2011届高考物理第二轮 综合专题复习题14

用心 爱心 专心 1 高考综合复习高考综合复习 牛顿运动定律专题复习一牛顿运动定律牛顿运动定律专题复习一牛顿运动定律 总体感知总体感知 知识网络知识网络 考纲要求考纲要求 内容要求 牛顿运动定律 牛顿定律的应用 II 用心 爱心 专心 2 超重与失重 I 实验 验证牛顿运动定律 命题规律命题规律 从近几年的高考考点分布可以看出 本章主要考查考生能否准确理解牛顿第一定律 要求 加深理解牛顿第二定律 熟练掌握其应用 尤其是穿插的物体受力分析方法 理解牛顿第三 定律 理解超重和失重 理解掌握本专题的重点实验方法 原理等 本章考查的重点是牛顿第二定律 每年均考 而牛顿第一定律和第三定律在牛顿第二定律 的应用中得到完美体现 与斜面 轻质弹簧 圆周运动等内容综合的题目 在高考中频繁出 现 牛顿运动定律是力学的基本规律 是力学的核心知识 在整个物理学中占有非常重要的地 位 因此本章知识在以后的高考中应是命题的热点 同时还需要与实际生活 生产和科学事 件中有关问题联系 复习策略复习策略 1 应用牛顿定律解决力学问题的关键是对研究对象进行受力分析 首先是选取研究对象 有时将物体隔离 进行受力分析比较方便 有时将几个物体看成一个整体来进行研究更为简 捷 到底选用哪个物体或者是否选用整体作为研究对象 得有一定的经验和技巧 不能仅听 教师的经验之谈和总结的条文 还须自己通过做一定量的习题 在解题过程中去体验和总结 变成自己的知识和技能 对研究对象进行受力分析可以根据力的概念与力的产生条件 但更 重要的是注意结合物体的运动状态 这正是动力学的精髓 做匀加速直线运动的物体 不仅 受到的合外力一定不是零 且合外力的方向一定与物体的加速度方向相同 做曲线运动的物 体所受到的合力一定不是零 且不与运动方向相同 根据运动状态去分析判断物体的受力情 况是十分简捷而又重要的方法 2 要注意选择适当的坐标系 这样会对建立方程和求解带来方便 根据牛顿第二定律可 知 加速度是由合外力产生的 加速度的方向就是合外力的方向 因此在解决这类问题时 通常选取一个坐标轴与加速度一致的方向来建立坐标系 同时要注意根据实际情况灵活地建 立坐标系 3 要注意加速度与合外力的瞬时对应关系 在解决物体所受的力既不是恒力又无规律的 情况时 就要分析加速度与合外力的瞬时对应关系 按照时间的先后 逐次分析物体的受力 情况和合外力产生的加速度 以及引起物体运动的性质 运动状态的改变 4 要注意力的独立作用原理在解题过程中的应用 即某方向上的力或合力对应该方向的 加速度 对于正交分解力较多较麻烦时 可考虑分解加速度 不同方向的加速度分量对应不 同方向上的合力 分别列出动力学方程 可使计算量大大减少 5 要注意题目的归类整理 题目是成千上万的 但题型就相对少得多了 及时的归类整 理 可收到事半功倍的效果 用心 爱心 专心 3 第一部分第一部分 牛顿第一定律和牛顿第三定律牛顿第一定律和牛顿第三定律 知识要点梳理知识要点梳理 知识点一知识点一 牛顿第一定律牛顿第一定律 知识梳理知识梳理 一 力与物体运动的关系一 力与物体运动的关系 亚里士多德的观点 必须有力作用在物体上 物体才能运动 没有力的作用 物体就不会 运动 所以说力是维持物体运动的原因 伽利略的观点 以一定速度在水平面上运动的物体 如果没有摩擦力 物体将保持原有速 度继续运动下去 笛卡儿的观点 除非物体受到外力作用 否则物体将会永远保持其静止或匀速直线运动状 态 永远不会沿曲线运动 二 牛顿第一定律二 牛顿第一定律 1 定律内容 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 直到有外力迫使它改变这 种状态为止 2 惯性 物体保持原来的匀速直线运动状态或静止状态的性质叫做惯性一切物体都有惯 性 惯性是物体的固有性质 质量是物体惯性大小的唯一量度 3 理想实验 也叫假想实验 它是在可知的经验事实基础上采用科学的抽象思维来展开 