【高中物理】高考物理一轮复习+牛顿运动定律专题

高考物理牛顿运动定律专题辅导一、高考解读牛顿定律是历年高考重点考查的内容之一。对这部分内容的考查非常灵活，各种题型均可以考查。其中用整体法和隔离法处理牛顿第二定律，牛顿第二定律与静力学、运动学的综合问题，物体平衡条件等都是高考热点；对牛顿第一、第三定律的考查经常以选择题或融合到计算题中的形式呈现。另外，牛顿运动定律在实际中的应用很多，如连接体、弹簧问题、传送带模型、板-块模型等应用非常广泛，考查的方式灵活，能力要求高。二、命题趋势总结近年高考的命题趋势，一是考力和运动的综合题，重点考查综合运用知识的能力，二是联系实际，以实际问题为背景命题，重点考查获取并处理信息，去粗取精，把实际问题转化成物理问题的能力。三．考点清理：（一）牛顿第二定律1.定律内容：物体的加速度跟物体合力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同.2.牛顿第二定律的有关特性：矢量性、瞬时性、独立性、同一性、局限性：“矢量性”是指加速度的方向取决于合力的方向;“瞬时性”是指加速度和合外力存在着瞬时的关系，合外力改变，加速度相应改变；“独立性”是指作用在物体上的每个力都独立的产生各自的加速度，合外力的加速度即是这些加速度的矢量和；同体性是加速度是相对于同一惯性参考系，F=ma中F、m、a是对应同一物体；局限性是指牛顿第二定律只适用于宏观、低速运动的物体。3.牛顿第二定律的分量式：ΣFx=max，ΣFy=may[特别提醒]：F是指物体所受到的合外力，即物体所有受力的合力.加速度与合外力是瞬时对应关系，即有合外力就有加速度，没有合外力就没有加速度.（二）力、加速度和速度的关系在直线运动中当物体的合外力（加速度）与速度的方向相同时，物体做加速运动，相反则做减速运动；若合外力（加速度）恒定，物体做匀变速运动，若合外力（加速度）变化，则物体做变速运动，合力为零，则做物体处于平衡；当物体的合外力（加速度）方向与速度的方向不共线时，物体做曲线运动.[特别提醒]：要分析清楚物体的运动情况，必须从受力着手，因为力是改变运动状态的原因，求解物理问题，关键在于建立正确的运动情景，而这一切都必须从受力分析开始.四、应用思维方法：1、合成法：物体受到二个力，运用合成法方便；2、正交分解法：主要用于多个力较复杂的动力学问题。考点一、瞬时问题瞬时问题主要是讨论细绳（或细线）、轻弹簧（或橡皮条）这两种模型.细绳模型的特点：细绳不可伸长，形变，故其弹力可以，弹簧（或橡皮条）模型的特点：形变比较，形变的恢复需要时间，故弹力.[特别提醒]求解瞬时问题，首先一定要分清类型，然后分析变化之前的受力，再分析变化瞬间的受力,这样就可以很快求解.[例1]如图所示，质量为m的小球被水平绳AO和与竖直方向成θ角的轻弹簧系着处于静止状态，现用火将绳AO烧断，在绳AO烧断的瞬间，下列说法正确的是（）A.弹簧的拉力 B.弹簧的拉力C.小球的加速度为零 D.小球的加速度变式1、若弹簧的末端与绳连接处脱落，则此时小球的加速度是多少？变式2、若将弹簧换为轻绳，平衡后将AO烧断的瞬间，小球的加速度？变式3.一弹簧竖直固定在水平面上，质量为m的板置于弹簧上而处于静止状态，现将质量为2m的物块轻轻置于板，则物块放入板上的瞬间对板的压力是多少？思维点拨：考点2.整体法和隔离法的应用以几个物体组成的系统为对象，分析系统所受外力的方法叫做整体法，以某个物体为对象，分析该物体所受各力的方法叫做隔离法.[特别提醒]：通常几个物体加速度相同时，考虑用整体法，求物体之间的作用力时考虑用隔离法，灵活选取对象或交叉使用整体法与隔离法，往往会使求解简便.例2：如图所示，mA=1kg，mB=2kg，A、B间静摩擦力的最大值是6N，水平面光滑。用水平力F拉B，试求：（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力）当F=9N时，物体A所受的摩擦力？当F=20N时，物体A所爱的摩擦力？解析：变式1：若要将物体B从物体A下面抽出来，则拉力F至少是多少？变式2：若将拉力作用在物体A上，要使A与B相对静止，则拉力F不能超过多少？