)選B、C、D。 2．(多選)(xx金華質(zhì)檢)早期物理學(xué)家關(guān)于慣性有下列說(shuō)法，其中正確的是(　　 ) A．物體抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性 B．沒有力的作用，物體只能處于靜止?fàn)顟B(tài) C．行星在圓周軌道上保持勻速率運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)是慣性 D．運(yùn)動(dòng)物體如果沒有受到力的作用，將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運(yùn)動(dòng) 解析：選AD　物體不受外力作用時(shí)，將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，物體具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)叫慣性，也可以說(shuō)抵抗運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的性質(zhì)是慣性，A、D正確；沒有力的作用時(shí)物體處于平衡狀態(tài)，即物體處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，B錯(cuò)誤；行星在圓周軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，是因?yàn)槭艿饺f(wàn)有引力的作用產(chǎn)生向心加速度，速度方向時(shí)刻在改變，C錯(cuò)誤。 3．(xx武漢部分重點(diǎn)中學(xué)聯(lián)考)伽利略和牛頓都是物理學(xué)發(fā)展史上最偉大的科學(xué)家，巧合的是，牛頓就出生在伽利略去世后第二年。下列關(guān)于力和運(yùn)動(dòng)關(guān)系的說(shuō)法中，不屬于他們觀點(diǎn)的是(　　 ) A．自由落體運(yùn)動(dòng)是一種勻變速直線運(yùn)動(dòng) B．力是使物體產(chǎn)生加速度的原因 C．物體都具有保持原來(lái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的屬性，即慣性 D．力是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 解析：選D　A項(xiàng)是伽利略的觀點(diǎn)，B、C兩項(xiàng)是牛頓的觀點(diǎn)，D項(xiàng)是亞里士多德的觀點(diǎn)。 二、牛頓第一定律的理解 1.牛頓第一定律 一切物體總保持勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)，除非作用在它上面的力迫使它改變這種狀態(tài)。 2. 牛頓第一定律的意義 (1)指出力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因，而是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，即力是產(chǎn)生加速度的原因。 (2)指出一切物體都有慣性，因此牛頓第一定律又稱為慣性定律。 (3)牛頓第一定律描述的只是一種理想狀態(tài)，而實(shí)際中不受力作用的物體是不存在的，但當(dāng)物體受外力所受合力為零時(shí)，其運(yùn)動(dòng)效果跟不受外力作用時(shí)相同，物體將保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。 3．慣性 (1)定義：物體具有保持原來(lái)勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或靜止?fàn)顟B(tài)的性質(zhì)。 (2)量度：質(zhì)量是慣性大小的唯一量度，質(zhì)量大的物體慣性大，質(zhì)量小的物體慣性小。 (3)普遍性：慣性是物體的固有屬性，一切物體都具有慣性，與物體的運(yùn)動(dòng)情況和受力情況無(wú)關(guān)。 [小題練通] 1．判斷正誤 (1)牛頓第一定律不能用實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。(√) (2)在水平面上滑動(dòng)的木塊最終停下來(lái)，是因?yàn)闆]有外力維持木塊運(yùn)動(dòng)的結(jié)果。() (3)物體運(yùn)動(dòng)時(shí)受到慣性力的作用。() (4)物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)才有慣性，加速時(shí)沒有慣性。() (5)物體的慣性越大，狀態(tài)越難改變。(√) 2．下列說(shuō)法中正確的是(　　 ) A．高速運(yùn)動(dòng)的物體不容易讓它停下來(lái)，所以物體運(yùn)動(dòng)速度越大，慣性越大 B．用相同的水平力分別推放在地面上的兩個(gè)材料不同的物體，則難以推動(dòng)的物體慣性大 C．慣性是物體的固有屬性，慣性大小只與質(zhì)量有關(guān) D．在月球上舉重比在地球上容易，所以同一物體在月球上比在地球上的慣性小 解析：選C　慣性是物體的固有屬性，慣性大小僅與物體的質(zhì)量有關(guān)，與其他因素?zé)o關(guān)，A、B、D錯(cuò)誤，C正確。 3．伽利略對(duì)“自由落體運(yùn)動(dòng)”和“運(yùn)動(dòng)和力的關(guān)系”的研究，開創(chuàng)了科學(xué)實(shí)驗(yàn)和邏輯推理相結(jié)合的重要科學(xué)研究方法。圖 (a)、(b)分別表示這兩項(xiàng)研究中實(shí)驗(yàn)和邏輯推理的過程，對(duì)這兩項(xiàng)研究，下列說(shuō)法正確的是(　　 ) A．圖(a)通過對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究，合理外推得出小球在斜面上做勻變速運(yùn)動(dòng) B．圖(a)中先在傾角較小的斜面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可“沖淡”重力，使時(shí)間測(cè)量更容易 C．圖(b)中完全沒有摩擦阻力的斜面是實(shí)際存在的，實(shí)驗(yàn)可實(shí)際完成 D．圖(b)的實(shí)驗(yàn)為“理想實(shí)驗(yàn)”，通過邏輯推理得出物體的運(yùn)動(dòng)需要力來(lái)維持 解析：選B　伽利略設(shè)想物體下落的速度與時(shí)間成正比，因?yàn)楫?dāng)時(shí)無(wú)法測(cè)量物體的瞬時(shí)速度，所以伽利略通過數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明如果速度與時(shí)間成正比，那么位移與時(shí)間的平方成正比；由于當(dāng)時(shí)用滴水法計(jì)時(shí)，無(wú)法記錄自由落體的較短時(shí)間，伽利略設(shè)計(jì)了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下，來(lái)“沖淡”重力的作用效果，而小球在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度要比它豎直下落的加速度小得多，所用時(shí)間長(zhǎng)得多，所以容易測(cè)量。伽利略做了上百次實(shí)驗(yàn)，并通過抽象思維在實(shí)驗(yàn)結(jié)果上做了合理外推。