的实验 是人们在思想上塑造的理想过程 牛顿第一定律是通过理想斜面实验得出的 它不 能由实际的实验来验证 4 几点说明 1 牛顿第一定律指出了力是改变物体运动状态的原因 为牛顿第二定律的提出作出了 准备 2 牛顿第一定律明确指出适用于一切物体 这就包括地上的物体和天上的物体 这是 人类思想史上的一次跨越 把地上的物体运动规律与天上的物体运动规律统一起来 3 牛顿第一定律不能看作牛顿第二定律的特殊情况 牛顿第一定律研究的是不受外力 的理想情况 与受合外力为零不是一回事 理想与现实是不能等同的 疑难导析疑难导析 一 对牛顿第一定律内容的理解一 对牛顿第一定律内容的理解 1 明确惯性的概念 一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态 揭示了物体所具有的一个重要属性 惯性 即物体总保持匀速直线运动状态或静止状态的性质 2 确定了力的实质 除非作用在它上面的力迫使它改变这种运动状态 实际上是对力的本质的定义 即力 用心 爱心 专心 4 是改变物体运动状态的原因 而不是维持物体运动的原因 对这一点要切实理解 同学们常 常受一些错误生活经验的误导 认为有力作用的物体 物体才能运动 其原因是没有全面正 确地对物体进行受力分析 3 定性揭示了力和运动的关系 牛顿这一定律指出了物体不受力作用时的运动规律 它描述的只是一种理想状态 而实际 中不受外力作用的物体是不存在的 当物体受外力时 但所受外力作用为零时 其作用效果 跟不受力作用时相同 因此 我们可以把理想情况 不受力作用 理解为实际情况中的 所 受合外力为零 二 对惯性的理解二 对惯性的理解 1 惯性是物体的一种固有属性 一切物体都具有惯性 2 惯性的大小和有无与物体的运动状态 受力情况均无关 不论物体处于怎样的运动状 态 惯性总是存在的 当物体静止时 它一直 想 保持这种静止状态 当物体运动时 它 一直 想 保持这一速度做匀速直线运动 3 惯性的大小只与物体的质量有关 质量大的物体惯性大 质量小的物体惯性小 在向前行驶的客车上驾驶员和乘客的身体姿势如图所示 则对客车运动情况的判 断正确的是 A 客车一定做匀加速直线运动 B 客车一定做匀速直线运动 C 客车可能是突然减速 D 客车可能是突然加速 答案 答案 C 解析 解析 从题图中可以看出 人的身体倒向车前进的方向 说明此时车突然减速 因为当车 突然减速时 脚随车减速速度减小了 但身体上部由于惯性仍然保持原来的运动状态 所以 人会向前倒 知识点二知识点二 牛顿第三定律牛顿第三定律 知识梳理知识梳理 1 1 定律内容 定律内容 两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等 方向相反 作用在同一条直线上 2 2 几点说明 几点说明 1 作用力和反作用力同时产生 同时消失 同种性质 作用在不同的物体上各产生其 用心 爱心 专心 5 效果 不会相互抵消 2 作用力和反作用力的关系与物体的运动状态无关 3 和平衡力的区别 一对平衡力是作用在同一物体上的 且力的性质可以不同 4 借助牛顿第三定律可以变换研究对象 从一个物体的受力分析讨论到另一个物体的 受力分析 疑难导析 对牛顿第三定律的理解对牛顿第三定律的理解 1 定律中的 总是 二字说明对于任何物体 在任何条件下牛顿第三定律都是成立的 2 牛顿第三定律只对相互作用的两个物体成立 因为大小相等 方向相反 作用在两个 物体上且作用在同一条直线上的两个力 不一定是作用力与反作用力 3 牛顿第三定律说明了作用力与反作用力中 若一个产生或消失 则另一个必须同时产 生或消失 否则其间的相等关系就不成立了 4 作用力与反作用力有如下说明 四同 同大小 同时存在 同性质 共线 三异 反向 异体 不同效果 三无关 与什么物体无关 与相互作用的两物体 的运动状态无关 与是否和另外的物体相互作用无关 5 牛顿第三定律的实验性 牛顿第三定律是一个实验定律 