2022届高考物理一轮复习专题3牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律两类动力学问题

第2讲牛顿第二定律、两类动力学问题必备知识·深悟固基1．基本概念【答案】作用力质量作用力F＝ma惯性宏观低速受力情况运动情况

2．单位制

【答案】基本单位导出单位质量时间长度基本物理量

3．基本物理量和基本单位物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米______质量m千克______时间t秒______电流I安(培)A热力学温度T开(尔文)K物质的量n摩(尔)mol发光强度IV坎(德拉)cdm

kg

s

(1)应用F＝ma进行计算时，各量必须使用国际单位制中的单位．(2)“基本量”既可以采用国际单位制中的单位，也可以采用其他单位制中的单位，如厘米、英寸、斤等常用单位，并且不同的单位制规定的基本量不尽相同．(3)不管是哪一类动力学问题，受力分析和运动状态分析都是关键环节．(4)作为“桥梁”的加速度，既可以根据已知受力求解，也可以根据已知运动状态求解．1．[力与运动的关系](多选)关于速度、加速度、合力之间的关系，正确的是 (

)A．物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大B．物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力也为零C．物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D．物体的速度很大，但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零【答案】CD2．[力学单位制]新型冠状病毒模拟如图所示，它的大小在纳米的数量级下，根据我们高中所学内容，下列单位属于国际单位制的基本单位的是 (

)A．牛顿

B．焦耳C．米

D．米/秒【答案】C3．[动力学两类问题]用30N的水平外力F拉一静止在光滑的水平面上质量为20kg的物体，力F作用3秒后消失，则第5秒末物体的速度和加速度分别是 (

)A．v＝7.5m/s，a＝1.5m/s2 B．v＝4.5m/s，a＝1.5m/s2C．v＝4.5m/s，a＝0 D．v＝7.5m/s，a＝0【答案】C

4．[动力学图像问题](2021年名校一模)如图甲所示，质量为2kg的物体在平行于斜面的拉力F的作用下沿粗糙斜面向上运动一段时间后撤去F，其运动的速度v随时间t变化的关系如图乙所示，重力加速度g取10m/s2，根据已有条件可以计算出 (

)A．斜面的长度B．斜面的倾角C．斜面与物体之间的动摩擦因数D．拉力F的大小【答案】D

关键能力·突破要点考点1牛顿第二定律[能力考点]1．牛顿第二定律的五个特性2．只要合力不为零，物体都有加速度，与速度大小无关；只有合力为零时，加速度才为零．3．牛顿第二定律瞬时性的两种模型例1

(2020年山东名校模拟)如图所示，质量分别为m和2m的A、B两物块，用一轻弹簧相连，将A用轻绳悬挂于天花板上，用一木板托住物块B.调整木板的位置，当系统处于静止状态时，悬挂A物块的悬绳恰好伸直且没有拉力，此时轻弹簧的形变量为x.突然撤去木板，重力加速度为g，物体运动过程中，弹簧始终在弹性限度内，则下列说法正确的是 (

)A．撤去木板瞬间，B物块的加速度大小为gB．撤去木板瞬间，B物块的加速度大小为0.5gC．撤去木板后，B物块向下运动3x时速度最大D．撤去木板后，B物块向下运动2x时速度最大【答案】C

【解析】撤去木板瞬间，B物块受到的合力为3mg，由牛顿第二定律可知aB＝1.5g，A、B错误；当B物块受到的合外力为零时，速度最大，此时T2＝2mg＝kx2，又mg＝kx，所以弹簧此时的伸长量x2＝2x，即B物块向下运动3x时速度最大，C正确，D错误．[方法归纳]求解瞬时加速度的步骤1．(2020年湖南名校模拟)在粗糙的水平面上，物体在水平推力作用下由静止开始做匀加速直线运动．作用一段时间后，将水平推力逐渐减小到零(物体还在运动)，则在水平推力逐渐减小到零的过程中 (

)A．物体速度逐渐减小，加速度逐渐减小B．物体速度逐渐增大，加速度逐渐减小C．物体速度先增大后减小，加速度先增大后减小D．物体速度先增大后减小，加速度先减小后增大【答案】D

【解析】由题意得推力F未减小之前物体做匀加速直线运动，则可判定F＞f，且ma＝F－f；当F逐渐减小时，加速度逐渐减小，但加速度方向与速度方向同向，物体仍加速；当F＜f后，此时ma＝f－F，F减小，加速度增大，且加速度与速度方向相反，物体减速，综上所述，D正确．2．(2020年甘肃名校期末)一碗水置于火车车厢内的水平桌面上．当火车向右做匀减速运动时，水面形状接近于图 (