故A錯(cuò)誤，B正確。完全沒有摩擦阻力的斜面是實(shí)際不存在的，故C錯(cuò)誤。伽利略用抽象思維、數(shù)學(xué)推導(dǎo)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法得到物體的運(yùn)動(dòng)不需要力來(lái)維持，故D錯(cuò)誤。 牛頓第一定律的應(yīng)用技巧 (1)應(yīng)用牛頓第一定律分析實(shí)際問題時(shí)，要把生活感受和理論問題聯(lián)系起來(lái)深刻認(rèn)識(shí)力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，正確理解力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，克服生活中一些錯(cuò)誤的直觀印象，建立正確的思維習(xí)慣。 (2)如果物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，則物體必然受到不為零的合外力作用。因此，判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是否改變，以及如何改變，應(yīng)分析物體的受力情況。 三、牛頓第三定律的理解和應(yīng)用 1.牛頓第三定律 兩個(gè)物體之間的作用力和反作用力總是大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。 2．牛頓第三定律的意義 建立了相互作用物體之間的聯(lián)系及作用力與反作用力的相互依賴關(guān)系。 3．作用力與反作用力的三個(gè)關(guān)系 4．相互作用力與平衡力的比較 一對(duì)平衡力 一對(duì)作用力和反作用力 不同點(diǎn) 作用在同一物體上 作用在兩個(gè)相互作用的不同物體上 力的性質(zhì)不一定相同 一定是相同性質(zhì)的力 不一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失 一定同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)消失 作用效果可相互抵消 作用效果不可抵消 相同點(diǎn) 大小相等，方向相反，作用在同一條直線上 [小題練通] 1．判斷正誤 (1)物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，就是物體具有慣性的表現(xiàn)。() (2)物體運(yùn)動(dòng)的速度大小不是由物體的受力決定的。(√) (3)作用力與反作用力可以作用在同一物體上。() (4)人走在松軟的土地上下陷時(shí)，人對(duì)地面的壓力大于地面對(duì)人的支持力。() 2．(xx福州模擬)汽車?yán)宪囋谄街钡墓飞线\(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是(　　 ) A．汽車能拉著拖車前進(jìn)是因?yàn)槠噷?duì)拖車的拉力大于拖車對(duì)汽車的拉力 B．汽車先對(duì)拖車施加拉力，然后才產(chǎn)生拖車對(duì)汽車的拉力 C．勻速前進(jìn)時(shí)，汽車對(duì)拖車的拉力等于拖車向后拉汽車的力；加速前進(jìn)時(shí)，汽車對(duì)拖車的拉力大于拖車向后拉汽車的力 D．拖車加速前進(jìn)，是因?yàn)槠噷?duì)拖車的拉力大于地面對(duì)拖車的摩擦阻力；汽車加速前進(jìn)是因?yàn)榈孛鎸?duì)汽車向前的作用力大于拖車對(duì)它的拉力 解析：選D　汽車對(duì)拖車的拉力與拖車對(duì)汽車的拉力是一對(duì)相互作用力，而一對(duì)相互作用力總是大小相等，A、C錯(cuò)誤；因一對(duì)相互作用力總是同時(shí)產(chǎn)生，B錯(cuò)誤；拖車加速前進(jìn)是因?yàn)槠噷?duì)拖車的拉力大于地面對(duì)拖車的摩擦阻力，汽車加速前進(jìn)是因?yàn)榈孛鎸?duì)汽車向前的作用力大于拖車對(duì)它的拉力，D正確。 3.一個(gè)箱子放在水平地面上，箱內(nèi)有一固定的豎直桿，在桿上套著一個(gè)環(huán)，箱與桿的總質(zhì)量為M，環(huán)的質(zhì)量為m，如圖所示，已知環(huán)沿桿勻加速下滑時(shí)，環(huán)與桿間的摩擦力大小為Ff，則此時(shí)箱對(duì)地面的壓力大小是(　　 ) A．(M＋m)g　　　　　　　 B．Ff＋mg C．Ff＋Mg D．Ff＋(M＋m)g 解析：選C　箱子和桿處于靜止?fàn)顟B(tài)，由力的平衡條件得，地面對(duì)箱子的支持力FN＝Ff′＋Mg＝Ff＋Mg，根據(jù)牛頓第三定律，箱子對(duì)地面的壓力大小等于地面對(duì)箱子的支持力大小，則：FN′＝FN＝Ff＋Mg。 1．應(yīng)用牛頓第三定律應(yīng)注意的三個(gè)問題 (1)定律中的“總是”說(shuō)明對(duì)于任何物體，在任何情況下牛頓第三定律都是成立的。 (2)作用力與反作用力雖然大小相等，但方向相反，且作用于不同物體，所以產(chǎn)生的效果(運(yùn)動(dòng)效果或形變效果)便不同。 (3)作用力與反作用力只能是一對(duì)物體間的相互作用力，不能牽扯第三個(gè)物體。 2．“轉(zhuǎn)移對(duì)象法”在受力分析中的應(yīng)用 由于作用力與反作用力的關(guān)系，當(dāng)待求的某個(gè)力不容易求時(shí)，可先求它的反作用力，再反過來(lái)求待求力。如求壓力時(shí)，可先求支持力。 一、單項(xiàng)選擇題 1．關(guān)于牛頓第一定律的說(shuō)法中正確的是(　　 ) A．由牛頓第一定律可知，物體在任何情況下始終處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) B．牛頓第一定律只是反映慣性大小的，因此也叫慣性定律 C．牛頓第一定律反映了物體不受外力作用時(shí)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此，物體在不受力時(shí)才有慣性 D．牛頓第一定律既揭示了物體保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，又揭示了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變的原因 解析：選D　牛頓第一定律揭示了兩方面問題：①物體在任何時(shí)候都有慣性，故選項(xiàng)C錯(cuò)。不受力時(shí)慣性表現(xiàn)為物體處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，故選項(xiàng)A錯(cuò)。②揭示了力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系即力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，所以選項(xiàng)D正確。牛頓第一定律揭示了這兩方面問題，不只是反映慣性大小，故選項(xiàng)B錯(cuò)。 2．關(guān)于慣性，下列說(shuō)法正確的是(　　 ) A．靜止的火車啟動(dòng)時(shí)速度變化緩慢，是因?yàn)榛疖囲o止時(shí)慣性大 B．戰(zhàn)斗機(jī)投入戰(zhàn)斗時(shí)，必須拋掉副油箱，是要減小慣性，保證其運(yùn)動(dòng)的靈活性 C．在繞地球運(yùn)轉(zhuǎn)的宇宙飛船內(nèi)的物體處于失重狀態(tài)，因而不存在慣性 D．