可用实验方法验证作用力与 反作用力大小是相等的 如甲 乙两队进行拔河比赛 无论胜败如何 甲 乙两队拉绳子的 力是大小相等 方向相反的 在一次学校组织的拔河比赛中甲队胜 乙队负 在分析总结会上 同学们关于胜 负的讨论有以下几种说法 正确的是 A 由于甲胜 乙负 所以甲拉乙的力大于乙拉甲的力 B 只在两队相持不动时 两队拉力才大小相等 C 不管什么情况下两队的拉力总是相等的 D 甲队获胜的原因是甲队受到地面的最大静摩擦力大于乙队受到地面的最大静摩擦力 答案 答案 CD 解析 解析 甲拉乙与乙拉甲的力是一对作用力与反作用力 任何情况下都相等 故 C 对 A B 错 若取甲 乙两队的静摩擦力 甲胜 则甲受到的最大静摩擦力大于乙队受到的最大静摩 擦力 而使乙队被拉动 故 D 正确 典型例题透析典型例题透析 类型一类型一 生活现象中的惯性问题生活现象中的惯性问题 惯性和惯性定律是同学们最易混淆的两个内容 惯性是物体的一种属性 惯性定律 即牛 用心 爱心 专心 6 顿第一定律 是物体运动的一种规律 惯性的存在是无条件的 一切物体都有惯性 其大小 由物体的质量决定 惯性定律的成立是有条件的 即物体不受外力或受外力的合力为零 1 1 一天 下着倾盆大雨 某人乘坐列车时发现 车厢的双层玻璃窗内积水了 列车 进站过程中 他发现水面的形状如图中的 思路点拨 思路点拨 本题主要考查惯性知识 当物体的运动状态发生变化时 利用惯性知识来判断 物体的运动情况 解析 解析 列车进站时刹车 速度减小 而水由于惯性仍要保持原来较大的速度 所以水向前 涌 液面形状和选项 C 一致 答案 答案 C 总结升华 总结升华 同学们对惯性的理解时常有下面的错误认识 1 认为做匀速直线运动的物体才有惯性 做变速运动的物体没有惯性 2 物体在做匀速直线运动或静止时有惯性 一旦速度改变 惯性就没有了 3 把惯性看成一种力 认为物体保持原来的运动状态是因为受到了 惯性力 4 认为物体的速度越大 物体的惯性越大等等 举一反三举一反三 变式变式 下列关于惯性的各种说法中 你认为正确的是 A 材料不同的两个物体放在地面上 用一个相同的水平力分别推它们 则难以推动的物 体惯性大 B 在完全失重的情况下 物体的惯性将消失 C 把手中的球由静止释放后 球能竖直加速下落 说明力是改变物体惯性的原因 D 抛出去的标枪 手榴弹等是靠惯性向远处运动的 答案 答案 D 解析 解析 质量是物体惯性大小的唯一量度 故 A B 均错误 球由静止自由下落 说明力是 改变物体运动状态的原因 C 错 D 正确 类型二类型二 牛顿第一定律的理解牛顿第一定律的理解 牛顿第一定律揭示了运动和力的关系 它说明了力不是维持物体运动状态的原因 而是改 变物体运动状态的原因 并指出一切物体都具有惯性 即保持物体原来静止状态或匀速直线 用心 爱心 专心 7 运动状态不变的特性 牛顿第一定律的内容包含两层含义 说明了物体所处的两种状态 保 持的状态和变化的状态 与物体受力的关系 即 1 不受力或所受外力之和为零 则物体 处于平衡状态 运动状态不变 2 物体受到外力且外力之和不为零 则物体处于变化的 状态 运动状态一定发生改变 2 2 关于牛顿第一定律有以下说法 正确的是 牛顿第一定律是由理想实验得出的定律 牛顿第一定律说明力是改变物体运动状态的 原因 惯性定律与惯性的实质是相同的 物体的运动不需要力来维持 A B C D 解析 解析 牛顿第一定律反映的是物体在不受力的情况下所遵循的运动规律 但是自然界中不 受力的物体是不存在的 因此它是理想条件下的运动定律 不是实验定律 它来源于大量的 真实的科学实验 但不能用真实实验来验证 所以 是正确的 由牛顿第一定律可知 物体 的运动不需要力来维持 力的本质是使物体发生形变的原因 是改变物体运动状态的原因 是使物体产生加速度的原因 所以 和 都是正确的 惯性是物体保持原来的静止状态或者 匀速直线运动状态不改变的一种性质 惯性定律 即牛顿第一定律 则是反映物体在一定条 