)【答案】A3．(2021届荆州统考)(多选)如图所示，在一个立方体空箱子顶部用细线悬吊着一个小球，让箱子分别沿甲、乙两个倾角相同的固定斜面下滑．在斜面甲上运动时悬线始终竖直向下，在斜面乙上运动时悬线始终与顶板垂直，则箱子 (

)A．在斜面甲上做匀加速直线运动B．在斜面乙上做匀加速直线运动C．对斜面甲的作用力较大D．对两斜面的作用力相等【答案】BC

【解析】对整体分析，比较斜面对两个箱子的作用力大小．对于斜面甲上的箱子，小球受重力和拉力两个力，二力必定平衡，否则小球的合力方向与速度方向不在同一直线上，小球应做曲线运动．箱子也处于平衡状态，即箱子在斜面甲上做匀速直线运动，A错误．对于斜面乙上的箱子，里面的小球受重力和拉力作用，两个力的合力沿斜面方向向下，故小球具有沿斜面向下的加速度，因为小球与箱子加速度相同，所以箱子在斜面乙上做匀加速直线运动，B正确．对整体分析，在垂直于斜面方向上合力为零，得N＝(M＋m)gcosθ，知两个斜面对箱子的支持力大小相等．在斜面甲上做匀速直线运动，则斜面甲对箱子有摩擦力．在斜面乙上，对小球，由牛顿第二定律，得mgsinα＝ma，解得a＝gsinα.设斜面对箱子的摩擦力大小为f.对整体，由牛顿第二定律，得Mgsinα－f＝Ma，解得f＝0，即斜面乙对箱子没有摩擦力，所以斜面甲对箱子的作用力较大，由牛顿第三定律，可知箱子对斜面甲的作用力较大，C正确，D错误．考点2两类动力学问题[能力考点]1．解决两类动力学问题的基本方法2．两类动力学问题的解题步骤[方法归纳]解决两类动力学问题的两个关键点1．(2020年湖南师大附中模拟)质量为60kg的某同学在做引体向上运动，他双臂伸直后从静止开始竖直向上做匀变速运动到肩部与单杠同高度所用时间为0.8s，肩部上升的距离为0.4m，g取10m/s2，则该同学在运动过程中双手竖直向上的力大小为 (

)A．675N

B．600N

C．525N

D．875N【答案】A

2．在抗击新冠肺炎疫情期间，很多热心市民纷纷为我们的人民警察和医疗工作者捐钱捐物，但由于疫情严重，很多人想到了利用无人机捐赠物品的方法．航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m＝2kg，动力系统提供的恒定升力F＝28N．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t1＝8s时到达高度H＝64m．求飞行器所受阻力f的大小．(2)第二次试飞，飞行器飞行t2＝6s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t3．考点3动力学图像问题的应用[能力考点]1．常见图像有v－t、a－t、F－t、F－a等图像．2．解读：以牛顿运动定律和运动学公式为纽带，建立方程等式，从而理解图像的轴、点、线、截距、斜率、图线与轴包围的面积所表示的意义．3．解题策略例3

(2019年全国卷Ⅲ)(多选)如图甲，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平．t＝0时，木板开始受到水平外力F的作用，在t＝4s时撤去外力．细绳对物块的拉力f随时间t变化的关系如图乙所示，木板的速度v与时间t的关系如图丙所示．木板与实验台之间的摩擦可以忽略．重力加速度g取10m/s2．由题给数据可以得出 (

)A．木板的质量为1kgB．2～4s内，力F的大小为0.4NC．0～2s内，力F的大小保持不变D．物块与木板之间的动摩擦因数为0.2【答案】AB

【解析】结合乙、丙两图像可判断出0～2s物块和木板还未发生相对滑动，它们之间的摩擦力为静摩擦力，此过程力F等于f，故F在此过程中是变力，C错误；2～5s内木板与物块发生相对滑动，摩擦力转变为滑动摩擦力，由牛顿运动定律，对2～4s和4～5s列运动学方程，可解出质量m为1kg,2～4s内的力F为0.4N，故A、B正确；由于不知道物块的质量，所以无法计算它们之间的动摩擦因数μ，故D错误．1．(2020年绵阳二模)一物块在固定的粗糙斜面底端以初速度v0沿斜面向上运动，又返回底端．能够描述物块速度v随时间t变化关系的图像是(

)【答案】C

动力学中的等时圆模型深度研练·素养提升【答案】B

[名师点拨]迁移角度易错警示已知运动求受力运动学公式中一般是“知三求二”的问题，关键是求解出加速度，且要注意加速度与初速度的方向问题已知受力求运动由受力求加速度时要注意是合加速度还是分加速度，