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2010届高考物理专题复习学桉――力和运动牛顿运动定律

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2010届高考物理专题复习精品学案――力和运动 牛顿运动定律（最新） 课时安排：2课时 教学目标：1．深入理解力和运动的关系、知道动力学的两类基本问题；学会处理动力学问题的一般思路和步骤 2．应用牛顿运动定律解决实际问题，提高分析解决实际问题的能力 本讲重点：牛顿运动定律的应用 本讲难点：1．力和运动的关系 2．牛顿运动定律的应用

一、考纲解读 本专题涉及的考点有：牛顿运动定律及其应用；超重和失重。 《大纲》对牛顿运动定律及其应用为Ⅱ类要求，对超重和失重为Ⅰ类要求。 牛顿定律是历年高考重点考查的内容之一。对这部分内容的考查非常灵活，各种题型均可以考查。其中用整体法和隔离法处理牛顿第二定律，牛顿第二定律与静力学、运动学的综合问题，物体平衡条件等都是高考热点；对牛顿第一、第三定律的考查经常以选择题或融合到计算题中的形式呈现。另外，牛顿运动定律在实际中的应用很多，如弹簧问题、传送带问题、传感器问题、超重失重问题、同步卫星问题等应用非常广泛，尤其要注意以天体问题为背景的信息给予题，这类试题不仅能考查考生对知识的掌握程度而且还能考查考生从材料、信息中获取有用信息的能力，因此备受命题专家的青睐。 二、命题趋势 牛顿运动定律是解决力和运动关系问题的依据，是历年高考命题的热点。总结近年高考的命题趋势，一是考力和运动的综合题，重点考查综合运用知识的能力，如为使物体变为某一运动状态，应选择怎样的施力方案；二是联系实际，以实际问题为背景命题，重点考查获取并处理信息，去粗取精，把实际问题转化成物理问题的能力。 三、例题精析 【例1】一斜面AB长为5m，倾角为30°，一质量为2kg的小物体（大小不计）从斜面顶端A点由静止释

放，如图所示．斜面与物体间的动摩擦因数为63，求小物体下滑到斜面底端B时的速度及所用时间．（g取10 m/s2） 解析：以小物块为研究对象进行受力分析，如图所示．物块受重力mg、斜面支持力N、摩擦力f， 垂直斜面方向，由平衡条件得：mgcos30°=N 沿斜面方向上，由牛顿第二定律得：mgsin30°-f=ma 又f=μN 由以上三式解得a=2.5m/s2

小物体下滑到斜面底端B点时的速度：asvB25m/s

运动时间：22asts 题后反思：以斜面上物体的运动为背景考查牛顿第二定律和运动学知识是常见的题型之一，熟练掌握斜面上物体的受力分析，正确求解加速度是解决问题的关键。

【例2】如图所示，长方体物块A叠放在长方体物块B上，B置于光滑

水平面上.A、B质量分别为mA=6kg，mB=2kg，A、B之间动摩擦因数μ=0.2，开始时F=10N，此后逐渐增加，在增大到45N的过程中，则（ ） A．当拉力F＜12N时，两物块均保持静止状态 B．两物块开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动 C．两物块间从受力开始就有相对运动 D．两物块间始终没有相对运动，但AB间存在静摩擦力，其中A对B的静摩擦力方向水平向右 解析：先以B为研究对象，B水平方向受摩擦力f=mBa ，当f为最大静摩擦力时，B的最大加速度为6212BAmgmam/s2；再以AB整体为研究对象，能使AB一起匀加速运动所施加的最大外力Fm=

