人教版高中物理一轮复习试题：第三章.docx

考点内容要求考纲解读牛顿运动定律及其应用1.从近几年的高考考点分布知道，本章主要考查考生能否准确理解牛顿运动定律的意义，能否熟练应用牛顿第二定律、牛顿第三定律和受力分析解决运动和力的问题；理解超重和失重现象，掌握牛顿第二定律的验证方法和原理2高考命题中有关本章内容的题型有选择题、计算题高考试题往往综合牛顿运动定律和运动学规律进行考查，考题中注重与电场、磁场的渗透，并常常与生活、科技、工农业生产等实际问题相联系3本章涵盖中学物理的基本规律和核心知识，在整个物理学中占有非常重要的地位，仍将为高考命题的重点和热点，考查和要求的程度往往层次较高.超重与失重实验：验证牛顿运动定律第1课时牛顿第一定律牛顿第三定律考纲解读1.理解牛顿第一定律的内容和惯性，会分析实际问题.2.理解牛顿第三定律的内容，会区分相互作用力和平衡力考点一牛顿第一定律的理解与应用1内容一切物体总保持匀速直线运动状态或静止状态，除非作用在它上面的力迫使它改变这种状态2意义(1)指出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因，即力是产生加速度的原因(2)指出了一切物体都有惯性，因此牛顿第一定律又称为惯性定律(3)牛顿第一定律描述的只是一种理想状态，而实际中不受力作用的物体是不存在的，当物体受外力但所受合力为零时，其运动效果跟不受外力作用时相同，物体将保持静止或匀速直线运动状态3惯性(1)定义：物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质(2)量度：质量是物体惯性大小的唯一量度，质量大的物体惯性大，质量小的物体惯性小(3)普遍性：惯性是物体的固有属性，一切物体都有惯性，与物体的运动情况和受力情况无关例1伽利略根据小球在斜面上运动的实验和理想实验，提出了惯性的概念，从而奠定了牛顿力学的基础早期物理学家关于惯性有下列说法，其中正确的是()A物体抵抗运动状态变化的性质是惯性B没有力的作用，物体只能处于静止状态C行星在圆周轨道上保持匀速率运动的性质是惯性D运动物体如果没有受到力的作用，将继续以同一速度沿同一直线运动解析物体的惯性是指物体本身要保持原来运动状态不变的性质，或者说是指物体抵抗运动状态变化的性质，选项A正确；没有力的作用，物体将保持静止状态或匀速直线运动状态，选项B错误；行星在圆周轨道上做匀速圆周运动，而惯性是指物体保持静止或匀速直线运动的状态，选项C错误；运动物体如果没有受到力的作用，根据牛顿第一定律可知，物体将继续以同一速度沿同一直线一直运动下去，选项D正确答案AD变式题组1对运动和力的关系的理解下列对运动的认识不正确的是()A亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就静止B伽利略认为如果完全排除空气的阻力，所有的物体将下落得同样快C牛顿认为力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因D伽利略根据理想实验推出，若没有摩擦，在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去答案A解析对于力和运动的关系，亚里士多德认为必须有力作用在物体上，物体才能运动，没有力的作用，物体就要静止下来，即力是产生和维持物体运动的原因，这种观点错误，A项说法错误；伽利略通过斜面实验分析并推理，如果完全排除空气的阻力，所有的物体将下落得同样快，B项说法正确；牛顿第一定律指出力不是维持物体速度的原因，而是改变物体速度的原因，C项说法正确；伽利略根据理想实验，并通过科学推理，若没有摩擦，在水平面上运动的物体将保持其速度继续运动下去，D项说法正确2对牛顿第一定律和惯性的理解下列关于牛顿第一定律以及惯性概念的说法中，正确的是()A牛顿第一定律说明，只有不受外力的物体才保持匀速直线运动状态或静止状态B物体运动状态发生变化则物体一定受到力的作用C惯性定律与惯性的实质是相同的D物体的运动不需要力来维持，但物体的运动速度越大时其惯性也越大答案B解析当物体所受的合力为零时，物体也可以处于匀速直线运动状态或静止状态，故A项错误由牛顿第一定律可知，力是改变物体运动状态的原因，故B项正确惯性是物体保持原有运动状态不变的一种性质，惯性定律(即牛顿第一定律)则反映物体在一定条件下的运动规律，C项错误虽然物体运动不需要力来维持，但物体的惯性与运动速度大小无关，D项错误3对惯性的理解一列以速度v匀速行驶的列车内有一水平桌面，桌面上A处有一相对桌面静止的小球由于列车运动状态的改变，车厢中的旅客发现小球沿如图(俯视图)中的虚线从A点运动到B点，则说明列车是减速且在向南拐弯的图是()答案A解析由于列车原来做匀速运动，小球和列车保持相对静止，现在列车要减速，由于惯性小球必向前运动，C、D错；又因列车要向南拐弯，由做曲线运动的条件知列车要受到向南的力的作用，即桌子受到向南的力的作用，所以小球相对桌面向北运动，A对，B错考点二牛顿第三定律的理解与应用1牛顿第三定律的