快速拋出的乒乓球和網(wǎng)球，乒乓球運(yùn)動(dòng)距離小，是因?yàn)槠古仪驊T性大的緣故 解析：選B　物體的質(zhì)量是物體慣性大小的唯一量度，物體的慣性是物體的固有屬性，只與質(zhì)量有關(guān)，與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)，拋掉副油箱可以減小質(zhì)量，B正確，A、C錯(cuò)誤；乒乓球運(yùn)動(dòng)距離小是空氣阻力造成的，其質(zhì)量小，慣性小，D錯(cuò)誤。 3．一汽車在路面情況相同的公路上直線行駛，下列關(guān)于車速、慣性、質(zhì)量和滑行路程的討論，正確的是(　　 ) A．車速越大，它的慣性越大 B．車的質(zhì)量越大，它的慣性越大 C．車速越大，剎車后滑行的路程越長(zhǎng)，所以慣性越小 D．車速越大，剎車后滑行的路程越長(zhǎng)，所以慣性越大 解析：選B　慣性是物體固有的一種屬性，僅與質(zhì)量有關(guān)，與車速無(wú)關(guān)，故A、C、D錯(cuò)誤，B正確。 4.如圖所示，人站立在體重計(jì)上，下列說(shuō)法正確的是(　　 ) A．人對(duì)體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對(duì)人的支持力是一對(duì)平衡力 B．人對(duì)體重計(jì)的壓力和體重計(jì)對(duì)人的支持力是一對(duì)作用力和反作用力 C．人所受的重力和人對(duì)體重計(jì)的壓力是一對(duì)平衡力 D．人所受的重力和人對(duì)體重計(jì)的壓力是一對(duì)作用力和反作用力 解析：選B　人對(duì)體重計(jì)的壓力與體重計(jì)對(duì)人的支持力是一對(duì)作用力與反作用力，A錯(cuò)誤，B正確；人所受的重力與人對(duì)體重計(jì)的壓力大小相等、方向相同，既不是平衡力，也不是作用力和反作用力，C、D錯(cuò)誤。 5．(xx無(wú)錫模擬)一個(gè)榔頭敲在一塊玻璃上把玻璃打碎了。對(duì)這一現(xiàn)象，下列說(shuō)法正確的是(　　 ) A．榔頭敲玻璃的力大于玻璃對(duì)榔頭的作用力，所以玻璃才碎裂 B．榔頭受到的力大于玻璃受到的力，只是由于榔頭能夠承受比玻璃更大的力才沒有碎裂 C．榔頭和玻璃之間的作用力應(yīng)該是等大的，只是由于榔頭能夠承受比玻璃更大的力才沒有碎裂 D．因?yàn)椴磺宄ＡШ屠祁^的其他受力情況，所以無(wú)法判斷它們之間的相互作用力的大小 解析：選C　這里要明確作用力和反作用力的作用效果的問題，因?yàn)榇笮∠嗤牧ψ饔迷诓煌奈矬w上效果往往不同，所以不能從效果上去比較作用力與反作用力的大小關(guān)系。故C正確。 6.(xx黃岡模擬)如圖所示，質(zhì)量為M＝60 kg的人站在水平地面上，用定滑輪裝置將質(zhì)量為m＝40 kg的重物送入井中。當(dāng)重物以2 m/s2的加速度加速下落時(shí)，忽略繩子和定滑輪的質(zhì)量及定滑輪的摩擦，則人對(duì)地面的壓力大小為(g取10 m/s2)(　　 ) A．200 N　　　　　　　　　　 B．280 N C．320 N D．920 N 解析：選B　設(shè)人對(duì)繩的拉力大小為F，對(duì)重物m應(yīng)用牛頓第二定律得mg－F＝ma；由牛頓第三定律可知，繩對(duì)人向上的拉力F′與人對(duì)繩的拉力F等大反向，設(shè)地面對(duì)人的支持力為FN，對(duì)人應(yīng)用平衡條件可得F′＋FN＝Mg，解得FN＝Mg－mg＋ma＝280 N，由牛頓第三定律可知，人對(duì)地面的壓力與地面對(duì)人的支持力大小相等，故人對(duì)地面的壓力大小為280 N，B正確。 二、多項(xiàng)選擇題 7.如圖所示為英國(guó)人阿特伍德設(shè)計(jì)的裝置，不考慮繩與滑輪的質(zhì)量，不計(jì)軸承、繩與滑輪間的摩擦。初始時(shí)兩人均站在水平地面上，當(dāng)位于左側(cè)的甲用力向上攀爬時(shí)，位于右側(cè)的乙始終用力抓住繩子，最終至少一人能到達(dá)滑輪。下列說(shuō)法中正確的是(　　 ) A．若甲的質(zhì)量較大，則乙先到達(dá)滑輪 B．即使甲的質(zhì)量較大，甲、乙也同時(shí)到達(dá)滑輪 C．若甲、乙質(zhì)量相同，則甲、乙同時(shí)到達(dá)滑輪 D．若甲、乙質(zhì)量相同，則甲先到達(dá)滑輪 解析：選AC　由于滑輪光滑，甲拉繩子的力等于繩子拉乙的力，若甲的質(zhì)量大，則由甲拉繩子的力等于乙受到的繩子拉力，得甲攀爬時(shí)乙的加速度大于甲，所以乙會(huì)先到達(dá)滑輪，選項(xiàng)A正確，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；若甲、乙的質(zhì)量相同，甲用力向上攀爬時(shí)，甲拉繩子的力等于繩子拉乙的力，甲、乙具有相同的加速度和速度，所以甲、乙應(yīng)同時(shí)到達(dá)滑輪，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 8.在水平的路面上有一輛勻速行駛的小車，車上固定一盛滿水的碗?，F(xiàn)突然發(fā)現(xiàn)碗中的水灑出，水灑出的情況如圖所示，則關(guān)于小車在此種情況下的運(yùn)動(dòng)，下列敘述正確的是(　　 ) A．小車勻速向左運(yùn)動(dòng) B．小車可能突然向左加速 C．小車可能突然向左減速 D．小車可能突然向右減速 解析：選BD　原來(lái)水和小車相對(duì)靜止以共同速度運(yùn)動(dòng)，水突然向右灑出有兩種可能：①原來(lái)小車向左運(yùn)動(dòng)，突然加 速，碗中水由于慣性保持原速度不變，故相對(duì)碗向右灑出。②原來(lái)小車向右運(yùn)動(dòng)，突然減速，碗中水由于慣性保持原速度不變，相對(duì)于碗向右灑出，故B、D正確。 9．(xx唐山模擬)牛頓在總結(jié)C雷恩、J沃利斯和C惠更斯等人的研究結(jié)果后，提出了著名的牛頓第三定律，闡述了作用力和反作用力的關(guān)系，從而與牛頓第一定律和牛頓第二定律形成了完整的牛頓力學(xué)體系。下列關(guān)于作用力和反作用力的說(shuō)法正確的是(　　 ) A．物體先對(duì)地面產(chǎn)生壓力，然后地面才對(duì)物體產(chǎn)生支持力 B．物體對(duì)地面的壓力和地面對(duì)物體的支持力互相平衡 C．人推車前進(jìn)，人對(duì)車的作用力大小等于車對(duì)人的作用力大小 D．物體在地面上滑行，不論物體的速度多大，物體對(duì)地面的摩擦力與地面對(duì)物體的摩擦力始終大小相等 解析：選CD　由作用力和反作用力的同時(shí)性知，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)中兩力為作用力和反作用力，B錯(cuò)誤；作用力和反作用力大小相等，C、D正確。 10.如圖所示，甲、乙兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線，約定先使對(duì)方過分界線者為贏者。若繩子質(zhì)量不計(jì)，冰面可看成光滑，則下列說(shuō)法不正確的是(　　 ) A．甲對(duì)繩的拉力與繩對(duì)甲的拉力是一對(duì)平衡力 B．甲對(duì)繩的拉力與乙對(duì)繩的拉力是作用力與反作用力 C．若甲的質(zhì)量比乙大，則甲能贏得“拔河”比賽的勝利 D．