（mA+mB）a=48N。由题给条件，F从10N开始逐渐增加到45N的过程中，AB将始终保持相对静止而一起匀加速运动。故D选项正确。答案：D 题后反思：研究对象是两个或两个以上物体时，应该首先想到整体法和隔离法。此外还要注意最大静摩擦力能给物体提供的加速度的最大值。 【例3】一小圆盘静止在桌布上，位于一方桌的水平面的中央。桌布的一边与桌的AB边重合，如图。已知盘与桌布间的动摩擦因数为μ1，盘与桌面间的动摩擦因数为μ2。现突然以恒定加速度a将桌布抽离桌面，加速度的方向是水平的且垂直于AB边。若圆盘最后未从桌面掉下，则加速度a满足的条件是什么？（以g表示重力加速度） 解析：设圆盘的质量为m，桌长为l，在桌布从圆盘下抽出的过程中，盘的加速度为a1，有

11mamg ①

桌布抽出后，盘在桌面上作匀减速运动，以a2表示加速度的大小，有 22mamg ②

设盘刚离开桌布时的速度为v1，移动的距离为x1，离开桌布后在桌面上在运动距离x2后便停下，有 11212xav ③ 22212xav ④

盘没有从桌面上掉下的条件是 122

1xlx ⑤

设桌布从盘下抽出的时间为t，在这段时间内桌布移动的距离为x，有 22

1atx ⑥

2112

1tax ⑦

而 12

1xlx ⑧

由以上各式解得 ga12212 ⑨

题后反思：本题涉及到圆盘和桌布两个物体的运动，而且圆盘的运动过程包括加速和减速两个过程，本题是一个综合性较强的动力学问题，难度较大。画出研究对象的运动草图，抓住运动过程的特点分别应用牛顿第二定律和运动学公式即可求解。 【例4】如图所示，A、B两物体之间用轻质弹簧连接，用水平恒力F拉A，使A、B一起沿光滑水平面做匀加速直线运动，这时弹簧长度为L1；若将A、B置于粗糙水平面上，用相同的水平恒力F拉A，使A、B一起做匀加速直线运动，此时弹簧长度为L2。若A、B与粗糙水平面之间的动摩擦因数相同，则下列关系式正确的是 （ ） A．L2＜L1 B．L2＞L1 C．L2＝L1

D．由于A、B质量关系未知，故无法确定L1、L2的大小关系

解析：利用整体法和隔离法，分别对AB整体和物体B分别由牛顿第二定律列式求解，即得C选项正确。本题容易错选A或C，草率地认为A、B置于粗糙水平面上时要受到摩擦力的作用，力F的大小不变，因此L2应该短一些，或认为由于A、B质量关系未知，故L1、L2的大小关系无法确定。 答案：C 题后反思：本题涉及到胡克定律、滑动摩擦力、牛顿第二定律等。从考查方法的角度看，本题重在考查考生对整体法和隔离法的应用，属于2级要求。对胡克定律、摩擦力的考查在近年高考中屡屡出现，并可与其他知识相结合，变化灵活，体现对考生能力的考查。 【例5】质量为40kg的雪撬在倾角θ=37°的斜面上向下滑动（如图甲所示），所受的空气阻力与速度成正比。今测得雪撬运动的v-t图像如图7乙所示，且AB是曲线的切线，B点坐标为（4，15），CD是曲线的渐近线。试求空气的阻力系数k和雪撬与斜坡间的动摩擦因数μ。

