2022-2023年高考物理一轮复习 牛顿第二定律的应用

高中物理总复习——第3章第2节牛顿第二定律的应用\n力与运动关系歌牛顿定律明力性,运动和力实可分.任何物体有惯性,无力运动状态定：静止匀速直线动,参照物定状态分.运动状态若改变,所受外力不为零.受力平衡可等效,合力效果等于零.合力速度不共线,曲线运动见分明.速度合力夹锐角,加速运动要记清.合力速度相垂直,速度大小不改变.\n\n牛顿运动定律的意义牛顿对力学的贡献不仅表现在他建立的某一个定律当中,重要的是他以运动三定律、不多的几个概念建立起来的完整的、系统的理论体系.这个体系是机械运动的普遍规律.他不仅囊括了当时力学研究的全部成果,而且成为力学发展的理论基础;它不仅解决地球.上物体的宏观运动问题,而且解释和预言天体的运动规律.从而实现了物理学历史上第一次理论大综合.\n物理公式&单位制\n单位制一、单位制1.单位制:由和导出单位组成.2.基本单位:的单位.力学中的基本量有三个,它们分别是质量、时间、,它们的国际单位分别是、秒、米.3.导出单位:由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位.基本单位基本量长度千克\n物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l质量m时间t电流I热力学温度T物质的量n发光强度IV基本单位千克米秒开[尔文],安[培]摩[尔]坎[德拉].米千克秒安[培]开[尔文]摩[尔]坎[德拉]mkgsAKmolcd\n在国际单位制中,下列单位均为国际单位制的基本单位的是为()A.千克、开[尔文]、时间B.秒、坎[德拉]、摩[尔]C.米、焦耳、秒D.库仑、安培、牛顿典例分析B\nP432.在国际单位制中,力学和电学的基本单位有:m(米)、kg(千克)、s(秒)、A(安培).导出单位V(伏特),用上述基本单位可表示为()A.m2·kg·s-4·A-1B.m2·kg·s-3·A-1C.m2·kg·s-2·A-1D.m2·kg·s-1·A-1典例分析B\n在解答一道已知量完全由字母表达结果的计算题时,一个同学解得某物体位移,请你用单位制的知识检查,说明这一结果是否可能正确.典例分析\n在初中已经学过,如果一个物体在力F的作用下沿着力的方向移动了一段距离S,这个力对物体做的功W＝FS.我们还学过,功的单位是焦耳（J）.请由此导出焦耳（J）与基本单位米（m）、千克（kg）、秒（s）之间的关系.典例分析\n2019年北京时间4月10日21时,人类历史.上首张黑洞照片被正式披露,引起世界轰动.黑洞是一类特殊的天体,质量极大,引力极强,在它附近(黑洞视界)范围内,连光也不能逃逸,并伴随很多新奇的物理现象.传统上认为,黑洞“有进无出”,任何东西都不能从黑洞视界里逃逸出来.但霍金、贝肯斯坦等人经过理论分析,认为黑洞也在向外发出热辐射,此即著名的“霍金辐射”,因此可以定义一个“黑洞温度”T,其中h为普朗克常量,c为真空中的光速,G为万有引力常量,M为黑洞质量,k是一个有重要物理意义的常量,叫做“玻尔兹曼常量”.以不能用来表示“玻尔兹曼常量”单位的是()A自主小练\n牛顿运动定律\n加速度加速度定义式加速度决定式加速度常用矢量式力运动\n力与运动状态改变的关系受力情况运动情况不受力受平衡力受非平衡力动力小于阻力动力大于阻力力和运动方向不共线静止或匀速直线运动静止或匀速直线运动减速运动加速运动运动方向改变力是物体运动状态改变的原因！力不是物体运动的原因！物体运动不需要力维持！\n典例分析P445.(多选)(人教版必修1·P86·例2改编)如图所示,截面为直角三角形的木块置于粗糙的水平地面上,其倾角θ=30°,斜面长为7m.现木块上有一质量为m=1.0kg的滑块从斜面顶端下滑,测得滑块在0.40s内速度增加了1.4m/s,且知滑块滑行过程中木块处于静止状态,重力加速度g取10m/s2,则()A.滑块的加速度大小为1.4m/s2B.滑块受到的合力大小为1.4NC.