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作用力与反作用力的“三同、三异、三无关”(1)“三同”：大小相同；性质相同；变化情况相同(2)“三异”：方向不同；受力物体不同；产生的效果不同(3)“三无关”：与物体的种类无关；与物体的运动状态无关；与物体是否和其他物体存在相互作用无关3相互作用力与平衡力的比较对应名称比较内容作用力和反作用力一对平衡力不同点作用在两个相互作用的物体上作用在同一物体上同时产生、同时消失不一定同时产生、同时消失两力作用效果不可抵消，不可叠加，不可求合力两力作用效果可相互抵消，可叠加，可求合力，合力为零一定是同性质的力性质不一定相同相同点大小相等、方向相反、作用在同一条直线上例2粗糙的水平地面上有一只木箱，现用一水平拉力拉木箱匀速前进，则()A拉力与地面对木箱的摩擦力是一对作用力与反作用力B木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对平衡力C木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力D木箱对地面的压力与木箱受到的重力是一对平衡力解析拉力与地面对木箱的摩擦力作用在同一个物体上，是一对平衡力，A错木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力分别作用在地面和木箱上，作用在两个物体上，不是一对平衡力，B错木箱对地面的压力与地面对木箱的支持力是一对作用力与反作用力，C对木箱对地面的压力与木箱受到的重力方向相同，作用在两个物体上，不是一对平衡力，D错答案C变式题组4相互作用力与二力平衡的区别一物体静止于斜面上，如图1所示，则下列说法正确的是()图1A物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力是一对平衡力B物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C物体所受的重力和斜面对物体的作用力是一对作用力和反作用力D物体所受的重力可以分解为沿斜面向下的力和对斜面的压力答案B解析根据作用力和反作用力及平衡力的特点可知物体对斜面的压力和斜面对物体的支持力及物体对斜面的摩擦力和斜面对物体的摩擦力，分别作用在斜面和物体上，因此它们是两对作用力和反作用力，故A错，B对物体所受的重力是地球施加的，它的反作用力应作用在地球上，由此可知C错对重力分解，其分力也是作用在物体上的，不可能分解为对斜面的压力，D错5相互作用力与平衡力的区别如图2所示，有两个穿着溜冰鞋的人站在冰面上，当其中一个人A从背后轻轻推另一个人B时，两个人都会向相反方向运动，这是因为A推B时()图2AA与B之间有相互作用力BA对B的作用在先，B对A的作用在后CB对A的作用力小于A对B的作用力DA对B的作用力和B对A的作用力是一对平衡力答案A解析A推B时A与B之间有相互作用力，作用力与反作用力同时产生，大小相等，分别作用在不同的物体上，选项A正确，B、C、D错误应用牛顿第三定律应注意的三个问题(1)定律中的“总是”说明对于任何物体，在任何情况下牛顿第三定律都是成立的(2)作用力与反作用力虽然等大反向，但因所作用的物体不同，所产生的效果(运动效果或形变效果)往往不同(3)作用力与反作用力只能是一对物体间的相互作用力，不能牵扯第三个物体应用牛顿第三定律转移研究对象考点三“转移研究对象法”在受力分析中的应用作用力与反作用力，二者一定等大反向，分别作用在两个物体上当待求的某个力不容易求时，可先求它的反作用力，再反过来求待求力如求压力时，可先求支持力在许多问题中，摩擦力的求解亦是如此例3一个箱子放在水平地面上，箱内有一固定的竖直杆，在杆上套着一个环，箱与杆的总质量为M，环的质量为m，如图3所示，已知环沿杆匀加速下滑时，环与杆间的摩擦力大小为Ff，则此时箱对地面的压力大小为多少？图3解析环在竖直方向上受力情况如图甲所示，其受重力mg和杆对它竖直向上的摩擦力Ff，根据牛顿第三定律，环应对杆有一个竖直向下的摩擦力Ff.故箱子在竖直方向上受力情况如图乙所示，其受重力Mg、地面对它的支持力FN及环对它的摩擦力Ff.由于箱子处于平衡状态，可得：FNFfMgFfMg.根据牛顿第三定律可知，箱子对地面的压力大小等于地面对箱子的弹力大小，则FNFNFfMg答案FfMg递进题组6转移研究对象法的应用用手托着一块砖，开始静止不动，当手突然向上加速运动时，砖对手的压力()A一定小于手对砖的支持力B一定等于手对砖的支持力C一定大于手对砖的支持力D一定大于砖的重力答案BD解析由牛顿第三定律知砖对手的压力与手对砖的支持力是作用力和反作用力，二者等大反向，B项对对砖受力分析，则FNmgma，FNmg，由牛顿第三定律知砖对手的压力一定大于砖的重力，D项对7转移研究对象法的应用如图4所示为杂技“顶竿”表演，一人站在地上，肩上扛一质量为M的竖直竹竿，当竿上一质量为m的人以加速度a加速下滑时，竿对“底人”的压力大小为()图4A(Mm)gB(Mm)gmaC(Mm)gmaD(Mm)g答案B解析对竿上的人受力分析：其受重力mg、摩擦力Ff，且有mgFfma，竿对人有摩擦力，人对竿也有反作用力摩擦力，且大小相等，方向相反，对竿受力分析：其受重力Mg、摩擦力Ff(FfFf)，方向向下、支持力FN，且有MgFfFN，又因为竿对“底人”的压力和“底人”对竿的支持力是一对作用力与反作用力，由牛顿第三定律得FNFN(Mm)gma，B项正确8转移研究对象法的应用建筑工人用如图5所示的定滑轮装置运送建筑材料质量为70kg的工人站在地面上，通过定滑轮将20kg的建筑材料以0.5m/s2的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地面的压力大小为(g取10 