若乙收繩的速度比甲快，則乙能贏得“拔河”比賽的勝利 解析：選ABD　根據(jù)牛頓第三定律可知甲對(duì)繩的拉力與繩對(duì)甲的拉力是一對(duì)作用力與反作用力，A錯(cuò)誤；因?yàn)榧缀鸵业牧ψ饔迷谕粋€(gè)物體上，B錯(cuò)誤；設(shè)繩的張力為F，根據(jù)牛頓第二定律a＝知，若m甲>m乙，則a甲0，解得F1<5 N，A正確；若物體向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)牛頓第二定律可知 F1－F2－μG＝ma>0，解得F1>25 N，C、D正確。 (1)分析物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)，要從受力分析入手，先求合力，然后根據(jù)牛頓第二定律分析加速度的變化。 (2)速度的大小如何變化取決于加速度和速度方向間的關(guān)系，和加速度的大小沒有關(guān)系。 (3)加速度如何變化取決于物體的質(zhì)量和合外力，與物體的速度沒有關(guān)系。 二、瞬時(shí)性問題 1.兩類模型 (1)剛性繩(或接觸面)——不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力，剪斷(或脫離)后，其彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)時(shí)間。 (2)彈簧(或橡皮繩)——兩端同時(shí)連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩)，特點(diǎn)是形變量大，其形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間，在瞬時(shí)性問題中，其彈力的大小往往可以看成保持不變。 2．一般思路 [小題練通] 1.(多選)(xx海南高考)如圖所示，物塊a、b和c的質(zhì)量相同，a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連，通過系在a上的細(xì)線懸掛于固定點(diǎn)O。整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將細(xì)線剪斷。將物塊a的加速度的大小記為a1，S1和S2相對(duì)于原長(zhǎng)的伸長(zhǎng)分別記為Δl1和Δl2，重力加速度大小為g。在剪斷的瞬間(　　 ) A．a(chǎn)1＝3g B．a(chǎn)1＝0 C．Δl1＝2Δl2 D．Δl1＝Δl2 解析：選AC　剪斷細(xì)線前，把a(bǔ)、b、c看成整體，細(xì)線上的拉力為T＝3mg。因在剪斷瞬間，彈簧未發(fā)生突變，因此a、b、c之間的作用力與剪斷細(xì)線之前相同。則將細(xì)線剪斷瞬間，對(duì)a隔離進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得：3mg＝ma1，得a1＝3g，A正確，B錯(cuò)誤；由胡克定律知：2mg＝kΔl1，mg＝kΔl2，所以Δl1＝2Δl2，C正確，D錯(cuò)誤。 2.如圖所示，物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接，物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連，物塊1、3的質(zhì)量為m,2、4的質(zhì)量為M，兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平位置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4。重力加速度大小為g，則有(　　 ) A．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4＝0 B．a(chǎn)1＝a2＝a3＝a4＝g C．a(chǎn)1＝a2＝g，a3＝0，a4＝g D．a(chǎn)1＝g，a2＝g，a3＝0，a4＝g 解析：選C　在抽出木板的瞬時(shí)，物塊1、2與剛性輕桿接觸處的形變立即消失，受到的合力均等于各自重力，所以由牛頓第二定律知a1＝a2＝g；而物塊3、4間的輕彈簧的形變還來(lái)不及改變，此時(shí)彈簧對(duì)3向上的彈力大小和對(duì)物塊4向下的彈力大小仍為mg，因此物塊3滿足mg＝F，a3＝0；由牛頓第二定律得物塊4滿足a4＝＝g，所以選項(xiàng)C正確。 3.(xx馬鞍山模擬)如圖所示，質(zhì)量為m的小球與彈簧Ⅰ和水平細(xì)線Ⅱ相連，Ⅰ、Ⅱ的另一端分別固定于P、Q。球靜止時(shí)，Ⅰ中拉力大小為FT1，Ⅱ中拉力大小為FT2，當(dāng)剪斷水平細(xì)線Ⅱ的瞬間，小球的加速度a應(yīng)是(　　 ) A．a(chǎn)＝g，豎直向下 B．a(chǎn)＝g，豎直向上 C．a(chǎn)＝，方向水平向左 D．a(chǎn)＝，方向沿Ⅰ的延長(zhǎng)線 解析：選C　剪斷水平細(xì)線Ⅱ的瞬間，由于彈簧的彈力不能突變，所以此時(shí)小球受到FT1和重力mg作用，合力水平向左，大小為FT2，所以加速度為a＝，方向水平向左，選項(xiàng)C正確。 (1)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)刻對(duì)應(yīng)的，當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，需要重新進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析。 (2)加速度可以隨著力的突變而突變，而速度的變化需要一個(gè)積累的過程，不會(huì)發(fā)生突變。 三、超重和失重問題 1.超重和失重的概念 視重 當(dāng)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為視重。視重大小等于彈簧測(cè)力計(jì)所受物體的拉力或臺(tái)秤所受物體的壓力 超重 物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?大于物體所受重力的現(xiàn)象稱為超重。超重的條件是：物體具有向上的加速度 失重 物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?小于物體所受重力的現(xiàn)象稱為失重。失重的條件是：物體具有向下的加速度 完全失重 物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?等于零的現(xiàn)象稱為完全失重。完全失重的條件是：物體的加速度為重力加速度 2.對(duì)超、失重現(xiàn)象的理解 (1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時(shí)，物體的重力沒有變化，只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?變大或變小了(即“視重”變大或變小了)。 (2)只要物體有向上或向下的加速度，物體就處于超重或失重狀態(tài)，與物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)。 (3)即使物體的加速度不沿豎直方向，但只要在豎直方向上有分量，物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài)。 (4)物體超重或失重多少由物體的質(zhì)量和豎直加速度共同決定，其大小等于ma。 (5)在完全失重的狀態(tài)下，一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會(huì)完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力作用、液體柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等。 [小題練通] 1．判斷正誤 (1)超重說(shuō)明物體的重力增大了。() (2)失重說(shuō)明物體的重力減小了。() (3)物體超重時(shí)，加速度向上，速度也一定向上。() (4)物體失重時(shí)，也可能向上運(yùn)動(dòng)。(√) (5)物體完全失重時(shí)，說(shuō)明物體的重力為零。() 2．(xx北京高考)應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，直至將物體拋出。對(duì)此現(xiàn)象分析正確的是(　　) A．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中，物體始終處于超重狀態(tài) B．手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中，物體始終處于失重狀態(tài) C．在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度 D．在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度 解析：選D　手托物體由靜止開始向上運(yùn)動(dòng)，一定先做加速運(yùn)動(dòng)，物體處于超重狀態(tài)；而后可能勻速上升，也可能減速上升，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤。在物體離開手的瞬間，二者分離，不計(jì)空氣阻力，物體只受重力，物體的加速度一定等于重力加速度；要使手和物體分離，手向下的加速度一定大于物體向下的加速度，即手的加速度大于重力加速度，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，D正確。 3．下列關(guān)于超重和失重的說(shuō)法正確的是(　　 ) A．游泳高手可以靜躺在水面上，那時(shí)的人處于完全失重狀態(tài) B．跳水運(yùn)動(dòng)員在入水前處于失重狀態(tài)，入水后短時(shí)間內(nèi)處于超重狀態(tài) C．飛船利用火箭發(fā)射后，上升過程中處于超重狀態(tài)，返回地面過程中處于失重狀態(tài) D．給物塊一個(gè)初速度沿斜面上滑，上滑的過程中物塊處于超重狀態(tài)，到最高點(diǎn)后下滑，下滑的過程中物塊處于失重狀態(tài) 解析：選B　物體有向上的加速度處于超重狀態(tài)，有向下的加速度處于失重狀態(tài)，A項(xiàng)錯(cuò)誤；飛船返回地面時(shí)有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；物塊上滑的過程有向下的加速度，物塊處于失重狀態(tài)，D錯(cuò)誤。 4．(多選)(xx江蘇高考)一人乘電梯上樓，在豎直上升過程中加速度a隨時(shí)間t變化的圖線如圖所示，以豎直向上為a的正方向，則人對(duì)地板的壓力(　　) A．t＝2 s時(shí)最大 B．t＝2 s時(shí)最小 C．t＝8.5 s時(shí)最大 D．t＝8.5 s時(shí)最小 解析：選AD　人受重力mg和支持力FN的作用，由牛頓第二定律得FN－mg＝ma。由牛頓第三定律得人對(duì)地板的壓力FN′＝FN＝mg＋ma。當(dāng)t＝2 s時(shí)a有最大值，F(xiàn)N′最大；當(dāng)t＝8.5 s時(shí)，a有最小值，F(xiàn)N′最小，選項(xiàng)A、D正確。 判斷超重和失重現(xiàn)象的三個(gè)角度和技巧 (1)從受力的角度判斷，當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于0時(shí)處于完全失重狀態(tài)。 (2)從加速度的角度判斷，當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時(shí)處于完全失重狀態(tài)。 (3)從速度變化的角度判斷 ①物體向上加速或向下減速時(shí)，超重； ②物體向下加速或向上減速時(shí)，失重。 四、單位制 1.單位制：由基本單位和導(dǎo)出單位組成。 2．基本單位：基本量的單位。力學(xué)中的基本量有三個(gè)，它們分別是質(zhì)量、時(shí)間、長(zhǎng)度，它們的國(guó)際單位分別是千克、秒、米。 3．導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出的其他物理量的單位。 4．國(guó)際單位制中的七個(gè)基本物理量和基本單位 物理量名稱 物理量符號(hào) 單位名稱 單位符號(hào) 長(zhǎng)度 l 米 m 質(zhì)量 m 千克 kg 時(shí)間 t 秒 s 電流 I 安[培] A 熱力學(xué)溫度 T 開[爾文] K 物質(zhì)的量 n 摩[爾] mol 發(fā)光強(qiáng)度 IV 坎[德拉] cd [小題練通] 1．關(guān)于單位制，下列說(shuō)法中正確的是(　　 ) A．kg、m/s、N是導(dǎo)出單位 B．kg、m、C是基本單位 C．在國(guó)際單位制中，A是導(dǎo)出單位 D．在國(guó)際單位制中，力的單位是根據(jù)牛頓第二定律定義的 解析：選D　在力學(xué)中選定m(長(zhǎng)度單位)、kg(質(zhì)量單位)、s(時(shí)間單位)作為基本單位，可以導(dǎo)出其他物理量的單位，力的單位(N)是根據(jù)牛頓第二定律F＝ma導(dǎo)出的，故D正確，A、B錯(cuò)誤；電流的單位A屬于國(guó)際單位制中的基本單位，C錯(cuò)誤。 2．在國(guó)際單位制中，力學(xué)和電學(xué)的基本單位有：m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培)。導(dǎo)出單位V(伏特)，用上述基本單位可表示為(　　 ) A．m2kgs－4A－1 B．m2kgs－3A－1 C．m2kgs－2A－1 D．m2kgs－1A－1 解析：選B　根據(jù)物理公式分析物理量的單位。因U＝＝＝，故1 V＝ 1 ＝1 kgm2s－3A－1，選項(xiàng)B正確。 3．(xx安徽高考)由庫(kù)侖定律可知，真空中兩個(gè)靜止的點(diǎn)電荷，帶電荷量分別為q1和q2，其間距離為r時(shí)，它們之間相互作用力的大小為F＝k，式中k為靜電力常量。若用國(guó)際單位制的基本單位表示，k的單位應(yīng)為(　　) A．kgA2m3　　　　　 B．kgA－2m3s－4 C．kgm2C－2 D．Nm2A－2 解析：選B　由公式F＝k得，k＝，故k的單位為，又由公式q＝It得1 C＝1 As，由F＝ma可知1 N＝1 kgms－2，故1 ＝1 kgA－2m3s－4，選項(xiàng)B正確。 一、單項(xiàng)選擇題 1．雨滴從空中由靜止落下，若雨滴受到的空氣阻力隨雨滴下落速度的增大而增大，圖中能大致反映雨滴運(yùn)動(dòng)情況的是(　　 ) 解析：選C　對(duì)雨滴進(jìn)行受力分析可得mg－kv＝ma，隨雨滴速度的增大可知雨滴做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)。 2．在解一道文字計(jì)算題(由字母表達(dá)結(jié)果的計(jì)算題)時(shí)，一個(gè)同學(xué)解得x＝(t1＋t2)，用單位制的方法檢查，這個(gè)結(jié)果(　　 ) A．可能是正確的 B．一定是錯(cuò)誤的 C．