高考物理复习：牛顿定律在直线运动中的应用.doc

牛顿定律在直线运动中的应用专题 无锡智学堂教育备课组一、大纲解读：本专题的教学要求1、知道机械运动、质点、参考系的概念，能在具体物理问题中正确使用质点模型。（对相对参考系不作要求）2、能区分位移与路程，理解位移的矢量性。3、理解速度的概念，知道速度和速率的区别，掌握匀速直线运动的条件、规律，理解图象的物理意义并能应用图象解决实际问题。4、能用平均速度公式求解、判断实际问题，能正确区分平均速度与瞬时速度。5、掌握加速度的定义和内涵，能结合实际、灵活运用匀变速直线运动的规律及推论解决问题，会运用图象分析问题。6、理解牛顿第一定律，理解惯性，了解伽利略的理想实验方法。7、理解牛顿第三定律，能正确区分作用力、反作用力和平衡力。8、掌握牛顿第二定律并能正确应用于实际问题，了解牛顿运动定律的适用范围和局限性。（不要求求解加速度不同的连接体问题）二、重点剖析：本专题重点有：1、速度、位移、加速度的矢量性及运算公式的运用。2、直线运动中的追及问题，特别要注意追及问题中的临界条件。3、利用图象（s-t、v-t），从速度、位移的角度分析运动的物理过程并处理相关问题。4、灵活运用牛顿第二定律和运动学公式分析解决问题。5、电荷在匀强电场、匀强磁场、电磁场及复合场中的直线运动问题的处理。本专题难点有：1、运用运动学图象处理实际问题。2、综合运用牛顿第二定律和运动学公式处理复杂过程问题。本专题的知识网络如图2-1。三、考点透视：1、质点、参考系、位移和路程【例题1】关于质点及其位移和路程的说法中正确的是 （ ）A. 位移是矢量，位移的方向即质点运动的方向B. 不论物体的质量多大，只要物体的尺寸跟物体间距相比甚小时，就可以看成质点C.只有低速运动的物体才可看成质点，高速运动的物体不可看作质点D. 物体通过的路程不等，位移可能相同解析：一个实际物体能否看成质点，跟它体积的绝对大小、质量的多少以及运动速度的高低无关，决定于物体的尺寸与物体间距相比的相对大小.例如，地球可称得上是个庞然大物，其直径约为1.28107 m，质量达到61024kg，在太空中绕太阳运动的速度每秒几百米.由于其直径与地球离太阳的距离（约1.51011m）相比甚小，因此在研究地球的公转运动时，完全可以忽略地球的形状、大小及地球自身的运动，把它看成一个质点.位移是表示物体位置变化的物理量，它是矢量，其方向由质点初位置指向末位置，其大小是连接质点始、末位置线段的长度。路程是指质点所通过的实际轨迹的长度，它只有大小，没有方向，是标量。2、加速度、速度、平均速度【例题2】（07广东调研）加速度是联系力和运动的桥梁,以下关于加速度的说法中正确的是（ ）A.由a=v/t可知, 加速度应该是由速度的变化来决定的 B.由a=v/t可知,速度的变化快慢应该是由加速度来决定的C.由F=ma可知,力是由加速度来决定的D.由a=F/m可知，加速度是由力来决定的解析：A、B两个选项涉及到加速度的定义式，表达了加速度是描述速度变化快慢的物理量，故加速度的大小决定了速度变化的快慢，A错B对，对C选项，力是产生加速度的原因，有什么样的力就有什么样的加速度，C错，对D选项，对于同一物体，受到不同的力可以产生不同的加速度，表明加速度是由力来决定的，D对。3、s-t、v-t图象【例题3】甲、乙两人在长为L=84m的水池里沿直线来回游泳，甲的速率为V1=1.4m/s，乙的速率为V2=0.6m/s，他们同时分别从水池的两端出发，来回共游了t=25min时间，如果不计转向的时间，那么在这段时间内他们共相遇了几次？若他们同时从同一端出发，那么在上述时间内，他们共相遇了几次？点拨：本题中由于甲、乙二人都在往复运动，用解析的方法求解相遇次数，解答过程相当繁琐，且易出错。若作出二人运动的位移时间图象，用图象法求解，则简洁明了。【例题4】一物体做加速直线运动，依次通过A、B、C三点，AB=BC。物体在AB段加速度为a1，在BC段加速度为a2，且物体在B点的速度为，则 （ ）Aa1 a2 Ba1= a2 Ca1m时，该解给出a=gsin,这符合预期的结果，说明该解可能是对的D.当mM时，该解给出,这符合预期的结果，说明该解可能是对的反思：本题是以牛顿定律为核心的讨论问题，有一定的难度，考生只要将运动情况与受力情况结合，突出相应的运动情况的受力特征，将各种情况进行讨论就能解决，在09年的备考中要加强这方面的训练。例题4、（07东北三校期末）如图2-16所示，在磁感应强度为B的水平匀强磁场中，有一足够长的绝缘细棒OO/在竖直面内垂直磁场方向放置，细棒与水平面夹角为。一质量为m，带电荷为+q的圆环A套在OO/棒上，圆环与棒间的动摩擦因数为，且tan。