件下的运动规律 因此选项 是错误的 故 三种说法是正确的 答案 答案 D 总结升华 总结升华 惯性是物体的固有属性 与物体的运动情况及受力情况无关 质量是惯性大小 的唯一量度 有的同学总认为 惯性与物体的运动速度有关 速度大 惯性越大 速度小 惯性就小 理由是物体运动速度大 不容易停下来 速度小 容易停下来 产生这种错误 认识的原因是把 惯性大小表示运动状态改变的难易程度 理解成惯性大小是把物体从运 动变为静止的难身程度 事实上 在受到了相同阻力的情况下 速度 大小 不同质量相同 的物体 在相同的时间内速度的减小量是相同的 这就说明质量相同的物体 它们改变运动 状态的难易程度是相同的 所以它们的惯性是相同的 与它们的速度无关 举一反三举一反三 变式变式 关于物体的运动 下列说法中正确的是 A 运动速度大的物体 不能很快停下来 是因为速度大时 惯性也大 B 静止的火车启动时 速度变化慢 是因为静止的火车惯性大 C 乒乓球可以快速抽杀 是因为乒乓球惯性小的缘故 D 物体受到的外力大 则惯性小 受到的外力小 则惯性就大 答案 答案 C 用心 爱心 专心 8 解析 解析 因为一切物体都具有惯性 惯性是物体的固有属性 惯性仅由物体的质量大小决定 与外界因素 受力与否 受力的大小与多少 运动状态以及所处环境 无关 故 D 错 运动 速度大的物体不能很快停下来 是因为从较大的速度变为静止 速度的改变量很大 需要较 长的时间 并非速度大 惯性大 故 A 错 静止的火车启动时 速度变化缓慢 是因为火车 质量大 惯性大 而不是因为静止物体惯性大 故 B 错 乒乓球可以很快抽杀 是因为其质 量很小 惯性小 在相同外力作用下运动状态容易改变 故 C 正确 类型三类型三 作用力 反作用力和一对平衡力的区别作用力 反作用力和一对平衡力的区别 1 作用力与反作用力的关系与物体所处运动状态无关 与相互作用的物体被作用的效果 也无关 如 以卵击石 鸡蛋 粉身碎骨 而石头却 安然无恙 但鸡蛋与石头之间 的相互作用力依然是等大反向的 很容易误认为石头对鸡蛋的作用力大于鸡蛋对石头的 作用力 2 作用力和反作用力与一对平衡力的联系和区别 1 联系 都是大小相等 方向相反 作用在一条直线上 2 区别 作用力和反作用力都是同种性质的力 而一对平衡力不一定是同种性质的力 作用力和反作用力总是同时产生 同时消失 而一对平衡力不具有同时性 作用力和反作用力分别作用在两个不同的物体上 而一对平衡力作用在同一物体上 作用力和反作用力可以处于任何运动状态 而一对平衡力的相关物体一定处于平衡 状态 3 3 如图所示 物体 A 放在水平桌面上 被水平细绳拉着处于静止状态 则 A 绳子对 A 的拉力小于 A 受的静摩擦力 B A 受的重力和桌面对 A 的支持力是一对作用力和反作用力 C A 对桌面的压力和桌面对 A 的支持力总是平衡的 D A 对桌面的摩擦力的方向是水平向右的 解析 解析 A 物体处于平衡状态 故所受拉力等于所受的静摩擦力 方向相反 A 错 D 正确 A 对桌面的压力和桌面对 A 的支持力是一对相互作用力 故 B C 均错误 答案 答案 D 总结升华 总结升华 判断一对力是否是作用力和反作用力 主要从两方面入手 1 看作用点 作用力与反作用力应作用在两个物体上 2 看产生原因 作用力和反作用力是由于相互作用而产生的 3 作用力与反作用力具有相互性和异体性 与物体运动状态无关 而平衡力具有同体 用心 爱心 专心 9 性 是指物体在某方向上处于平衡状态时 该方向才会有平衡力 举一反三举一反三 变式变式 如图所示 用水平外力 F 将木块压在竖直墙面上而保持静止状态 下列说法中正 确的是 A 木块重力与墙对木块的静摩擦力平衡 B 木块重力与墙对木块的静摩擦力是一对作用力与反作用力 C 水平力 F 与墙对木块的正压力是一对作用力与反作用力 D 木块对墙的压力的反作用力与水平力 F 是一对平衡力 答案 答案 AD 解析 解析 对物体进行受力分析 如图所示 