解析： 由牛顿运动定律得：makvNmgsin

B A

F

t/s θ v/m·s-1 乙 15 10

0 5

2 4 6

8

10

D A C

B

甲 由平衡条件得：cosmgN 由图象得：A点，vA=5m/s，加速度aA＝2.5m/s2； 最终雪橇匀速运动时最大速度vm=10m/s，a＝0 代入数据解得：μ=0.125 k=20N·s/m 解决本题的关键是，先对雪橇进行受力分析，画出正确的受力图，然后由正交分解法列出牛顿第二定律的方程。从物理图像上分别读取初、末两个状态的速度和加速度值，代入方程组联立求解。 题后反思：本题以体育运动为素材，涉及匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、斜面上的受力分析、摩擦力、物理图象等多个知识点，综合性较强，考查学生分析、解决力和运动的关系问题。以体育运动为背景的问题历来是高考命题的重点和热点，情景复杂多变，涉及的知识点较多，可以有效地考查学生的基础知识和综合能力。 【例6】如图所示，在光滑的桌面上叠放着一质量为mA=2.0kg的薄木板A和质量为mB=3 kg的金属块B．A的长度L=2.0m．B上有轻线绕过定滑轮与质量为mC=1.0 kg的物块C相连．B与A之间的滑动摩擦因数 µ =0.10，最大静摩擦力可视为等于滑动摩擦力．忽略滑轮质量及与轴间的摩擦．起始时令各物体都处于静止状态，绳被拉直，B位于A的左端（如图），然后放手，求经过多长时间t后 B从 A的右端脱离（设 A的右端距滑轮足够远）（取g=10m/s2）． 解析： 以桌面为参考系，令aA表示A的加速度，aB表示B、C的加速度，sA和sB分别表示 t时间 A和B移动的距离，则由牛顿定律和匀加速运动的规律可得 mCg-µmBg=（mC+mB）aB µ mBg=mAaA

sB=21aBt2

sA=21aAt2 sB-sA=L 由以上各式，代入数值，可得 t=4.0s 题后反思： 本题属于多体运动问题，研究对象涉及到三个物体，考点涉及匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、受力分析、摩擦力等多个知识点，综合性较强，考查学生分析、解决力和运动的关系问题。此类试题历来是高考命题的重点和热点，情景复杂多变，涉及的知识点较多，可以有效地考查学生的基础知识和综合能力。解决本题的关键是，弄清A、B、C三个物体的加速度，以及A、B间的位移关系。B、C属于连接体，加速度大小相等；A板长L是联系A、B间位移关系的纽带。 【例7】某人在地面上最多可举起60 kg的物体，在竖直向上运动的电梯中可举起80 kg的物体，则此电梯的加速度的大小、方向如何？电梯如何运动？（g=10 m/s2） 解析：某人在地面上最多可举起m1=60 kg的物体，则人对物体的最大支持力 FN= m1g=600N， 当人在竖直向上运动的电梯中可举起m2=80 kg的物体，物体受力如图3所示，由牛顿第二定律得 m2g- FN = m2a， 解得a =2.5 m/s2，竖直向下． 所以，电梯向上做匀减速直线运动． 题后反思：超重和失重现象，只决定于物体在竖直方向上的加速度，与物体的运动方向无关．物体有向上

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2010高考物理一轮复习 9. 牛顿运动定律的应用(一)：两类基本问题精品资料

2010高考物理一轮复习 9. 牛顿运动定律的应用(一)：两类基本问题精品资料

9. 牛顿运动定律的应用（一）：两类基本问题1、高考解读真题品析知识：牛顿运动定律中的两类基本问题：已知受力求运动和已知运动求受力例1. （09年江苏卷）13.（15分）航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m =2㎏，动力系统提供的恒定升力F =28 N 。

试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升。

设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g 取10m/s 2。

（1）第一次试飞，飞行器飞行t 1 = 8 s 时到达高度H = 64 m 。

求飞行器所阻力f 的大小；（2）第二次试飞，飞行器飞行t 2 = 6 s 时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力。

求飞行器能达到的最大高度h ；（3）为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t 3 。

解析：（1）第一次飞行中，设加速度为1a 匀加速运动21121t a H = 由牛顿第二定律1ma f mg F =--解得)(4N f =（2）第二次飞行中，设失去升力时的速度为1v ，上升的高度为1s匀加速运动221121t a s = 设失去升力后的速度为2a ，上升的高度为2s由牛顿第二定律2ma f mg =+ 211t a v =22122a v s = 解得)(4221m s s h =+=（3）设失去升力下降阶段加速度为3a ；恢复升力后加速度为4a ，恢复升力时速度为3v由牛顿第二定律3ma f mg =- F+f-mg=ma 4 且22333422v v h a a += V 3=a 3t 3解得t 3=322(s)(或2.1s) 答案：⑴4N ⑵42m ⑶2.1S点评：牛顿运动定律两类基本问题解题的一般步骤⑴由物体所受的力的情况推断出物体运动的情况：①确定研究对象，对研究对象进行受力分析，并画出物体的受力图②根据力的合成或分解求出合外力（大小、方向）③根据牛顿第二定律列方程，并求出物体的加速度④结合题中所给的物体运动的初始条件，选择运动学公式求出说需要的运动学量。