现让圆环A由静止开始下滑，试问圆环在下滑过程中：圆环A的最大加速度及此时的速度分别为多大?圆环A能够达到的最大速度为多大？反思：有关牛顿运动定律应用的问题，解题的一般步骤是：（1）理解题意，弄清物理图景和物理过程；（2）恰当选取研究对象；（3）分析它的受力情况，画出被研究对象的受力图。对于各阶段运动中受力不同的物体，必须分段分析计算；（4）按国际单位制统一各个物理量的单位；（5）根据牛顿运动定律和运动学规律建立方程求解。六、规律整合：牛顿定律在直线运动中的应用历来是高考的热点，它不仅仅涉及力学中对物体的受力分析和牛顿运动定律的应用，还常常涉及带电粒子在电场和磁场以及复合场中的运动问题。主要在以下几个方面：1、速度、位移、加速度的矢量性和速度、位移、加速度的运算公式的应用，主要运用相关公式进行运算，注意公式的选择和使用。2、匀变速直线运动中两种比例的应用和平均速度与初速度、末速度的关系。3、直线运动中的追及问题，特别注意追及问题的临界条件，常常是解题的关键，速度相等是物体恰能追上或恰不相碰、或间距最大、或最小的临界条件。4、运用牛顿第二定律和运动学公式分析解决问题，检测综合运用知识解决问题的能力，要对物体进行受力分析，进行力的合成与分解，要对物体运动规律进行分析，然后再根据牛顿第二定律，把物体受的力和运动联系起来，列方程求解。5、利用速度图象，从速度、位移的角度分析运动的物理过程，同时分析带电粒子的受力情况，继而对粒子运动的有关问题作出正确的判断。6、一般来说，带电体在复合场中的运动问题常有两类：一类是，在没有特殊说明的情况下，一般不考虑其重力；另一类是带电微粒在复合场中的运动问题，在没有特殊说明的情况下，一般要考虑其重力。当带电粒子在电场、磁场或者复合场中运动时，特别要注意分析电场和磁场的方向，再确定电场力和洛伦兹力的方向，运用平衡条件或牛顿定律建立方程求解。七、高考预测：从近年来的高考来看，年高考中，本专题可能以下列题型出现:1选择题。一般可结合“弹簧模型”、牛顿定律等知识，考查考生对加速度和牛顿第二定律的理解。3计算题。牛顿运动定律及其应用历年高考的必考内容。近年这部分内容的考查更趋向于对考生分析问题、应用知识的能力以及牛顿运动定律与运动学等知识的综合问题。可以单独考查牛顿定律的应用，如07年江苏的第15题。也可以与电磁场相结合考查，如07年广东卷的第19题、江苏卷的第16题、重庆卷第24题等等。另外，实际生活应用相结合和试题也频频出现，如06年全国卷第24题、全国卷第24题、07年全国卷的第23题、08年上海第21题、08海南第15题等等。因此09年高考本专题考查一道计算题可能性较大，分值可能在12分左右，难度0.5左右。八、专题专练：（时间90分钟 满分120分） 一、选择题（本题共10小题，每小题4分，共40分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错的或不答的得0分。）1、一辆汽车恒定的功率牵引下，在平直的公路上由静止出发，在4min的时间里行驶了1800m，在4min末汽车的速度是( )A.等于7.5m/sB.一定小于15m/sC.可能等于15m/sD.可能大于15m/s2、如图所示，有一箱装得很满的土豆，以一定的初速度在动摩擦因数为的水平面上做匀减速运动，不计其他外力及空气阻力，则中间一质量为m的土豆A受到其他土豆对它的作用力应是( ) Amg B C D3、同学们在由静止开始向上运动的电梯里，把一测量加速度的小探头固定在一个质量为1 kg的手提包上，到达某一楼层停止，采集数据并分析处理后列出下表：建立物理模型匀加速直线匀速直线匀减速直线时间段（s）2.592.5平均加速度（m/s2）0.4000.40为此同学们在计算机上画出了很多图象，请你根据上表数据和所学知识判断下列图2-20图象（设F为手提拉力，g9.8 m/s2）中正确的是（ ）4、如图2-21所示，一根轻弹簧竖直直立在水平面上，下端固定。在弹簧正上方有一个物块从高处自由下落到弹簧上端O，将弹簧压缩。当弹簧被压缩了x0时，物块的速度减小到零。从物块和弹簧接触开始到物块速度减小到零过程中，物块的加速度大小a随下降位移大小x变化的图象，可能是图2-22中的（ ）5、（08全国卷I）如图所示，一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧，其左端固定在小车上，右端与一小球相连，设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态，若忽略小球与小车间的摩擦力，则在此段时间内小车可能是( )A.向右做加速运动B.向右做减速运动C.向左做加速运动D.