思维点拨：练习：1.如图，物体A叠放在物体B上，B置于光滑水平面上，A，B质量分别为mA=6kg，mB=2kg，A，B之间的动摩擦因数μ=0.2，开始时F=10N，此后逐渐增加，在增大到45N的过程中，则()AFBA．当拉力F＜AFBB．两物体开始没有相对运动，当拉力超过12N时，开始相对滑动C．当F=20N时，AB间的摩擦力是5ND．两物体间始终没有相对运动mFMθ2．如图，质量为M的楔形物块静置在水平地面上，其斜面的倾角为θ．斜面上有一质量为m的小物块，小物块与斜面之间存在摩擦．用恒力F沿斜面向上拉小物块，使之匀速上滑．在小物块运动的过程中，楔形物块始终mFMθA．（M＋m）g0B．（M＋m）g－F FSinθC．（M＋m）g＋FsinθFCOSθ D．（M＋m）g－Fsinθ FCOSθ3．如图所示，质量为M的小车放在光滑的水平面上．小车上用细线悬吊一质量为m的小球，M＞m．现用一力F水平向右拉小球，使小球和车一起以加速度a向右运动时，细线与竖直方向成a角，细线的拉力为T；若用一力F/水平向左拉小车，使小球和车一起以加速度a/向左运动时，细线与竖直方向也成a角，细线的拉力为T/．则()F/αmMαmMFA．aF/αmMαmMFB．a/＞a，T/=TC．a/＜a，T/=TD．a/＞a，T/＞T4．(多选)如图所示，质量为m2的物体2放在车厢的水平底板上，用竖直细绳通过光滑轻质定滑轮与质量为m1的物体1相连，车厢沿水平直轨道向右行驶，某一段时间内与物体1相连的细绳与竖直方向成θ角，重力加速度为g.由此可知()A．车厢的加速度大小为gtanθB．细绳对物体1的拉力大小为eq\f(m1g,cosθ)C．底板对物体2的支持力为(m2－m1)gD．底板对物体2的摩擦力大小为eq\f(m2g,tanθ)考点3.关于运动学及动力学图像的理解与应用规律与方法：解图像问题时要做到三看：其一是看清坐标轴所表示的物理量；其二是看清图像本身，识别两个相关量的变化情况；其三是看交点、斜率、面积的物理意义。t/sθv/m·s-1乙151005246810DACB甲【例3】质量为40kg的雪撬在倾角θ=37°的斜面上向下滑动（如图甲所示），所受的空气阻力与速度成正比。今测得雪撬运动的t/sθv/m·s-1乙151005246810DACB甲解析：题后反思：本题以体育运动为素材，涉及匀变速直线运动的规律、牛顿运动定律、斜面上的受力分析、摩擦力、物理图象等多个知识点，综合性较强，考查学生分析、解决力和运动的关系问题。以体育运动为背景的问题历来是高考命题的重点和热点，情景复杂多变，涉及的知识点较多，可以有效地考查学生的基础知识和综合能力。变式：固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示，取重力加速度g＝10m/s2.求：（1）小环的质量m；（2）细杆与地面间的倾角？思维点拨：练习：1.如下右图所示一根轻绳跨过光滑定滑轮，两端分别系一个质量为m1、m2的物块。m1放在地面上，m2离地面有一定高度。当m2的质量发生改变时，m1的加速度a的大小也将随之改变。以下左面的四个图象，哪个最能正确反映a与m2间的关系（）m1m1m2aom2m1gaom2m1gaom2m1gaom2m1gt/st1t2t3t4OF/NF1F2-10102.质点受到在一条直线上的两个力F1和F2的作用，F1、F2随时间的变化规律如图所示，力的方向始终在一条直线上且方向相反。已知t=0t/st1t2t3t4OF/NF1F2-1010A．t1B．t2C．t3D．t4考点4：弹簧类的问题：1、弹簧的弹力是一种由形变而决定大小和方向的力。F=KX。当题目中出现弹簧时，要注意弹力的大小与方向时刻要与当时的形变相对应.2、在处理问题时一般应从弹簧的形变分析入手，先确定弹簧原来的位置，现在的位置，找出形变量x与物体空间位置变化的几何关系，分析形变所对应的弹力大小、方向，以此来分析计算物体运动状态的可能变化.FmkMFmkMP一弹簧秤秤盘的质量M=1.5kg，盘内放一个质量m=10.5kg的物体P，弹簧质量忽略不计，轻弹簧的劲度系数k=800N/m，系统原来处于静止状态，如图所示．