物体处于平衡状态 由平衡力和作用力与反作用 力的定义可判断出 A D 正确 第二部分第二部分 牛顿第二定律牛顿第二定律 知识要点梳理知识要点梳理 知识点一知识点一 牛顿第二定律牛顿第二定律 知识梳理知识梳理 一 牛顿第二定律一 牛顿第二定律 1 牛顿第二定律内容 物体运动的加速度与所受的合外力处边成正比 与物体的质量成 反比 加速度的方向与合外力相同 2 牛顿第二定律的比例式为 表达式为 3 力的单位是牛 N 1 N 力的物理意义是使质量为 m 1kg 的物体产生的加速 度的力 4 几点说明 1 瞬时性 牛顿第二定律是力的瞬时作用规律 力是加速度产生的根本原因 加速度 与力同时存在 同时变化 同时消失 2 矢量性 是一个矢量方程 加速度 a 与力 F 方向相同 3 独立性 物体受到几个力的作用 一个力产生的加速度只与此力有关 与其他力无 关 4 同体性 指作用于物体上的力使该物体产生加速度 二 整体法与隔离法二 整体法与隔离法 1 连接体 由两个或两个以上的物体组成的物体系统称为连接体 用心 爱心 专心 10 2 隔离体 把某个物体从系统中单独 隔离 出来 作为研究对象进行分析的方法叫做 隔离法 称为 隔离审查对象 3 整体法 把相互作用的多个物体视为一个系统 整体进行分析研究的方法称为整体法 三 正交分解法与牛顿第二定律的结合应用三 正交分解法与牛顿第二定律的结合应用 当物体受到两个以上的力作用而产生加速度时 常用正交分解法解题 多数情况下是把力 正交分解在加速度方向和垂直加速度方向上 有 沿加速度方向 垂直于加速度方向 特殊情况下分解加速度比分解力更简单 应用步骤一般为 确定研究对象 分析研究对象的受力情况并画出受力图 建立直角坐标系 把力或 加速度分解在 x 轴和 y 轴上 分别沿 x 轴方向和 y 轴方向应用牛顿第二定律列出方程 统一单位 计算数值 四 用牛顿运动定律解题的一般步骤四 用牛顿运动定律解题的一般步骤 1 审题 明确题意 清楚物理过程 2 选取研究对象 可以是一个物体 也可以是几个物体组成的系统 3 运用隔离法对研究对象进行受力分析 画出受力示意图 4 建立坐标系 一般情况下可选择物体运动方向或加速度方向为正方向 5 根据牛顿运动定律 运动学公式 题目所给的条件列方程 6 解方程 对结果进行分析 检验或讨论 疑难导析疑难导析 一 对牛顿第二定律的理解一 对牛顿第二定律的理解 牛顿第二定律是动力学的核心内容 在中学物理中有非常重要的地位 为了深刻理解牛顿 第二定律 要从不同的角度 多层次 系统化地揭示其丰富的物理内涵 概括地讲 牛顿第 二定律有 四同 一相对 的特点 四同 即同一单位制 同体 同时 同向 一相 对 即运动相对一定的参考系 同单位制 统一国际单位制 F 的单位用牛 N m 的单位用千克 kg a 的单位用 米 秒 采用同一单位制的单位时 中的比例系数 k 为 1 牛顿第二定律的表达式 才成立 用心 爱心 专心 11 同体性 F m a 三者都针对同一物体 其中 F 是该物体所受的外力 m 是该物体的 质量 a 是在 F 作用下该物体的加速度 同时性 F 与 a 是瞬时对应的 它们同时存在 同时变化 同时消失 物体在每一时 刻的瞬时加速度都是与那一时刻所受的合外力成正比的 恒力产生恒定的加速 度 变力产生变化的加速度 某一方向上合外力不为零 就在这一方向上产生 加速度 加速度的方向与运动方向无关 同向性 F 与 a 的方向永远是一致的 也就是说合外力的方向决定了物体加速度的方 向 加速度的方向反映了物体所受合外力的方向 相对性 在牛顿第二定律中 加速度 a 与参考系的选取有关 必须选取相对于地球保 持静止或做匀速直线运动的物体作为参考系 即所选参考系必须是惯性系 不然 牛顿第二定律是不成立的 通常选地球为参考系 二 关于连接体问题的求解方法二 关于连接体问题的求解方法 1 概念 所谓连接体问题 是指运动过程中几个物体或上下叠放在一起 或前后挤压在 一起 或由间接的场力 