向左做减速运动6、物体A、B均静止在同一水平面上，其质量分别为和，与水平面间的动摩擦因数分别为和，现用水平力F分别拉物体A、B，它们的加速度a与拉力F的关系图象如图2-24所示，由图象可知（ ）A B CD7、如图2-25所示，质量为2m的物块A，与水平地面的摩擦不计，质量为m的物块B与地面的摩擦因数为，在已知水平推力F的作用下，A、B做加速运动，则A和B之间的作用力为（ ）图2-25A B C D8、一条不可伸长的轻绳跨过质量可忽略不计的定滑轮，绳的一端系一质量M=15的重物，重物静止于地面上，有一质量m=10的猴子，从绳的另一端沿绳向上爬如图8所示，不计滑轮摩擦，在重物不离开地面的条件下，猴子向上爬的最大加速度约为（ ）A、25m/s B、5m/s C、10m/s D、15 m/s9、一个小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速直线运动，第一次小孩单独从滑梯上滑下，加速度为1，第二次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触)，加速度为2，则 ( ) A1=2 Bl2 D无法判断l与2的大小图2-2710、物体由静止的传送带顶端从静止开始下滑到底端所用时间为t，若在物体下滑过程中，传送带开始顺时针转动，如图4所示，物体滑到底端所用时间t，则关于t和t的关系一定有（ ）Att B t=t Ct tD不能确定。二、实验题(本题共20分，把正确的答案填在下面的横线上，或按要求答题。）11、 某学生想了解所居住高楼内电梯运行的大致规律，他设计一个利用称体重的磅秤来进行测量和研究的方案：把磅秤平放在电梯的地板上，他站在磅秤上，请两位同学协助他观察磅秤示数的变化情况，并记录电梯运行时不同时刻磅秤的示数。 将两位同学随机记录的7个数据列表由于不知记录时刻的先后，故表格数据按从小到大的次序排列，并相应标明t1、t2t7。（记录时电梯作平稳运动表如图2-28）对实验数据进行分析研究，了解电梯的运行情况，并粗略测定电梯的加速度。 思考回答下列问题：（1）在测量时该学生所受的重力将_（填“变大”、“变小”、“不变”）（2）如果先记录到的是较小的示数，后记录到的是较大的示数，则记录时电梯相应的运动可能是 （ ） A先加速下降后减速下降 B先减速下降后匀速下降 C先匀速上升后减速上升 D先减速上升后加速上升（3）如果电梯在运行过程中经历过匀加速、匀速和匀减速三个过程，而两位同学记录的数据不知处于哪一运动阶段，则此电梯加速度的可能值为（ ） A1.0m/s2 B1.82m/s2 C2.22m/s2 D2.50m/s2 （4） 由于每部电梯运行时加速度都是设定好的，如果要知道该高楼电梯的加速度，还需要测定的物理量是_三、计算题（本题共6小题，共90分。解答时请写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。只写出最后答案的不能得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。）12、(08年海南)科研人员乘气球进行科学考察气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为990 kg气球在空中停留一段时间后，发现气球漏气而下降，及时堵住堵住时气球下降速度为1 m/s，且做匀加速运动，4 s内下降了12 m为使气球安全着陆，向舱外缓慢抛出一定的压舱物此后发现气球做匀减速运动，下降速度在5分钟内减少3 m/s若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略，重力加速度g9.89 m/s2，求抛掉的压舱物的质量13、如图2-29所示，长12 m，质量为50 kg的木板右端有一立柱，木板置于水平地面上，木板与地面间的动摩因数为0.1，质量为50 kg的人立于木板左端，木板与均静止，当人以4m/s2的加速度匀加速向右奔跑至板右端时立即抱住木柱，试求：（g取10m/s2）（1）人在奔跑过程中受到的摩擦力的大小。（2）人从开始奔跑至到达木板右端所经历的时间。（3）人抱住木柱后，木板向什么方向滑动?还能滑行多远的距离?14、(08年上海）总质量为80kg的跳伞运动员从离地500m的直升机上跳下，经过2s拉开绳索开启降落伞，如图所示是跳伞过程中的vt图，试根据图像求：（g取10m/s2）（1）t1s时运动员的加速度和所受阻力的大小。（2）估算14s内运动员下落的高度及克服阻力做的功.（3）估算运动员从飞机上跳下到着地的总时间。15、如图2-33所示，竖直放置的质量为4 m，长为L的圆管顶端塞有一