如果用國(guó)際單位制，結(jié)果可能正確 D．用國(guó)際單位制，結(jié)果錯(cuò)誤，如果用其他單位制，結(jié)果可能正確 解析：選B　由x＝(t1＋t2)可知x的單位為：s＝＝m/s，此為速度的單位，而位移的單位為m，所以結(jié)果錯(cuò)誤。 3.(xx呼和浩特模擬)如圖所示，升降機(jī)天花板上用輕彈簧懸掛一物體，升降機(jī)靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為10 cm，運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為9 cm，則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是(g＝10 m/s2)(　　 ) A．以a＝1 m/s2的加速度加速上升 B．以a＝1 m/s2的加速度加速下降 C．以a＝9 m/s2的加速度減速上升 D．以a＝9 m/s2的加速度減速下降 解析：選B　根據(jù)運(yùn)動(dòng)時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為9 cm，小于靜止時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量為10 cm，可知升降機(jī)的加速度向下，則升降機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可能是以a＝1 m/s2的加速度加速下降；也可能是以a＝1 m/s2的加速度減速上升，B正確。 4.(xx全國(guó)卷Ⅰ)如圖，用橡皮筋將一小球懸掛在小車的架子上，系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)。現(xiàn)使小車從靜止開始向左加速，加速度從零開始逐漸增大到某一值，然后保持此值，小球穩(wěn)定地偏離豎直方向某一角度(橡皮筋在彈性限度內(nèi))。與穩(wěn)定在豎直位置時(shí)相比，小球的高度(　　) A．一定升高 B．一定降低 C．保持不變 D．升高或降低由橡皮筋的勁度系數(shù)決定 解析：選A　設(shè)橡皮筋的原長(zhǎng)為L(zhǎng)，開始時(shí)系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)，小球受到的合力為零，橡皮筋處于豎直方向，橡皮筋懸點(diǎn)O距小球的高度L1＝L＋；當(dāng)小車向左加速，穩(wěn)定時(shí)，橡皮筋與豎直方向的夾角為θ，對(duì)小球受力分析，由圖可知：橡皮筋上的彈力kx＝，橡皮筋懸點(diǎn)O距小球的高度L2＝cos θ＝Lcos θ＋?？梢姡琇1>L2，A正確，B、C、D錯(cuò)誤。 二、多項(xiàng)選擇題 5.(xx南通模擬)如圖所示，A、B兩球的質(zhì)量相等，彈簧的質(zhì)量不計(jì)，傾角為θ的斜面光滑，系統(tǒng)靜止時(shí)，彈簧與細(xì)線均平行于斜面，在細(xì)線被燒斷的瞬間，下列說(shuō)法正確的是(　　 ) A．兩個(gè)小球的瞬時(shí)加速度均沿斜面向下，大小均為gsin θ B．B球的受力情況未變，瞬時(shí)加速度為零 C．A球的瞬時(shí)加速度沿斜面向下，大小為2gsin θ D．彈簧有收縮的趨勢(shì)，B球的瞬時(shí)加速度向上，A球的瞬時(shí)加速度向下，瞬時(shí)加速度都不為零 解析：選BC　設(shè)彈簧的彈力大小為F，由平衡條件可知，F(xiàn)＝mgsin θ，燒斷細(xì)線之后瞬間，彈簧彈力不變，故B球受力情況不變，加速度為零，B正確，A、D錯(cuò)誤；以A為研究對(duì)象，由牛頓第二定律可得F＋mgsin θ＝maA，解得aA＝2gsin θ，C正確。 6. (xx全國(guó)乙卷)一質(zhì)點(diǎn)做勻速直線運(yùn)動(dòng)。現(xiàn)對(duì)其施加一恒力，且原來(lái)作用在質(zhì)點(diǎn)上的力不發(fā)生改變，則(　　 ) A．質(zhì)點(diǎn)速度的方向總是與該恒力的方向相同 B．質(zhì)點(diǎn)速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直 C．質(zhì)點(diǎn)加速度的方向總是與該恒力的方向相同 D．質(zhì)點(diǎn)單位時(shí)間內(nèi)速率的變化量總是不變 解析：選BC　質(zhì)點(diǎn)原來(lái)做勻速直線運(yùn)動(dòng)，說(shuō)明所受合外力為0，當(dāng)對(duì)其施加一恒力后，恒力的方向與原來(lái)運(yùn)動(dòng)的速度方向關(guān)系不確定，則質(zhì)點(diǎn)可能做直線運(yùn)動(dòng)，也可能做曲線運(yùn)動(dòng)，但加速度的方向一定與該恒力的方向相同，選項(xiàng)B、C正確。 7.(xx吉林模擬)在動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2的水平面上有一個(gè)質(zhì)量為m＝2 kg的小球，小球與水平輕彈簧及與豎直方向成θ＝45角的不可伸長(zhǎng)的輕繩一端相連，如圖所示，此時(shí)小球處于靜止平衡狀態(tài)，且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零。當(dāng)剪斷輕繩的瞬間，取g＝10 m/s2，下列說(shuō)法正確的是(　　 ) A．此時(shí)輕彈簧的彈力大小為20 N B．小球的加速度大小為8 m/s2，方向向左 C．若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度大小為10 m/s2，方向向右 D．若剪斷彈簧，則剪斷的瞬間小球的加速度為零 解析：選ABD　未剪斷輕繩時(shí)，水平面對(duì)小球的彈力為零，小球受到重力mg、輕繩的拉力FT和彈簧的彈力F作用而處于平衡狀態(tài)。依據(jù)平衡條件得豎直方向上有FTcos θ＝mg，水平方向上有FTsin θ＝F，解得彈簧彈力F＝mgtan θ＝20 N，A正確；剪斷輕繩后小球在豎直方向仍平衡，即水平面支持力FN＝mg，水平方向上彈簧的彈力保持不變，由牛頓第二定律得小球的加速度a＝＝ m/s2＝8 m/s2，方向向左，B正確；當(dāng)剪斷彈簧的瞬間，小球立即只受地面支持力和重力作用，且二力平衡，加速度為零，C錯(cuò)誤，D正確。 8.(xx浙江高考)如圖所示，總質(zhì)量為460 kg的熱氣球，從地面剛開始豎直上升時(shí)的加速度為0.5 m/s2，當(dāng)熱氣球上升到180 m時(shí)，以5 m/s的速度向上勻速運(yùn)動(dòng)。若離開地面后熱氣球所受浮力保持不變，上升過程中熱氣球總質(zhì)量不變，重力加速度g＝10 m/s2。關(guān)于熱氣球，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．所受浮力大小為4 830 N B．加速上升過程中所受空氣阻力保持不變 C．從地面開始上升10 s后的速度大小為5 m/s D．以5 m/s勻速上升時(shí)所受空氣阻力大小為230 N 解析：選AD　熱氣球從地面剛開始上升時(shí)，由牛頓第二定律有：F合＝F?。璵g＝ma，得熱氣球所受的浮力F?。絤(g＋a)＝460(10＋0.5)N＝4 830 N，則A項(xiàng)正確；加速上升過程中，速度增大，所受空氣阻力也增大，則B項(xiàng)錯(cuò)誤；熱氣球以5 m/s的速度勻速上升時(shí)，由平衡條件知所受的空氣阻力Ff＝F?。