m/s2)()图5A510NB490NC890ND910N答案B解析设人对绳子的拉力大小为F，对建筑材料m应用牛顿第二定律得Fmgma.由牛顿第三定律可知，绳子对人向上的拉力F与人对绳子的拉力F等大反向，设地面对人的支持力为FN，对人应用平衡条件可得：FFNMg，可解得FNMgmgma490N由牛顿第三定律可知，人对地面的压力大小与地面对人的支持力大小相等，故人对地面的压力大小为490N，B正确高考模拟明确考向1(2014北京19)伽利略创造的把实验、假设和逻辑推理相结合的科学方法，有力地促进了人类科学认识的发展利用如图6所示的装置做如下实验：小球从左侧斜面上的O点由静止释放后沿斜面向下运动，并沿右侧斜面上升斜面上先后铺垫三种粗糙程度逐渐降低的材料时，小球沿右侧斜面上升到的最高位置依次为1、2、3.根据三次实验结果的对比，可以得到的最直接的结论是()图6A如果斜面光滑，小球将上升到与O点等高的位置B如果小球不受力，它将一直保持匀速运动或静止状态C如果小球受到力的作用，它的运动状态将发生改变D小球受到的力一定时，质量越大，它的加速度越小答案A解析根据题意，铺垫材料粗糙程度降低时，小球上升的最高位置升高，当斜面绝对光滑时，小球在斜面上没有能量损失，因此可以上升到与O点等高的位置，而B、C、D三个选项，从题目不能直接得出，所以，选项A正确2(2013山东14)伽利略开创了实验研究和逻辑推理相结合探索自然规律的科学方法，利用这种方法伽利略发现的规律有()A力不是维持物体运动的原因B物体之间普遍存在相互吸引力C忽略空气阻力，重物与轻物下落得同样快D物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反答案AC解析伽利略利用理想斜面实验得出力不是维持物体运动的原因，而是改变物体运动状态的原因伽利略利用实验和归谬法得到在忽略空气阻力的情况下，轻的物体和重的物体下落的同样快故选项A、C正确3(2013海南7)科学家关于物体运动的研究对树立正确的自然观具有重要作用下列说法符合历史事实的是()A亚里士多德认为，必须有力作用在物体上，物体的运动状态才会改变B伽利略通过“理想实验”得出结论：一旦物体具有一定速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去C笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向D牛顿认为，物体具有保持原来匀速直线运动状态或静止状态的性质答案BCD解析亚里士多德认为物体的运动需要力来维持，A错误；伽利略通过“理想实验”得出：一旦物体具有某一速度，如果它不受力，它将以这一速度永远运动下去，B正确；笛卡儿指出：如果运动中的物体没有受到力的作用，它将继续以同一速度沿同一直线运动，既不停下来也不偏离原来的方向，C正确；由牛顿第一定律知，D正确4根据牛顿运动定律，以下选项中说法正确的是()A人只有在静止的车厢内，竖直向上高高跳起后，才会落在车厢的原来位置B人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方C人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方D人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的后方答案C解析人在沿直线匀速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，由于惯性，人在水平方向上仍然具有和车厢一样的速度，且在水平方向上不受力，即跳起后，人在水平方向上与车厢同步运动，所以，人仍然落在车厢的原来位置，A、B都错人在沿直线加速前进的车厢内，竖直向上跳起后，人在水平方向上只具有车厢当时的瞬时速度v0，但是由于车厢加速前进，所以，人将落在起跳点的后方，C正确同理可分析，当人在沿直线减速前进的车厢内，竖直向上高高跳起后，将落在起跳点的前方，D错5双人滑冰比赛表演刚开始时两人静止不动，随着优美的音乐响起再相互猛推一下之后他们分别向相反方向运动假定两人与冰面间的动摩擦因数相同已知甲在冰上滑行的距离比乙远，这是由于()A在推的过程中，甲推乙的力小于乙推甲的力B在推的过程中，甲推乙的时间小于乙推甲