如万有引力 电场力 磁场力 作用在一起 或通过细绳 轻 杆 轻弹簧连在一起的物体组 2 思维方法 求解此类问题时 可以整体研究也可隔离分析 把系统内的所有物体看成 一个整体 这个整体的质量等于各物体的质量之和 即 当整体受到 的外力 F 已知时 可用牛顿第二定律求出整体的加速度 这种处理问题的思维方法叫 做整体法 求解物体间的相互作用时 常把某个物体从系统中 隔离 出来 作为研究对象 分析受 力情况 依据牛顿第二定律列方程 如果问题较复杂 涉及未知量较多 只 隔离 一个物 体不够 还必须再 隔离 第二个物体 第三个物体等 总的原则是所列方程数与未知量个 数相等就可以了 这种处理连接体问题的思维方法叫做隔离法 处理连接体问题通常是整体法与隔离法配合使用 作为连接体的整体 一般都是运动整体 的加速度相同 可以由整体求解出加速度 然后应用于隔离后的每一部分 或者由隔离后的 部分求解出加速度然后应用于整体 处理连接体问题的关键是整体法与隔离法的配合 使用 隔离法和整体法是互相依存 互相补充的 两种方法互相配合交替使用 常能 更有效地解决有关连接体问题 如图所示 质量为和的两个物体用细线相连 在大小恒定的拉力 F 作用下 先沿水平面 再沿斜面 最后竖直向上运动 在三个阶段的运动中 线上张力的大 小 A 由大变小 B 由小变大 C 始终不变 D 由大变小再变大 用心 爱心 专心 12 答案 答案 C 解析 解析 求细线的张力 选受力少的物体为研究对象较好 此外还必须知道物体的加速度 求加速度 选 这个整体为研究对象较 好 在水平面上时 联立 解得 在斜面上时 联立 解得 同理可得竖直向上运动时 细线的张力 所以 C 选项正确 知识点二知识点二 力学单位制力学单位制 知识梳理知识梳理 1 1 基本物理量与基本单位 基本物理量与基本单位 力学中的基本物理量共有三个 分别是质量 时间 长度 其单位分别是千克 秒 米 其表示的符号分别是 kg s m 2 2 测量三个力学基本物理量的仪器 测量三个力学基本物理量的仪器 测量三个力学基本物理量的仪器分别是天平 停表 直尺 3 3 单位制与国际单位制 单位制与国际单位制 由规定了的基本物理量 依据物理规律与公式推导出的物理量的单位叫导出单位 这样的 物理量叫做导出物理量 4 4 单位制由基本单位和导出单位共同组成 单位制由基本单位和导出单位共同组成 国际单位制是一种国际通用 包括一切计量领域的单位制 疑难导析疑难导析 1 1 基本单位 基本单位 用心 爱心 专心 13 在物理学中 以质量 长度 时间 电流 热力学温度 发光强度 物质的量共七个物理 量作为基本物理量 以它们的单位千克 kg 米 m 秒 s 安培 A 开尔文 K 坎德拉 cd 摩尔 mol 为基本单位 2 2 基本单位的选定原则 基本单位的选定原则 1 基本单位必须具有较高的精确度 并且具有长期的稳定性与重复性 2 必须满足由最少的基本单位构成最多的导出单位 3 必须具备相互的独立性 在力学单位制中选取米 千克 秒作为基本单位 其原因在于 米 是一个空间概念 千克 是一个表述质量的单位 而 秒 是一个时间概念 三者各自独立 不可替代 3 3 单位制在物理学中的应用 单位制在物理学中的应用 单位制的建立在物理运算中非常重要 规定了单位制就可以省去计算过程中繁杂的单位 计算和书写 而在计算过程中无须再把所有物理量的单位一一写出 只需在式子末尾写出 所求物理量的单位即可 从而简化计算过程 当然 必须统一选用国际单位制 关于力学单位制 下列说法正确的是 A kg m s N 是导出单位 B kg m s 是基本单位 C 在国际单位制中 质量的单位可以是 kg 也可以是 g D 只有在国际单位制中 牛顿第二定律的表达式才是 答案 答案 BD 解析 解析 所谓导出单位 是利用物理公式和基本单位推导出来的 力学中的基本单位只有三 个 即 kg m s 其他单位都是由这三个基本单位衍生 推导 出来的 如 牛顿 N 