滑块滑行过程中受到的摩擦力大小为1.5ND.滑块滑到木块底部时的速度大小为7m/sD\n典例分析解析关闭答案解析\n典例分析P452.一物块沿倾角为θ的固定斜面底端上滑,到达最高点后又返回至斜面底端.已知物块下滑的时间是上滑时间的3倍,则物块与斜面间的动摩擦因数为()C\n典例分析P468.(多选)如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图(b)所示.若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出()A.斜面的倾角B.物块的质量C.物块与斜面间的动摩擦因数D.物块沿斜面向上滑行的最大高度ACD\n典例分析\n典例分析P469.(多选)如图甲所示,用一水平力F拉着一个静止在倾角为θ的光滑固定斜面上的物体,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,重力加速度g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8.根据图乙中所提供的信息可以计算出()A.物体的质量B.斜面的倾角正弦值C.加速度为6m/s2时物体的速度D.物体能静止在斜面上所施加的最小外力ABD\n典例分析解析关闭\n如图所示,在倾角37°足够长的斜面上有一个质量为1kg的物体,物体与斜面之间的动摩擦因数为0.3.物体在拉力F的作用下由静止开始运动,F的大小为10N,方向沿斜面向上.加速一段时间后撤去F,让物体在斜面上运动.g取10m/s2,问：（1）物体从静止开始一共经历了哪几个匀变速直线运动过程？（2）这几个匀变速直线运动的加速度的大小和方向如何？典例分析\n一个质量为m=2kg的滑块能在倾角为θ=30°的足够长的斜面上以a=2.5m/s2的加速度匀加速下滑.如图7-所示,若用一水平向右的恒力F作用于滑块,使其由静止开始在t=2s内能沿斜面运动位移x=4m.g取10m/s2,求:(1)滑块和斜面间的动摩擦因数μ;(2)恒力F的大小.典例分析\n[解析]使滑块沿斜面做匀加速直线运动,有加速度向上和向下两种可能.由x=a1t2得a1=2m/s2当加速度沿斜面向上时,有Fcos30°-mgsin30°-μ(Fsin30°+mgcos30°)=ma1解得F=N当加速度沿斜面向下时,有mgsin30°-Fcos30°-μ(Fsin30°+mgcos30°)=ma1解得F=N[解析]根据牛顿第二定律得mgsin30°-μmgcos30°=ma解得μ=\n(多选)如图所示,截面为直角三角形的木块置于粗糙的水平地面上,其倾角θ=30°,斜面长为7m.现木块上有一质量为m=1.0kg的滑块从斜面顶端由静止下滑,测得滑块在0.40s内速度增加了1.4m/s,且在滑块滑行过程中木块处于静止状态,重力加速度g取10m/s2,则()A.滑块滑行过程中受到的摩擦力大小为1.2NB.滑块滑行过程中受到的摩擦力大小为1.5NC.滑块滑到木块底部时的速度大小为5m/sD.滑块滑到木块底部时的速度大小为7m/s典例分析BDBDBD\n[解析]由题意可知,滑块滑行的加速度a==m/s2=3.5m/s2,对滑块受力分析,如图所示,根据牛顿第二定律得mgsinθ-Ff=ma,解得Ff=1.5N,A错误,B正确;根据v2=2ax得v=m/s=7m/s,C错误,D正确.\n典例分析P456.如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态.现用一竖直向上的力F作用在P上,使其向上做匀加速直线运动.以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是()A\n典例分析【解析】设P静止时,弹簧的压缩量为x0,则有kx0=mg,在弹簧恢复原长前,P受力如图所示,根据牛顿第二定律得F+k(x0-x)-mg=ma,整理得F=kx+ma,即F是x的一次函数,选项A正确.