的时间C在刚分开时，甲的初速度大于乙的初速度D在刚分开时，甲的加速度小于乙的加速度答案C6如图7所示，位于水平地面上的木板P，由跨过定滑轮的轻绳与物块Q相连，从滑轮到P和到Q的两段绳都是水平的已知Q与P之间的动摩擦因数为、P与地面之间的动摩擦因数为2，木板P与物块Q的质量都是m，滑轮的质量、滑轮轴上的摩擦都不计，若用一水平向右的力F拉P使它做匀速运动，则F的大小为()图7A3mgB4mgC5mgD6mg答案D活页练习一、单项选择题1关于惯性的认识，以下说法正确的是()A物体受到力的作用后，运动状态发生改变，惯性也随之改变B置于光滑水平面上的物体即使质量很大也能被拉动，说明惯性与物体的质量无关C让物体的速度发生改变，无论多快，都需要一定的时间，这是因为物体具有惯性D同一物体沿同一水平面滑动，速度较大时停下来所用的时间较长，说明惯性与速度有关答案C2放在水平面上的物体受到一个水平向右的拉力F作用处于静止状态，下列说法中正确的是()A物体对水平面的压力就是物体的重力B拉力F和水平面对物体的摩擦力是一对作用力和反作用力C物体受到的合外力为零D物体受到四对平衡力的作用答案C3如图1所示是一种汽车安全带控制装置的示意图，当汽车处于静止或匀速直线运动时，刹车摆锤竖直悬挂，锁棒水平，棘轮可以自由转动，安全带能被拉动当汽车突然刹车时，摆锤由于惯性绕轴摆动，使得锁棒锁定棘轮的转动，安全带不能被拉动，若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置，汽车的可能运动方向和运动状态是()图1A向左行驶、突然刹车B向右行驶、突然刹车C向左行驶、匀速直线运动D向右行驶、匀速直线运动答案B4如图2所示，质量相等的甲、乙两人所用绳子相同，甲拉住绳子悬在空中处于静止状态；乙拉住绷紧绳子的中点把绳子拉断了则()图2A绳子对甲的拉力小于甲的重力B绳子对甲的拉力大于甲对绳子的拉力C乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定小于乙的重力D乙拉断绳子前瞬间，绳上的拉力一定大于乙的重力答案D解析由平衡条件可知，绳子对甲的拉力大小等于甲受到的重力，A错；由作用力与反作用力的关系可知绳子对甲的拉力等于甲对绳子的拉力，B错；乙能把绳子拉断，对于具有同样承受能力的绳子，说明乙拉断绳子前的瞬间绳子上的拉力一定大于绳子的承受力，而甲拉的绳子能承受甲的重力，甲、乙质量相等，因此乙拉的绳子上的拉力一定大于乙的重力，C错，D对5.某学校教室里的磁性黑板上通常粘挂一些小磁铁，小磁铁被吸在黑板上可以用于“贴”挂图或试题答案，如图3所示关于小磁铁，下列说法中正确的是()图3A磁铁受到的磁吸引力大于受到的弹力才能被吸在黑板上B磁铁与黑板间在水平方向上存在两对作用力与反作用力C磁铁受到五个力的作用D磁铁受到的支持力与黑板受到的压力是一对平衡力答案B解析磁铁受到重力、磁吸引力、黑板的弹力和静摩擦力共四个力的作用，其中重力与静摩擦力、磁吸引力与弹力分别是一对平衡力，它们大小相等、方向相反，故A、C错；磁铁与黑板间在水平方向上存在着相互的磁吸引力和弹力这样两对作用力与反作用力，故B正确；磁铁受到的支持力与黑板受到的压力都是弹力，施力物体与受力物体互换，是一对作用力与反作用力，而不是一对平衡力，一对平衡力必须是同一个物体受到的两个力，故D错6如图4所示，物体在水平力F作用下压在竖直墙上静止不动，则()图4A物体所受摩擦力的反作用力是重力B力F就是物体对墙的压力C力F的反作用力是墙壁对物体的支持力D墙壁对物体的弹力的反作用力是物体对墙壁的压力答案D解析作用力与反作用力的性质应相同，选项A错误；力F与物体对墙的压力是两个不同的力，选项B错误；力F与墙壁对物体的支持力是一对平衡力，选项C错误；墙壁对物体的弹力与物体对墙壁的压力是一对作用力与反作用力，选项D正确7如图5所示，家用吊扇对悬挂点有拉力作用，正常转动时吊扇对悬挂点的拉力与它不转动时相比()图5A变大B变小C不变D无法判断答案B解析吊扇不转动时，吊扇对悬挂点的拉力等于吊扇的重力，吊扇旋转时要向下扇风，即对空气有向下的压力，根据牛顿第三定律，空气也对吊扇有一个向上的反作用力，使得吊扇对悬挂点的拉力变小，B正确8一根轻质弹簧竖直悬挂在天花板上，下端悬挂一小球，弹簧和小球的受力如图6所示，下列说法正确的是()图6AF1的施力者是弹簧BF2的反作用力是F3CF3的施力者是地球DF4的反作用力是F1答案B解析首先对小球进行受力分析，重力是竖直向下的，故F1为重力，则F2为弹簧对小球的弹力，F1的施力者应为地球，A错对弹簧：F3为小球对弹簧的拉力，F4为天花板对弹簧的向上的拉力，故F2与F3是一对作用力与反作用力，B对F3的施力者为小球，F4的反作用力为弹簧对天花板的弹力，C、D错9.