2010高三物理复习专练牛顿运动定律旧人教版

2010高三物理复习专练牛顿运动定律旧人教版

2010高三物理复习专练：牛顿运动定律（旧人教版）、选择题：每个小题的四个选项中只有一个选项正确.每小题6分，共78分.1.下列单位中，属于国际单位制中的基本单位是：①米；②牛顿；③秒；④焦耳；⑤瓦特；⑥千克；⑦米/秒2.A •只有①②③是B•都是C.只有①③⑥是 D •只有②④⑦是当作用在物体上的合外力不为零时，则A. 物体的速度一定越来越大 B •物体的速度一定越来越小C •物体的速度将有可能不变D •物体的速度一定要发生改变房顶的坡度•设雨滴沿房顶下淌时做无初速度无摩擦的运动，那么，图中所示的四种情况中符合要求的是,已知其中的一个力F方向向东,保持其余两个力不变，把F逐渐减小到零后，又逐渐恢复到原来的值，在这个过程中①物体的加速度方向先向西，后向东，最后加速度的大小变为零②物体的加速度方向向西，加速度的大小先增大后减小③物体的速度先增加，后减小，最后变为零④物体的速度增大到某一值后，做匀速直线运动5. 用3 N的水平恒力，使在水平面上一质量为2 kg的物体，从静止开始运动，在2 s内通过的位移是2 m,则物体的加速度大小和所受摩擦力的大小分别是2 2A . 0.5 m / s2，2 N B. 1 m / s2，1 N2 2C . 2 m/ s，0.5 N D. 1.5 m / s，02.3. 一间新房即将建成时要封顶，考虑到下雨时落至房顶的雨滴能尽快地淌离房顶，要设计好4. 物体在光滑水平面上受三个水平力作用处于静止状态A •只有①③正确B •只有②③正确C•只有①④正确D•只有②④正确A B C6.如图，轻质弹簧一端固定一端自由，置于光滑水平面上，一物体以速度v 匀速向左，从它 接触弹簧开始到把弹簧压缩到最短的过程中（不超过弹簧的弹性限度），下列说法中不正. 确的是一物体沿倾角为a 的斜面下滑时，恰好做匀速运动，若把斜面的倾角加倍，则 下滑时加 速度为A .物体做匀加速直线运动B .物体在t = 0时刻加速度最大C .物体在t o 时刻速度最大，而加速度为零D .物体作变加速运动，运动速度越来越大9. 比较航天飞机里的物体受到的重力 G 和支持力N ,下面说法中不正确.的是A .航天飞机发射离地时，N > GB .航天飞机返回地面时，N > GC .航天飞机在发射架上等待发射时，N v GD .航天飞机在绕地球运动时，N v G10. 在升降机中挂一个弹簧秤，下吊一个小球，如图，当升降机静止时，弹簧伸长4 cm.当升降机运动时弹簧伸长2 cm,若弹簧秤质量不计，则升降机的运动情况可能是 ① 以1 m/s 2的加速度下降 ② 以4.9 m/s 2的加速度减速上升 ③ 以1 m/s 2的加速度加速上升 ④ 以4.9 m/s 2的加速度加速下降 A.①②BE C.①④ D.②④A •物体的加速度越来越大B .物体做变减速运动C .物体的速度越来越小D .物体做匀速运动7. 8. A..t a n g_ s i i3： B . g cos_ s i i3： C. g s i ns i i2：D.k g某物体由静止开始运动，它所受到的合外力方向不变，大小随时间 变化的规律如图所示，则在0〜t o 这段时间，下列说法不正确 的是11. 如图所示，木块A 质量为1千克，木块B 的质量为2千克，叠放在水平地面上，AB 间的最大静摩擦力为1牛，B 与地面间的动摩擦系数为0.1，今 力F 作用于B ，则保持AB 相对静止的条件是F 不超过(g = 10 A . 3牛B . 4牛C . 5牛D . 6牛12. 每逢重大节日，天安门广场就会燃放起美丽的焰火. 按照设计装有焰火的礼花弹从专用炮筒中射出后，在 4 s 末到达离地面100 m 的最高点，随即炸开，形成各种美丽的图案.