是导出单位 即 1 N 1 kg m s 所以题中 A 项错误 B 项正确 在国际单位制中 质量的单位只能是 kg C 项错误 在牛顿第二定律的表达式中 k 1 只有在所有物理量都采用国际单位制时才 能成立 D 项正确 典型例题透析典型例题透析 类型一类型一 力 加速度 速度的关系力 加速度 速度的关系 合外力和加速度之间的关系是瞬时关系 但速度和加速度不是瞬时关系 同时要注意是加 速还是减速只取决于加速度与速度的方向 加速度与速度同向时 速度增加 加速度与速度 反向时 速度减小 1 1 如图所示 自由下落的小球下落一段时间后 与弹簧接触 从它接触弹簧开始 到弹簧被压缩到最短的过程中 即弹簧上端位置 AOB 且弹簧被压缩到 O 位置时小球 所受弹力等于重力 则小球速度最大时弹簧上端位于 A A 位置 用心 爱心 专心 14 B B 位置 C O 位置 D OB 之间某一位置 解析 解析 小球的运动过程是 小球由高处下落 与弹簧接触时 小球有了一定速度 弹簧被 压缩 小球受两个力作用 重力竖直向下 弹力竖直向上 开始弹簧形变不大 弹力小于重 力 合力方向仍向下 小球速度继续增大 当小球把弹簧压缩到 O 点时 重力等于弹力 小 球加速度为零 但速度不为零 且达到最大 以后小球继续向下运动 弹簧的弹力大于 小球重力 小球所受合力方向向上 加速度方向也向上 与小球速度方向相反 所以小 球速度开始减小 小球反方向加速度越来越大 而速度越来越小 当弹簧被压缩到 B 点 时 小球速度减为零 所以小球从 AO 是做加速度逐渐变小的加速运动 从 OB 是 做加速度逐渐增大的减速运动 所以选 C 答案 答案 C 总结升华 总结升华 本题关键是分析小球的受力情况 进而分析合力的变化情况 根据牛顿第二定 律 物体速度的变化由合外力的变化确定 而物体做加速或减速运动 应根据加速度与速度 同向还是反向来确定 分析物体某一运动过程 往往可把它分为多个子过程 中间也往往存在一个转折点 把一 个过程分成多个子过程并分析是否存在转折点 是一种很重要的科学分析习惯 举一反三举一反三 变式变式 如图所示 一轻质弹簧一端系在墙上的 D 点 自由伸长到 B 点 今用一小物体 m 把弹簧压缩到 A 点 然后释放 小物体能运动到 C 点静止 物体与水平地面间的动摩擦因数 恒定 试判断下列说法正确的是 A 物体从 A 到 B 速度越来越大 从 B 到 C 速度越来越小 B 物体从 A 到 B 速度越来越小 从 B 到 C 加速度不变 C 物体从 A 到 B 先加速后减速 从 B 到 C 一直减速运动 D 物体在 B 点受合外力为零 答案 答案 C 解析 解析 因为速度变大或变小取决于速度方向与加速度方向的关系 当 a 与同向时 变 大 当 a 与反向时 变小 而加速度由合力决定 所以要分析 a 的大小变化 必 须先分析物体受到的合力的变化 物体在 A 点时受两个力作用 向右的弹力和向左的摩擦力 合力 物 体从 AB 过程 弹力由大于减至零 所以开始一段合力向右 中途有一点合力为零 然后合力向左 而一直向右 故先做加速度越来越小的加速运动 在 A 到 B 中途有一点加 速度为零 速度达最大 接着做加速度越来越大的减速运动 物体从 BC 过程 为恒力 向左 所以继续做加速度不变的匀减速运动 类型二类型二 牛顿运动定律分析瞬时加速度问题牛顿运动定律分析瞬时加速度问题 分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是分析瞬时前后的受力情况及运动状态 再由牛 顿第二定律求出瞬时加速度 此类问题应注意两种基本模型的建立 1 刚性绳 或接触面 不发生明显形变就能产生弹力 当剪断 或脱离物体 后 其 用心 爱心 专心 15 产生的弹力立即消失 不需要时间一般题目中所给细线或接触面若不加特殊说明 均可按此 模型处理 2 弹性绳 或弹簧 其特点是形变量大 形变恢复需要较长时间 在瞬时问题中 其 