如图7所示，甲、乙两人在冰面上“拔河”两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是()图7A甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力B甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力C若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利D若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利答案C解析甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力与反作用力，故选项A错误甲对绳的拉力与乙对绳的拉力作用在同一物体上，不是作用力与反作用力，故选项B错误设绳子的张力为F，则甲、乙两人受到绳子的拉力大小相等，均为F，若m甲m乙，则由a得，a甲a乙，由xat2得在相等时间内甲的位移小，因开始时甲、乙距分界线的距离相等，则乙会过分界线，所以甲能赢得“拔河”比赛的胜利，故选项C正确收绳速度与“拔河”比赛胜负无关，故选项D错误二、多项选择题10关于运动状态与所受外力的关系，下面说法中正确的是()A物体受到恒定的力作用时，它的运动状态不发生改变B物体受到不为零的合力作用时，它的运动状态要发生改变C物体受到的合力为零时，它一定处于静止状态D物体的运动方向与它所受的合力的方向可能相同答案BD解析力是改变物体运动状态的原因，只要物体受力(合力不为零)，它的运动状态就一定会改变，A错误，B正确；物体不受力或所受合力为零时，其运动状态一定不变，处于静止状态或匀速直线运动状态，C错误；物体的运动方向与它所受合力的方向可能相同，也可能相反，还可能不在一条直线上，D正确11下面关于飞船与火箭起飞的情形，叙述正确的是()A火箭尾部向下喷气，喷出的气体反过来对火箭产生一个反作用力，从而让火箭获得了向上的推力B火箭尾部喷出的气体对空气产生一个作用力，空气的反作用力使火箭获得飞行的动力C火箭飞出大气层后，由于没有空气，火箭虽然向下喷气，但也无法获得前进的动力D飞船进入运行轨道之后，与地球之间仍然存在一对作用力和反作用力答案AD解析火箭升空时，其尾部向下喷气，火箭箭体与被喷出的气体是一对相互作用的物体，火箭向下喷气时，喷出的气体同时对火箭产生向上的反作用力，即火箭上升的推力，此推力并不是由周围的空气对火箭的反作用力提供的，因而与是否飞出大气层、是否在空气中飞行无关，故选项B、C错误，A正确；当飞船进入轨道后，飞船与地球之间仍然存在着相互吸引力，即地球吸引飞船，飞船也吸引地球，这是一对作用力和反作用力，故选项D正确12.抖空竹是人们喜爱的一项体育活动最早的空竹是两个如同车轮的竹筒，中间加一个转轴，由于外形对称，其重心在中间位置，初玩者能很好地找到支撑点而使之平衡随着制作技术的发展，如图8所示的不对称的空竹也受到人们的欢迎，现在的空竹大多是塑料制成的，也有天然竹木制成的关于抖空竹，在空气阻力不可忽略的情况下，下列说法中正确的是()图8A空竹启动前用绳子拉住提起，要保证支持力和重力在同一条直线上B空竹的转动是依靠绳子的拉动，绳子与转轴之间的摩擦力越小越好C空竹抛起后由于惯性而继续向上运动，在空中受重力和惯性作用D空竹从抛起到接住，转速会减小，表演时还要继续牵拉绳子使其加速转动答案AD解析本题考查牛顿第一定律空竹启动前用绳子拉住提起，此时要选择恰当的位置，保证支持力和重力在同一条直线上，满足二力平衡的条件，否则空竹就要翻倒从绳子上落下，选项A正确；空竹是利用绳子与转轴之间的摩擦力使其转动的，因此绳子选用比较粗糙、摩擦力比较大的比较好，选项B错误；空竹抛起后由于惯性而继续向上运动，在空中受重力和空气阻力的作用，空竹的运动状态发生改变，速度越来越小，然后下落，选项C错误；空竹从抛起到接住，由于空气阻力的作用，转速比抛出前减小，因此表演时还要继续牵拉绳子使其加速转动，选项D正确三、非选择题13如图9所示，两块小磁铁质量均为0.5kg，A磁铁用轻质弹簧吊在天花板上，B磁铁在A正下方的地板上，弹簧的原长L010cm，劲度系数k100N/m.当A、B均处于静止状态时，弹簧的长度为L11 cm.不计地磁场对磁铁的作用和磁铁与弹簧间相互作用的磁力，求B对地面的压力大小(g取10 m/s2)图9答案9N解析对A受力分析如图所示，由平衡条件得：k(LL0)mgF0解得：F4N故B对A的作用力大小为4N，方向竖直向上由牛顿第三定律得A对B的作用力FF4N，方向竖直向下对B受力分析如图所示，由平衡条件得：FNmgF0解得：FN9N由牛顿第三定律得B对地面的压力大小为9N第2课时牛顿第二定律两类动力学问题考纲解读1.理解牛顿第二定律的内容、表达式及性质.2.应用牛顿第二定律解决瞬时问题和两类动力学问题考点一瞬时加速度的求解1牛顿第二定律(1)表达式为Fma.