璵g＝4 830 N－46010 N＝230 N，則D項(xiàng)正確；熱氣球從地面上升10 s內(nèi)，它做變加速運(yùn)動(dòng)，故10 s時(shí)其速度大小不是5 m/s，則C項(xiàng)錯(cuò)誤。 第16課時(shí)　動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題(重點(diǎn)突破課) [必備知識(shí)] 1．動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題 (1)已知受力情況求物體的運(yùn)動(dòng)情況。 (2)已知運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力情況。 2．解決兩類基本問題的方法 以加速度為“橋梁”，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解，具體邏輯關(guān)系如圖。 3．動(dòng)力學(xué)中常見的圖像 v t圖像、xt圖像、Ft圖像、Fa圖像等。 4．解決圖像問題的關(guān)鍵 (1)看清圖像的橫、縱坐標(biāo)所表示的物理量及單位并注意坐標(biāo)原點(diǎn)是否從0開始。 (2)理解圖像的物理意義，能夠抓住圖像的一些關(guān)鍵點(diǎn)，如斜率、截距、面積、交點(diǎn)、拐點(diǎn)等，判斷物體的運(yùn)動(dòng)情況或受力情況，再結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解。 [小題熱身] 1．質(zhì)量為1 kg的物體，受水平恒力F作用，由靜止開始在光滑的水平面上做加速運(yùn)動(dòng)，它在t s內(nèi)的位移為x m，則F的大小為(　　 ) A. N　　　　　　　　　　 　B. N C. N D. N 解析：選A　由x＝at2得a＝ m/s2，對(duì)物體由牛頓第二定律得F＝ma＝1 N＝ N，故A正確。 2．(xx全國(guó)甲卷)兩實(shí)心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量。兩球在空氣中由靜止下落，假設(shè)它們運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無(wú)關(guān)。若它們下落相同的距離，則(　　) A．甲球用的時(shí)間比乙球長(zhǎng) B．甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C．甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 解析：選BD　設(shè)小球在下落過程中所受阻力F阻＝kR，k為常數(shù)，R為小球半徑，由牛頓第二定律可知：mg－F阻＝ma，由m＝ρV＝ρπR3知：ρπR3g－kR＝ρπR3a，即a＝g－，故知：R越大，a越大，即下落過程中a甲＞a乙，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；下落相同的距離，由h＝at2知，a越大，t越小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由2ah＝v2－v02知，v0＝0，a越大，v越大，選項(xiàng)B正確；由W阻＝－F阻h知，甲球克服阻力做的功更大一些，選項(xiàng)D正確。 提能點(diǎn)(一)　已知受力求運(yùn)動(dòng)問題 [典例]　(xx晉中質(zhì)檢)一個(gè)質(zhì)量為4 kg的物體靜止在足夠大的水平地面上，物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。從t＝0開始，物體受到一個(gè)大小和方向呈周期性變化的水平力F作用，力F隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖所示。g取10 m/s2。求： (1)在2～4 s時(shí)間內(nèi)，物體從減速運(yùn)動(dòng)到停止不動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間； (2)6 s內(nèi)物體的位移大小。 [解析]　(1)在0～2 s內(nèi)，由牛頓第二定律知 F1－Ff＝ma1 Ff＝μmg v1＝a1t1 解得v1＝2 m/s 在2 s以后，物體的加速度大小 a2＝＝3 m/s2 方向與v的方向相反。 由v2－v1＝a2t2知，減速到停止所用時(shí)間 t2＝＝ s。 (2)0～2 s內(nèi)物體的位移x1＝＝2 m 2～4 s內(nèi)物體的位移x2＝＝ m 由周期性可知4～6 s內(nèi)和0～2 s內(nèi)位移相等。 所以6 s內(nèi)物體的位移 x＝2x1＋x2＝ m。 [答案]　(1) s　(2) m 動(dòng)力學(xué)問題的解題步驟 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1．(xx齊齊哈爾質(zhì)檢)一個(gè)原來(lái)靜止在光滑平面上的物體，質(zhì)量是7 kg，在14 N的恒力作用下運(yùn)動(dòng)，則5 s末的速度及5 s內(nèi)通過的路程為(　　 ) A．8 m/s　25 m　　　　　　 B．2 m/s　25 m C．10 m/s　25 m D．10 m/s　12.5 m 解析：選C　物體由靜止開始在恒力的作用下做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng)，由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得a＝＝ m/s2＝2 m/s2，v＝at＝25 m/s＝10 m/s，x＝at2＝225 m＝25 m，選項(xiàng)C正確。 2.(xx樂山模擬)如圖所示，工人用繩索拉鑄件，鑄件的質(zhì)量是20 kg，鑄件與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.25。工人用80 N的力拉動(dòng)鑄件，從靜止開始在水平面上前進(jìn)，繩與水平方向的夾角為α＝37并保持不變，經(jīng)4 s后松手。(g＝10 m/s2，cos 37＝0.8，sin 37＝0.6)求： (1)松手前鑄件的加速度； (2)松手后鑄件還能前進(jìn)的距離。 解析：(1)松手前，對(duì)鑄件由牛頓第二定律得 a＝＝1.3 m/s2。 (2)松手時(shí)鑄件的速度v＝at＝5.2 m/s 松手后的加速度大小a′＝＝μg＝2.5 m/s2 則松手后鑄件還能滑行的距離x＝＝5.408 m。 答案：(1)1.3 m/s2　(2)5.408 m 3.如圖所示，一木箱靜止在長(zhǎng)平板車上，某時(shí)刻平板車以a＝2.5 m/s2的加速度由靜止開始向前做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到v＝9 m/s時(shí)改做勻速直線運(yùn)動(dòng)，已知木箱與平板車之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.225，木箱與平板車之間的最大靜摩擦力與滑動(dòng)靜擦力相等(g取10 m/s2)。求： (1)車在加速過程中木箱運(yùn)動(dòng)的加速度的大小； (2)要使木箱不從平板車上滑落，木箱開始時(shí)距平板車末端的最小距離。 解析：(1)設(shè)木箱的最大加速度為a′， 根據(jù)牛頓第二定律得μmg＝ma′ 解得a′＝2.25 m/s2＜2.5 m/s2 則木箱與平板車存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，所以車在加速過程中木箱的加速度為2.25 m/s2。 (2)設(shè)平板車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1，木箱與平板車達(dá)到共同速度的時(shí)間為t2，根據(jù)速度公式得 v＝at1① v＝a′t2② 在平板車達(dá)到共同速度時(shí)，木箱由于加速度小于平板車的加速度，還要加速運(yùn)動(dòng)(t2－t1)時(shí)間才能達(dá)到共同速度，此時(shí)設(shè)平板車的位移為x1，則 x1＝＋v(t2－t1)③ 木箱的位移為x2，則x2＝a′t22④ 要使木箱不從平板車上滑落，木箱距平板車末端的最小距離滿足 x＝x1－x2⑤ 聯(lián)立解得x＝1.8 m。 答案：(1)2.25 m/s2　(2)1.8 m 提能點(diǎn)(二)　已知運(yùn)動(dòng)求受力問題 [典例]　(xx德州模擬)一質(zhì)量為m＝2 kg的滑塊能在傾角為θ＝30的足夠長(zhǎng)的斜面上以a＝2.5 m/s2勻加速下滑。如圖所示，若用一水平向右恒力F作用于滑塊，使之由靜止開始在t＝2 s內(nèi)能沿斜面運(yùn)動(dòng)位移x＝4 m。求：(g取10 m/s2) (1)滑塊和斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ； (2)恒力F的大小。 [解析]　(1)根據(jù)牛頓第二定律可得： mgsin 30－μmgcos 30＝ma 解得：μ＝。 (2)使滑塊沿斜面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有加速度向上和向下兩種可能。 由x＝a1t2，得a1＝2 m/s2， 當(dāng)加速度沿斜面向上時(shí)， Fcos 30－mgsin 30－μ(Fsin 30＋mgcos 30)＝ma1， 代入數(shù)據(jù)得：F＝ N 當(dāng)加速度沿斜面向下時(shí)： mgsin 30－Fcos 30－μ(Fsin 30＋mgcos 30)＝ma1 代入數(shù)據(jù)得：F＝ N。 [答案]　(1)　(2) N或 N 已知運(yùn)動(dòng)求受力問題同樣需要對(duì)物體進(jìn)行受力分析，而且要在通過分析物體的運(yùn)動(dòng)情況得出合外力的方向的基礎(chǔ)上，畫出受力示意圖。需要特別注意：產(chǎn)生加速度的合力是由物體實(shí)際受到的力合成而來(lái)，并非物體又另外受到這樣一個(gè)力的作用。 [集訓(xùn)沖關(guān)] 1．(xx襄陽(yáng)模擬)在歡慶節(jié)日的時(shí)候，人們會(huì)在夜晚燃放美麗的焰火。按照設(shè)計(jì)，某種型號(hào)的裝有焰火的禮花彈從專用炮筒中射出后，在4 s末到達(dá)離地面100 m的最高點(diǎn)時(shí)炸開，構(gòu)成各種美麗的圖案。假設(shè)禮花彈從炮筒中豎直射出時(shí)的初速度是v0，上升過程中所受的平均阻力大小始終是自身重力的k倍，那么v0和k分別等于(重力加速度g取10 m/s2)(　　 ) A．25 m/s,1.25 B．40 m/s,0.25 C．50 m/s,0.25 D．80 m/s,1.25 解析：選C　根據(jù)h＝at2，解得a＝12.5 m/s2，所以v0＝at＝50 m/s；上升過程禮花彈所受的平均阻力Ff＝kmg，根據(jù)牛頓第二定律得a＝＝(k＋1)g ＝12.5 m/s2，解得k＝0.25，故選項(xiàng)C正確。 2.如圖所示，一物體以v0＝2 m/s的初速度從粗糙斜面頂端下滑到底端用時(shí)t＝1 s。已知斜面長(zhǎng)度L＝1.5 m，斜面的傾角θ＝30，重力加速度取g＝10 m/s2。求： (1)物體滑到斜面底端時(shí)的速度大??； (2)物體沿斜面下滑的加速度大小和方向； (3)物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)。 解析：(1)設(shè)物體滑到斜面底端時(shí)速度為v，則有： L＝t，代入數(shù)據(jù)解得：v＝1 m/s。 (2)因v＜v0物體做勻減速運(yùn)動(dòng)，加速度方向沿斜面向上， 加速度的大小為：a＝＝1 m/s2。 (3)物體沿斜面下滑時(shí)，受力分析如圖所示。 由牛頓定律得：Ff－mgsin θ＝ma FN＝mgcos θ Ff＝μFN 聯(lián)立解得：μ＝， 代入數(shù)據(jù)解得：μ＝。 答案：(1)1 m/s　(2)1 m/s2　方向沿斜面向上　(3) 提能點(diǎn)(三)　動(dòng)力學(xué)的圖像問題 考法1　由受力圖像分析物體的運(yùn)動(dòng)情況 [例1]　(xx南昌質(zhì)檢)一個(gè)物塊置于粗糙的水平地面上，受到的水平拉力F隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖甲所示，速度v隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖乙所示。取g＝10 m/s2，求： (1)1 s末物塊所受摩擦力的大小Ff1； (2)物塊在前6 s內(nèi)的位移大小x； (3)物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ。 [解析]　(1)由題圖乙可知前2 s內(nèi)物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)物塊所受的摩擦力大小等于水平拉力的大小，從題圖甲中可以讀出，當(dāng)t＝1 s時(shí)，F(xiàn)f1＝F1＝4 N。 (2)在v t圖像中圖線與t軸圍成面積表示位移，則由題圖乙知物塊在前6 s內(nèi)的位移大小 x＝ m＝12 m。 (3)由題圖乙知，在2～4 s內(nèi)，物塊做勻加速運(yùn)動(dòng)，加速度大小 a＝＝ m/s2＝2 m/s2 由牛頓第二定律得F2－Ff2＝ma 在4～6 s內(nèi)物塊做勻速運(yùn)動(dòng)，有 F3＝Ff2＝μmg 解得μ＝0.4。 [答案]　(1)4 N　(2)12 m　(3)0.4 考法2　由運(yùn)動(dòng)圖像分析物體的受力情況 [例2]　(多選)(xx淮安模擬)用一水平力F拉靜止在水平面上的物體，在F從零 開始逐漸增大的過程中，加速度a隨外力F變化的圖像如圖所示，g＝10 m/s2，則可以計(jì)算出(　　 ) A．物體與水平面間的最大靜摩擦力 B．F為14 N時(shí)物體的速度 C．物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) D．物體的質(zhì)量 [解析]　由題圖可知，物體與水平面間的最大靜摩擦力為7 N，A正確；由F－μmg＝ma，解得a＝F－μg，將F1＝7 N，a1＝0.5 m/s2，F(xiàn)2＝14 N，a2＝4 m/s2代入上式可得m＝2 kg，μ＝0.3，C、D正確；因物體做變加速運(yùn)動(dòng)，無(wú)法求出F為14 N時(shí)物體的速度，B錯(cuò)誤。 [答案]　ACD 考法3　通過圖像綜合分析物體的受力與運(yùn)動(dòng)情況 [例3]　(xx南陽(yáng)模擬)神舟飛船完成了預(yù)定空間科學(xué)和技術(shù)實(shí)驗(yàn)任務(wù)后，返回艙開始從太空向地球表面預(yù)定軌道返回，返回艙開始時(shí)通過自身制動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行調(diào)控減速下降，穿越大氣層后在一定高