假设礼花弹从炮筒中射出时的初速度是v o ,上升过程中所受的平均阻力大小始终是自身重力的 k 倍，那么V 0和k 分别等于(g = 10 m/s 2)C. 50m/s ，0.25D . 80m/s ， 1.2513. 放置在水平面上的物体质量为 m = 2.0 kg ，受到沿水平方向的恒定拉力作用，拉力对物体作用了 6.0 s 后撤去，物体在整个运动过程中受到的外力的合力 F 合的变化情况如图所示 则根据题中所给条件和图象可以求出的物理量有 ① 物体和水平面间的动摩擦因数 ② 物体运动的最大速度 ③ 物体整个运动的位移 ④ 拉力对物体做的功 A .①② B .①③C .①②③班级 ________ 姓名 _________ 考号 _____________ 成绩 _______二、计算题:本题共42分.14. (7分)如图所示，试证明放在水平桌面上的木块对桌面的压力等于木块的重力15. （10分）质量是10kg 的物体放在水平面上，在20N 、方向斜向上与水平方向成30°角 的拉力作用下恰能匀速运动•不改变拉力的方向，要使物体从静止开始在 4s 内前进8 3m ，则拉力为多大？ （g = 10 m/s 2）]F 合 /N6 121 1 1用水平 m/s 2)要求，A . 25m/s ， 1.25 B. 40m/s ，0.25D .①②③④A4 0 t/s-416. （10分）法国人劳伦特•菲舍尔在澳大利亚伯斯的冒险世界进行了超高空特技跳水表演，他从30 m高的塔上跳下准确地落入水池中.已知水对他的阻力（包括浮力）是他的重力的3.5 倍，他在空中时空气对他的阻力是他的重力的0.2 倍. 试计算需要准备一个至少多深的水池？（g = 10 m/s2）17. （15分）空间探测器从某一星球表面竖直升空，已知探测器质量为500 kg （设为恒量），发动机推力为恒力，探测器升空后发动机因故障而突然关闭，如图所示是探测器从升空到落回星球表面的速度—时间图象，则由图象可判断该探测器在星球表面所能达到的最大高度是多少？发动机工作时的推力又是多少？牛顿运动定律测试题参考答案一、选择题：1. C2. D3. C4. D5. B6. D7. A8. A 9.C 10. D 11. D 12. C 13. D二、计算题：f FN14. 解：对木块，由平衡条件有 _____根据牛顿第三定律可知，木块对桌面的压力F N /与桌面对木块的支持力F N是一对作用力与反作用力，即F N /= F N....................... ②F N联立①②式解得F N / = G .15. 解：当物体受F I作用时，由牛顿第二定律有F-I cos - F f =0F N片sin J - mg = 0又F f 二J F N当物体受F2作用时，由牛顿第二定律有IF2COST - F f = maIF N F2Sin)- mg = 0又F f 二J F N1. 2s at2联立以上七式，代入数据解得F2 = 38 N16. 解：当人在空中运动时，由牛顿第二定律和运动学规律有mg -0.2mg 二ma-v — 2a-S i当人在水中运动时，由牛顿第二定律和运动学规律有mg 75mg 二ma2_v2二2a2s2联立以上七式，代入数据解得s =9.6m即水池的深度至少为9.6 m.17•解：由图象可知，探测器在t = 8 s时具有最大瞬时速度，t 且其最大高度为图象中A OAB的面积”即1h max 24 40m = 480m2探测器在0〜8 s内，由牛顿第二定律和运动学公式有F - mg星=mqa v^v1 =4^0m/s2 =5m/s2t 8 -0探测器在8s后，由牛顿第二定律和运动学公式有-mg 星=ma2a i V t - v°t 尹*」2.5m/s2=24 s时达到最大高度,联立以上四式，代入数据解得 F =3750N。

牛顿运动定律2010.