(2)理解：核心是加速度与合外力的瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时消失、同时变化2两类模型(1)刚性绳(或接触面)不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，其弹力立即消失，不需要形变恢复时间(2)弹簧(或橡皮绳)两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳)，特点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变例1如图1所示，A、B两小球分别连在轻绳两端，B球另一端用弹簧固定在倾角为30的光滑斜面上A、B两小球的质量分别为mA、mB，重力加速度为g，若不计弹簧质量，在绳被剪断瞬间，A、B两球的加速度大小分别为()图1A都等于B.和0C.和D.和解析当A、B球静止时，弹簧弹力F(mAmB)gsin，当绳被剪断的瞬间，弹簧弹力F不变，对B分析，则FmBgsinmBaB，可解得aB，当绳被剪断后，球A受的合力为重力沿斜面向下的分力，F合mAgsinmAaA，所以aA，综上所述选项C正确答案C拓展题组1瞬时加速度的求解如图2所示，A、B球的质量相等，弹簧的质量不计，倾角为的斜面光滑，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是()图2A两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为gsinBB球的受力情况未变，瞬时加速度为零CA球的瞬时加速度沿斜面向下，大小为2gsinD弹簧有收缩的趋势，B球的瞬时加速度向上，A球的瞬时加速度向下，瞬时加速度都不为零答案BC解析设弹簧的弹力大小为F，由平衡条件可知，Fmgsin，烧断细线的瞬间，弹簧弹力不变，故B球受力情况不变，加速度为0，B正确，A、D均错误；以A为研究对象，由牛顿第二定律可得：FmgsinmaA，解得：aA2gsin，故C正确2瞬时加速度的求解在光滑水平面上有一质量为1kg的物体，它的左端与一劲度系数为800N/m的轻弹簧相连，右端连接一细线物体静止时细线与竖直方向成37角，此时物体与水平面刚好接触但无作用力，弹簧处于水平状态，如图3所示，已知sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2，则下列判断正确的是()图3A在剪断细线的瞬间，物体的加速度大小为7.5m/s2B在剪断弹簧的瞬间，物体所受合外力为15NC在剪断细线的瞬间，物体所受合外力为零D在剪断弹簧的瞬间，物体的加速度大小为7.5m/s2答案A解析对物体受力分析，由平衡条件可知，在剪断细线或弹簧前，绳上弹力大小为FT112.5N，弹簧的弹力大小为FT2mgtan377.5N；在剪断细线的瞬间，细线上弹力突变为零，弹簧弹力不变，物体还受到地面竖直向上的支持力，该支持力与物体的重力平衡，所以物体所受的合力为7.5N，加速度大小为7.5m/s2，选项A对，C错；在剪断弹簧的瞬间，弹簧的弹力突变为零，绳子的弹力也消失，地面对物体竖直向上的支持力与物体重力平衡，物体的合外力为零，加速度也为零，选项B、D均错误求解瞬时加速度问题时应抓住“两点”(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析(2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变考点二动力学中的图象问题1动力学中常见的图象vt图象、xt图象、Ft图象、Fa图象等2解决图象问题的关键：(1)看清图象的横、纵坐标所表示的物理量及单位并注意坐标原点是否从零开始。(2)理解图象的物理意义，能够抓住图象的一些关键点，如斜率、截距、面积、交点、拐点等，判断物体的运动情况或受力情况，再结合牛顿运动定律求解例2受水平外力F作用的物体，在粗糙水平面上做直线运动，其vt图线如图4所示，则()图4A在0t1内，外力F大小不断增大B在t1时刻，外力F为零C在t1t2内，外力F大小可能不断减小D在t1t2内，外力F大小可能先减小后增大解析由图象可知，在0t1内物体做a减小的加速运动，t1时刻a减小为零由a可知，F逐渐减小，最终FFf，故A、B错误在t1t2内，物体做a增大的减速运动，由a可知，至物体速度减为零之前，F有可能是正向逐渐减小，也有可能F先沿正向减小到零后又向负向增大，故C、D正确答案CD变式题组3动力学中的图象问题“蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图5所示将蹦极过程近似为在竖直方向上的运动，重力加速度为g.据图可知，此人在蹦极过程中的最大加速度约为()图5AgB2gC3gD4g答案B解析蹦极过程中，经过足够长的时间后，人不再上下振动，而是停在空中，此时绳子拉力F等于人的重力mg，由Ft图线可以看出，F0mg；在人上下振动的过程中，弹力向上，重力向下，当人在最低点时，弹力达到一个周期中的最大值，在第一个周期中，弹力最大为FmF03mg，故最大加速度为am2g.