\n典例分析P467.如图所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上.一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处自由下落,接触弹簧后继续向下运动.观察小球从开始下落到第一次运动至最低点的过程,下列关于小球的速度v或加速度a随时间t变化的图象中符合实际情况的是（）A\n【解析】小球开始接触弹簧时,合力向下,向下做加速度逐渐减小的加速运动,运动到某个位置时,重力等于弹簧弹力,合力为零,加速度为零,速度最大,然后重力小于弹力,合力方向向上,向下做加速度逐渐增大的减速运动,运动到最低点时,速度为零,加速度最大,根据对称性可知,到达最低端时加速度大于g,且加速度a随时间t的变化为非线性变化,故A正确,B、C、D错误.典例分析\n如图所示,一轻弹簧竖直固定在水平地面上,弹簧正上方有一个小球自由下落.从小球接触弹簧上端O点到将弹簧压缩至最短的过程中,如图K6-6所示的关于小球的加速度a随时间t或者随与O点的距离x变化的关系图线正确的是()变式训练B\n变式训练【解析】从小球接触弹簧上端O点到将弹簧压缩至最短的过程中,弹簧弹力F=kx,由牛顿第二定律可得mg-kx=ma,解得a=g-x,选项B正确,选项D错误;加速度随时间的变化是先减小再反向增大,但不是按线性关系变化,选项A、C错误.正确答案为B.\n自主小练A\n如图,一位滑雪者,人与装备的总质量为75kg,以2m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下,山坡倾角为30°,在5s的时间内滑下的路程为60m.求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力（包括摩擦和空气阻力）,g=10m/s2.典例分析\n如图所示,民航客机都有紧急出口,发生意外情况的飞机紧急着陆后,打开紧急出口,狭长的气囊会自动充气,生成一条连接出口与地面的斜面,人员可沿斜面滑行到地面.若机舱口下沿距地面3.2m,气囊所构成的斜面长度为6.5m,一个质量为60kg的人沿气囊滑下时所受的阻力是240N,那么,人滑至气囊底端时的速度是多少？g=10m/s2.典例分析\n如图所示为能垂直起降的遥控无人机,当按上升键后,无人机从地面由静止开始竖直上升,当放开上升键后,无人机立即失去升力,当无人机速度减小到零时,无人机又自动恢复升力与重力平衡,使无人机悬浮在空中.某次试飞时,小明按上升键6s,无人机一共飞行7s后悬浮在离地42m高空.若无人机质量为3kg,无人机加速上升时提供的升力和所受阻力大小均不变.求:(1)无人机在飞行过程中的最大速率;(2)无人机所受阻力Ff的大小;典例分析\n①【解析】无人机减速飞行时间为t2=1s,设其减速时加速度大小为a2,有vm=a2t2a2=12m/s2mg+Ff=ma2解得Ff=6N②【解析】无人机加速飞行时间为t1=6s,设其加速时加速度大小为a1,有vm=a1t1a1=2m/s2F-mg-Ff=ma1解得F=42N典例分析\n如图所示,质量为2.5kg的一只长方体形空铁箱在水平拉力F作用下沿水平面向右匀加速运动,铁箱与水平面间的动摩擦因数μ1为0.3.这时铁箱内一个质量为0.5kg的木块恰好能静止在后壁上.木块与铁箱内壁间的动摩擦因数μ2为0.25.设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10m/s2.求：（1）木块对铁箱压力的大小；（2）水平拉力F的大小；（3）减小拉力F,经过一段时间,木块沿铁箱左侧壁落到底部且不反弹,当箱的速度为6m/s时撤去拉力,又经1s时间木块从左侧到达右侧,则铁箱的长度是多少？典例分析\n某人想测量地铁启动过程中的加速度,他把一根细绳的下端绑着一支圆珠笔,细绳的上端用电工胶布临时固定在地铁的竖直扶手上.