牛顿运动定律2010.

5
直角坐标系中的分量式:
Fy ma y Fz maz
自然坐标系中的分量式:
Fx max
F ma

m
2 Fn man m d Ft mat m dt
n
式中, Fn、Ft分别代表物体所受的沿轨道法向和 切向方向的合外力。
6
（3）牛顿第三定律（作用力与反作用力定律） 两物体之间的作用力和反作用力，大小相等、方 向相反,且在同一直线上。 2.牛顿定律的适用范围 低速、宏观、实物。 惯性系。 3.几种力 （1）弹簧的弹性力 在弹性限度内,弹性力 f = kx 式中 ,k 是弹簧的倔强系数 , x 表示弹簧的伸长量。 上式又叫胡克定律。
y
N
a0
N’
N0 Mg
a a’ mg a0
x
26
y N a0 N0 N’ mg Mg a a0


a’
x
解：分析以楔块和物块为研究对象，它们受力情况如图示， 其中N和N′为二者之间的相互作用，以a表示物块对地面的加速 度，它的方向与水平面成β角向下。以a′表示物块对楔块的加速 度，它的方向就沿着斜边，与地面成θ角向下，以a0表示楔块的 加速度，它的方向水平向后。根据运动的相对性，有 a =a′+a0
a a ' a0
质点 m 在 S 系
F ma
F
不随参考系变化
在S'系
F ma '
16
牛顿第二定律在非惯性系不成立,因为F=ma’+ma
F+(-ma )=ma’ 即合外力F不等于ma’
0
0
在非惯性系引入虚拟力或惯性力
F0 ma0
2010届高考物理二轮总复习

2010届高考物理二轮总复习


s
i
h n
－μmg(L1－hcot
α)＝
mv12 C2
解得：vC＝10 m/s.
(2)滑雪运动员从C点水平飞出到落到着陆雪道的过程中
做平抛运动，有：
x＝vCt
y＝ 1 gt2 2
y ＝tan θ x 着陆位置与C点的距离s＝ x
cos 解得：s＝18.75 m，t＝1.5 s.
(3)着陆位置到D点的距离s′＝13.875 m，滑雪运动员在着 陆雪道上做匀加速直线运动．把平抛运动沿雪道和垂直雪道 分解，可得着落后的初速度v0＝vCcos θ＋gtsin θ
②解析后可以作出vA－t、vB－t 图象加以验证．
图1－5乙 根据v－t图象与t围成的面积等于位移可得，t＝12 s时， Δs＝[ 1 ×(16＋4)×6＋4×6] m＝84 m.
2
(二)平抛运动 平抛运动在高考试题中出现的几率相当高，或出现于力 学综合题中，如2008年北京、山东理综卷第24题；或出现于 带电粒子在匀强电场中的偏转一类问题中，如2008年宁夏理 综卷第24题、天津理综卷第23题；或出现于此知识点的单独 命 题 中 ， 如 2009 年 高 考 福 建 理 综 卷 第 20 题 、 广 东 物 理 卷 第 17(1)题、2008年全国理综卷Ⅰ第14题．对于这一知识点的复 习，除了要熟记两垂直方向上的分速度、分位移公式外，还 要特别理解和运用好速度偏转角公式、位移偏转角公式以及 两偏转角的关系式(即tan θ＝2tan α)．
影响，取重力加速度g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝ 0.8．求：
图1－7 (1)运动员在C点水平飞出时的速度大小． (2)运动员在着陆雪道CD上的着陆位置与C点的距离． (3)运动员滑过D点时的速度大小．