现给物体P施加一竖直向上的拉力F，使P由静止开始向上作匀加速直线运动．已知在前0.2s时间内F是变力，在0.2s以后是恒力．求物体匀加速运动的加速度多大？取g=10m/s2．θA变式1。t=0.2s时，F=θA变式2.在倾角为θ的光滑斜面上端系有一劲度为k的弹簧，弹簧下端连一个质量为m的小球，球被一垂直斜面的挡板A挡住，此时弹簧没有形变，若A以加速度a（a<gsinθ）沿斜面向下匀加速运动，求：（1）从挡板开始运动到球板分离所经历的时间t；（2）从挡板开始运动到小球速度最大时，球的位移x思维点拨：与弹簧关联的物体，运动状态变化时，弹簧的长度（形变量）随之变化，物体所受弹力也相应变化．物体的位移和弹簧长度的变化之间存在一定的几何关系，这一几何关系常常是解题的关键．（）AA．物体A相对于车仍然静止AB．物体A受到的弹簧的拉力逐渐增大C．物体A受到的摩擦力逐渐减小D．物体A受到的摩擦力先减小后增大2、一根劲度系数为k,质量不计的轻弹簧，上端固定,下端系一质量为m的物体,有一水平板将物体托住,并使弹簧处于自然长度。如图所示。现让木板由静止开始以加速度a(a＜g＝匀加速向下移动。求经过多长时间木板开始与物体分离。考点5：传送带的问题传送带问题是以真实物理现象为依据的问题，它既能训练学生的科学思维，又能联系科学，生产和生活实际，因而，这种类型问题具有生命力，当然成为高考命题专家所关注的问题。传送带问题的考查一般从两个层面上展开：一、是受力和运动分析。受力分析中关键是注意摩擦力的突变(大小，方向)——发生在V物与V带相同的时刻；二、运动分析中关键是相对运动的速度大小与方向的变化——物体和传送带对地速度的大小与方向比较。三、注意物体运动中的摩擦力的突变；以及物体的运动状态的改变；特别是速度相等后的运动情况和受力的分析。【例5】水平传送带被广泛地应用于机场和火车站，用于对旅客的行李进行安全检查。如图所示为一水平传送带装置示意图，绷紧的传送带AB始终保持v=2m/s的恒定速率运行。一质量为m=4kg的行李无初速度地放在A处，传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动，随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动。设行李与传送带间的动摩擦因数μ=0.2，AB间的距离L=2m，g取10m/s2。（1）求行李刚开始运动时的加速度大小；（2）求行李从A到B的时间；（3）如果提高传送带的运行速率，行李就能被较快地传送到B处。求行李从A处传送到B处的最短时间和传送带对应的最小运行速率。变式1.若行李与带间因相对运动在带上出现一划痕，则划痕的长度是多少？变式2：如图所示，传送带与地面倾角θ=37°，从A到B长度为16m，传送带以10m/s的速度逆时针转动．在传送带上端A处无初速度的放一个质量为0.5kg的物体，它与传送带之间的摩擦因数为0.5．求物体从A运动到B所用时间是多少？（sin37°=0.6，cos37°=0.8）思维点拨：这是一道倾斜传送带的问题，解此类题的关键就是要注意摩擦力突变的问题，即当物体随传送带被加速，物体的速度小于皮带的速度时，摩擦力沿传送带向下，当物体的速度等于传送带的速度瞬间，摩擦力为零，随后物体受的摩擦力变向，沿传送带向上。练习。1．如图所示，一水平方向足够长的传送带以恒定的速度v1沿顺时针方向运动，传送带右端有一与传送带等高的光滑水平面，一物体以恒定的速度v2沿直同一直线向左滑上传送带后，经过一段时间后又返回光滑水平面上，其速度为v2＇，下列说法中正确的是（）A．若v1＜v2，则v2＇=v1 B．若v1＞v2，则v2＇=v2C．不管v2多大，总有v2＇=v2 D．若v1=v2，才有v2＇=v12、如图所示，一平直的传送带以速度v=2m/s匀速运动，传送带把A处的工件运送到B处，A、B相距L=10m。从A处把工件无初速地放到传送带上，经过时间t=6s能传送到B处。欲用最短的时间把从A处传送到B处，求传送带的运行速度至少多大？