在地铁起动后的某段加速过程中,细绳偏离了竖直方向,他用手机拍摄了当时情景的照片,如图所示,拍摄方向跟地铁前进方向垂直.根据这张照片估算此时地铁的加速度是多少？加速度方向指向照片的哪个方向？请写明测量步骤、数据、计算过程和结果.典例分析\n在民航机场和火车站可以看到用于对行李进行安全检查的水平传送带.旅客把行李放到传送带上时,传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始运动,随后它们保持相对静止,行李随传送带一起前进.若传送带匀速前进的速度v为0.25m/s,某木箱与传送带之间的动摩擦因数μ为0.4,g取10m/s2.问：该木箱放在传送带上后,传送带上将留下一段多长的摩擦痕迹？典例分析\n某同学为研究雨滴下落的规律查阅资料,了解到：较大的雨滴是从大约1000m的高空形成并下落的,到达地面的速度大约为4m/s.根据以上信息,可以把雨滴的运动模型看成是1000m高空的物体在有空气阻力的空间中由静止开始下落的运动,落地速度4m/s.请你分析雨滴下落的运动过程,描述雨滴下落过程中速度和加速度的变化,并定性作出雨滴下落的v-t图像.典例分析\n如图所示,两个质量相同的小球A和B之间用轻弹簧连接,然后用细绳悬挂起来,剪断细绳的瞬间,A球和B球的加速度分别是多少？典例分析\n\n\n\n\n超重与失重\n从加速度的角度判断从受力的角度判断从速度变化的角度判断①物体向上加速或向下减速时,超重②物体向下加速或向上减速时,失重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,物体处于失重状态;等于零时,物体处于完全失重状态当物体具有向上的加速度时,物体处于超重状态;具有向下的加速度时,物体处于失重状态;向下的加速度等于重力加速度时,物体处于完全失重状态判断角度判断方法特点无论超重还是失重,物体的重力都不变！\n典例分析P444.(多选)一人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示,以竖直向上为a的正方向,则人对地板的压力()A.t=2s时最大B.t=2s时最小C.t=8.5s时最大D.t=8.5s时最小【解析】当t=2s时a竖直向上且有最大值,故超重最明显,人对地板的压力最大,选项A正确、C错误;当t=8.5s时,a竖直向下且有最大值,故失重最明显,人对地板的压力最小,选项B错误、D正确.AD\n典例分析C\n如图所示,竖直悬挂的轻弹簧下连接一个小球,开始时用手托起小球,使弹簧处于压缩状态.迅速放手后,小球在竖直方向做直线运动.已知重力加速度为g,下列说法正确的是()A.小球开始时向下做匀加速运动B.弹簧恢复原长时小球的速度达到最大C.弹簧恢复原长时小球的加速度等于零D.小球运动过程中的最大加速度大于g典例分析D\n小明住的楼房中有一部电梯,小明用了两种方法估测电梯在加速和减速过程中的加速度.方法1：用测力计悬吊一个重物,保持测力计相对电梯静止,测得电梯上升加速时测力计读数为G1,减速时为G2.小明了解到该电梯加速和减速过程的加速度大小是相同的.由此,请估算电梯变速运动时加速度有多大？方法2：用手机的加速度传感器测量电梯上升中由起动到停止的加速度.请描述此过程电梯的a-t图像是怎样的.再用手机实地测一下看是怎样的.典例分析\nP455.如图所示,某同学站在体重计上观察超重与失重现象.由稳定的站姿变化到稳定的蹲姿称为“下蹲”过程;由稳定的蹲姿变化到稳定的站姿称为“起立”过程.她稳定站立时,体重计的示数为A0,关于实验现象,下列说法正确的是()A.“下蹲”过程,体重计的示数一直小于A0B.“起立”过程,体重计的示数一直大于A0C.“起立”的过程,先出现失重现象后出现超重现象D.“起立”“下蹲”过程,都能出现体重计的示数大于A0的现象D典例分析\n如图所示,小芳在体重计上完成下蹲动作,反映体重计示数随时间变化的F-t图像可能正确的是下图中的()C典例分析