选项B正确4动力学中的图象问题如图6所示，一长木板在水平地面上运动，在某时刻(t0)将一相对于地面静止的物块轻放到木板上，已知物块与木板的质量相等，物块与木板间及木板与地面间均有摩擦，物块与木板间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且物块始终在木板上在物块放到木板上之后，木板运动的速度时间图象可能是下列选项中的()图6答案A解析在未达到相同速度之前，木板的加速度为mg2mgma1a13g达到相同速度之后，木板的加速度为2mgma2a22g由加速度可知，图象A正确分析图象问题时常见的误区(1)没有看清横、纵坐标所表示的物理量及单位(2)没有注意坐标原点是否从零开始(3)不清楚图线的点、斜率、面积等的物理意义(4)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析考点三连接体问题1整体法的选取原则若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体，分析整体受到的合外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)2隔离法的选取原则若连接体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内各物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解3整体法、隔离法的交替运用若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求出物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离求内力”例3(2012江苏5)如图7所示，一夹子夹住木块，在力F作用下向上提升夹子和木块的质量分别为m、M，夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f，若木块不滑动，力F的最大值是()图7A.B.C.(mM)gD.(mM)g解析由题意知，当M恰好不能脱离夹子时，M受到的摩擦力最大，F取最大值，设此时提升的加速度为a，由牛顿第二定律得，对M有：2fMgMa对m有：F2fmgma联立两式解得F，选项A正确答案A变式题组5连接体问题的处理放在粗糙水平面上的物块A、B用轻质弹簧测力计相连，如图8所示，两物块与水平面间的动摩擦因数均为，今对物块A施加一水平向左的恒力F，使A、B一起向左匀加速运动，设A、B的质量分别为m、M，则弹簧测力计的示数为()图8A.B.C.MD.M答案B解析先以A、B整体为研究对象，它们受到竖直向下的重力(Mm)g，竖直向上的支持力FN(Mm)g，水平向左的拉力F，水平向右的摩擦力FfFN(Mm)g.对A、B整体受力分析得FFf(Mm)a.再以B为研究对象，其受力为竖直向下的重力Mg，竖直向上的支持力FNMg，水平向左的弹簧拉力F，水平向右的摩擦力FfFNMg.由牛顿第二定律得到：FFfFMgMa，ag，将代入整理得：F，所以选项B正确6连接体问题的处理如图9所示，装有支架的质量为M(包括支架的质量)的小车放在光滑水平地面上，支架上用细线拖着质量为m的小球，当小车在光滑水平地面上向左匀加速运动时，稳定后绳子与竖直方向的夹角为.求小车所受牵引力的大小图9答案(Mm)gtan解析小球与小车相对静止，它们的加速度相同，小车的加速度方向水平向左，小球的加速度方向也水平向左，由牛顿第二定律可知，小球所受合力的方向水平向左，如图所示，小球所受合力的大小为mgtan.由牛顿第二定律有mgtanma对小车和小球组成的整体，运用牛顿第二定律有F(Mm)a联立解得：F(Mm)gtan.1整体与隔离法在动力学中的应用技巧涉及的问题类型(1)涉及滑轮的问题：若要求绳的拉力，一般都采用隔离法(2)水平面上的连接体问题：这类问题一般是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度解题时，一般采用先整体后隔离的方法建立直角坐标系时要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度(3)斜面体与物体组成的连接体问题：当物体具有沿斜面方向的加速度，而斜面体相对于地面静止时，一般采用隔离法分析2解决问题的关键正确地选取研究对象是解题的首要环节，弄清各物体之间哪些属于连接体，哪些物体应该单独分析，并分别确定出它们的加速度，然后根据牛顿运动定律列方程求解考点四动力学两类基本问题求解两类问题的思路，可用下面的框图来表示：分析解决这两类问题的关键：应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁加速度例4质量m4kg的物块，在一个平行于斜面向上的拉力F40N作用下，从静止开始沿斜面向上运动，如图10所示，已知斜面足够长，倾角37，物块与斜面间的动摩擦因数0.2，力F作用了5s，求物块在5s内的位移及它在5s末的速度(g10m/s2，sin370.6，cos370.8)图10解析如图，对物块受力分析，建立直角坐标系，把重力mg沿平行于斜面和垂直于斜面的方向分解沿平行于斜面方向：FmgsinFfma沿垂直于斜面方向：FNmgcos又有FfFN由得：a2.4m/s2.