弹力的大小往往可以看成没来得及发生变化 做变加速运动的物体 加速度时刻在变化 大 小变化或方向变化或大小 方向均变化 某时刻的加速度叫瞬时加速度 由牛顿第二定律 知 加速度是由合外力决定的 即有什么样的合外力就有什么样的加速度与之对应 这就是 牛顿第二定律的瞬时性 当合外力恒定时 加速度也恒定 合外力随时间变化时 加速度也 随时间改变 且瞬时力决定瞬时加速度 可见确定瞬时加速度的关键是正确分析瞬时作用力 2 2 如图甲所示 一质量为 m 的物体系于长度分别为 的两根细线上 的一端 悬挂在天花板上 与竖直方向夹角为 水平拉直 物体处于平衡状态 现将线剪断 求剪断瞬时物体的加速度 1 下面是某同学对该题的一种解法 解 设线上拉力为 线上拉力为 重力为 mg 物体在三力作用下平衡 剪断线的瞬间 突然消失 物体即在反方向获得加速度 因为 所以加速度 方向在反方向 你认为这个结果正确吗 请对该解法作出评价并说明理由 2 若将图甲中的细线改为长度相同 质量不计的轻弹簧 如图乙所示 其他条件不变 求解的步骤和结果与 1 完全相同 即 你认为这个结果正确吗 请说明理由 思路点拨 思路点拨 本题主要考查弹力变化和牛顿第二定律的应用 物体的加速度与物体所受的合 外力是瞬时对应关系 当剪断的瞬间 判断线和弹簧的弹力是否变化 从而求解加速度 的大小和方向 解析 解析 1 结果不正确 因为被剪断的瞬间 上张力的大小发生了突变 此瞬间小球受力如 图所示 此瞬间沿线方向的合外力为零 即 小球所受合外力 用心 爱心 专心 16 根据牛顿第二定律 小球加速度 a 则 方向与合外力方向相同 如图所示 2 结果正确 因为被剪断的瞬间 弹簧的长度不能发生突变 的大小和方向都 不变 总结升华 总结升华 解题时要注意力的瞬时性 绳的拉力可以突变 而弹簧的弹力不能突变 另外 要注意力的变化对应物体运动情景的改变 举一反三举一反三 变式变式 A B 两小球的质量分别为 m 和 2m 用轻质弹簧相连 并用细绳悬挂起来 如图 a 所示 1 在用火将细线烧断的瞬间 A B 球的加速度各多大 方向如何 2 若 A B 球用细线相连 按图 b 所示方法 用轻质弹簧把 A B 球悬挂起来 在 用火烧断连接两球的细线瞬间 A B 球的瞬时加速度各多大 方向如何 解析 解析 1 A B 球用轻质弹簧相连 按图 a 悬挂时 A B 球的受力情况如图 a 细线 被火烧断的瞬间 A B 球所受重力没有变 弹簧对 A B 球的拉力 由于弹簧的形 变未变 也没有变 变化的只是细线对 A 球的拉力 F 3mg 消失 故 A B 球的瞬时加速度 竖直向下 2 A B 球用细线相连 按图 b 悬挂时 A B 球的受力情况如图 b 连接 A B 球的细线被烧断的瞬间 细线作用于 A B 球的拉力 突然消失 其他力未变 故 A B 球的瞬时加速度分别为 竖直向上 竖直向下 用心 爱心 专心 17 类型三类型三 整体法和隔离法在牛顿第二定律中的应用整体法和隔离法在牛顿第二定律中的应用 在连接体问题中 如果不要求知道各个运动物体之间的相互作用力 并且各个物体具有大 小和方向都相同的加速度 就可以把它们看成一个整体 当成一个质点 分析受到的外力 和运动情况 应用牛顿第二定律求出加速度 或其他未知量 如果需要知道物体之间的相 互作用力 就需要把物体从系统中隔离出来 分析物体的受力情况和运动情况 并分别应用 牛顿第二定律列出方程 隔离法和整体法是互相依存 互相补充的 两种方法互相配合交替 应用 常能更有效地解决有关连接体的问题 若系统内有几个物体 这几个物体的质量分别为加速度分别为 这个系统的合外力为 则这个系统的牛顿第二定律的表达式为 其正交分解表达式为 若一个系统内各物体的加速度相同 而又不需要求系统内物体间的相互作用力时 对系统 整体列式子 可减小未知的内力 简化数学运算 3 3 在水平推力 的作用下 一辆质量为 M 倾角为的斜面小车从静止开始 沿水平地面运动 车上有一个质量为 m 的滑块 其受力及