3、一水平的浅色长传送带上放置一煤块（可视为质点），煤块与传送带之间的动摩擦因数为μ，初始时，传送带与煤块都是静止的.现让传送带以恒定的加速度a0开始运动，当其速度达到v0后，便以此速度做匀速运动.经过一段时间，煤块在传送带上留下了一段黑色痕迹后，煤块相对于传送带不再滑动.求此黑色痕迹的长度.．考点六：板-块模型分析方法：抓住两物体的受力分析和运动过程的分析是解题的关键；根据两物体的相对运动情况去确定它们所受的摩擦力的情况及方向；画出物体的运动示意图，寻求物体的位移大小与板长的关系；注意分析它们的速度相等前、后的摩擦力与加速度的变化情况。例题6．如图所示，质量是M=1g的木板静止在光滑水平面上，木板长为L0=2m，一个质量为m=0.5g的小滑块以初速度v0=3m/s；从左端滑上木板，由于滑块与木板间摩擦作用，木板也开始向右滑动，动摩擦因数µ=0.1，（g=10m/s2）求：滑块能上板时运动的加速度？滑块能否滑离木板？若不能，滑块在板上运动的时间？若要滑离滑块离开板时的速度是多少？变式1。如图所示，质量M＝10kg、上表面光滑的足够长的木板的在F＝50N的水平拉力作用下，以初速度v0=5m/s沿水平地面向右匀速运动．现有足够多的小铁块，它们的质量均为m=1kg，将一铁块无初速地放在木板的最右端，当木板运动了L＝1m时，又无初速地在木板的最右端放上第2块铁块，只要木板运动了L就在木板的最右端无初速放一铁块．试问．（取g＝10m/s2）(1）第1块铁块放上后，木板运动了L时，木板的速度多大？(2）最终木板上放有多少块铁块？ (3）最后一块铁块与木板右端距离多远？变式2.水平面上有一木板，质量为M＝2kg，板左端放有质量为m=1kg的物块（视为质点），已知物块与木板间动摩擦因数为μ1＝0.2，木板与水平面间的动摩擦因数为μ2＝0.4。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g=10m/s2。（1）现用水平力F拉动木板，为使物块与木板一起运动而不相对滑动，求拉力F的大小范围？FMm（2）若拉动木板的水平力F＝15N，由静止经时间t1=4s立即撤去拉力F，再经t2=1s物块恰好到达板右端，求板长FMm变式3.若将力作用于物块上，F=15N，板长L=1m,则物块运动到板的右端的时间？练习.如图所示，质量为M=4kg的小车静止在光滑的水平面上，小车长l0=3m。现给小车施加一水平向右的恒力F=10N，同时有一质量为m=2kg的物块，以水平向左的初速度v0=1m/s滑上小车的右端。物块与小车表面的动摩擦因数为μ=0.2，重力加速度g=10m/s2.（1）经过多长时间物块的速度减小为零？（2）物块在小车上相对于小车滑动的过程中，物块相对于小车滑动的距离？（3）物块在小车上相对于小车滑动的过程中，小车和物块组成系统机械能变化了多少？提升练习：Fθ1.质量为m＝10kg的物体在F＝90N的平行于斜面向上的拉力作用下，从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动，斜面固定不动，与水平地面的夹角θ＝37°．力F作用t1＝8s后撤去，物体在斜面上继续上滑了t2＝1s后，速度减为零．求：物体与斜面间的动摩擦因数μ和物体的总位移s。（已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2FθMFm2．质量为M=8kg的小车放在光滑水平面上，小车右端加一水平恒力F=8N，当小车向右速度达到1.5m/s时在小车的前端轻轻放一个大小不计、质量为m=2kg的物体，物体与小车之间的动摩擦因数μ＝MFm经多少时间物体与小车相对静止？⑵从放上物体起经t=2S物体运动的位移。3.如图所示，质量分别为m1和m2的两物块放在水平地面上，与水平地面间的动摩擦因数都是(≠O)，用轻弹簧将两物块连接在一起．当用水平力F作用在m1上时，两物块均以加速度a做匀加速运动，此时，弹簧伸长量为x。若用水平力F作用在m1上时，两物块均以加速度a=2a做匀加速运动，此时，弹簧伸长量为x．则下列关系正确的是()A、F=2FB、x＝2xC、F>2F