物块从静止开始沿斜面做匀加速运动，5s内的位移xat22.452 m30 m.5 s末的速度vat12 m/s.答案30 m12 m/s变式题组7动力学方法的应用航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m0.5kg，动力系统提供的恒定升力F8N，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/s2.(1)第一次试飞，飞行器飞行t16s时到达高度H36m，求飞行器所受阻力大小(2)第二次试飞，飞行器飞行t25s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.(计算结果保留小数点后两位有效数字)(3)第二次试飞中，为了使飞行器不致坠落地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3.(计算结果保留两位有效数字)答案见解析解析(1)设飞行器所受阻力为Ff.第一次试飞时，设加速度为a1由Ha1t，得a12m/s2由牛顿第二定律有FmgFfma1代入数据得Ff2N(2)第二次试飞时，设失去升力时的速度为v1，上升的高度为h1h1a1t252 m25 mv1a1t225 m/s10 m/s设失去升力后的加速度为a2，上升的高度为h2由牛顿第二定律有mgFfma2，所以a214m/s2h2mm3.57m所以hh1h228.57m.(3)设失去升力后下降阶段加速度为a3，由牛顿第二定律有mgFfma3，则a36m/s2设恢复升力后加速度为a4，恢复升力时速度为v3，则有FmgFfma4，即a410m/s2所以h又因为v3a3t3，联立解得t32.4s高考模拟明确考向1(2013新课标14)一物块静止在粗糙的水平桌面上从某时刻开始，物块受到一方向不变的水平拉力作用假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力以a表示物块的加速度大小，F表示水平拉力的大小能正确描述F与a之间的关系的图象是()答案C解析当拉力F小于最大静摩擦力时，物块静止不动，加速度为零，当F大于最大静摩擦力时，根据Ffma知：随F的增大，加速度a增大，故选C.2(2013安徽14)如图11所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力FN分别为(重力加速度为g)()图11ATm(gsinacos)FNm(gcosasin)BTm(gcosasin)FNm(gsinacos)CTm(acosgsin)FNm(gcosasin)DTm(asingcos)FNm(gsinacos)答案A解析小球受力如图所示，由牛顿第二定律得水平方向：TcosFNsinma竖直方向：TsinFNcosmg解以上两式得Tm(gsinacos)FNm(gcosasin)所以正确选项为A.3如图12所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2，重力加速度大小为g.则有()图12Aa1g，a2gBa10，a2gCa10，a2gDa1g，a2g答案C解析抽出木板前，木块1受重力和弹簧对其向上的弹力，在抽出木板的瞬间，弹簧对木块1的弹力未来得及变化，木块1受重力和弹簧对其向上的弹力仍然平衡，a10.抽出木板前，木块2受重力和弹簧对其向下的弹力还有木板的支持力，而木板的支持力大小等于Mgmg，在抽出木板的瞬间，弹簧对木块2的弹力未来得及变化，但木块2所受支持力(大小为Mgmg)突然消失，根据牛顿第二定律，a2g.4(2014新课标24)2012年10月，奥地利极限运动员菲利克斯鲍姆加特纳乘气球升至约39km的高空后跳下，经过4分20秒到达距地面约1.5km高度处，打开降落伞并成功落地，打破了跳伞运动的多项世界纪录取重力加速度的大小g10m/s2.(1)若忽略空气阻力，求该运动员从静止开始下落至1.5km高度处所需的时间及其在此处速度的大小；(2)实际上，物体在空气中运动时会受到空气的阻力，高速运动时所受阻力的大小可近似表示为fkv2，其中v为速率，k为阻力系数，其数值与物体的形状、横截面积及空气密度有关已知该运动员在某段时间内高速下落的vt图象如图13所示若该运动员和所带装备的总质量m100kg，试估算该运动员在达到最大速度时所受阻力的阻力系数(结果保留1位有效数字)图13答案(1)87s8.7102m/s(2)0.008 kg/m解析(1)设该运动员从开始自由下落至1.5km高度处的时间为t，下落距离为s，在1.5km高度处的速度大小为v.根据运动学公式有vgtsgt2根据题意有s3.9104m1.5103m3.75104m联立式得t87sv8.7102m/s(2)该运动员达到最大速度vmax时，加速度为零，根据平衡条件有mgkv由所给的vt图象可读出vmax360m/s由式得k0.008kg/m活页练习一、单项选择题1细绳拴一个质量为m的小球，小球将