【物理】2020届一轮复习人教版第三章第二节牛顿第二定律、超重和失重学案 5页

第三章 第二节牛顿第二定律、超重和失重 知识内容 必考要求 ‎1.牛顿第二定律 c ‎2.超重与失重 b ‎3.牛顿运动定律应用 d 考点一 牛顿第二定律 ‎[巩固基础]‎ ‎1．内容：物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同。‎ ‎2．表达式：F＝ma，F与a具有瞬时对应关系。‎ ‎3．适用范围 ‎(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系)。‎ ‎(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。‎ ‎[提醒]‎ ‎(1)牛顿第二定律的五个特性 矢量性 F＝ma是矢量式，a与F同向 瞬时性 a与F对应同一时刻 因果性 F是产生a的原因 同一性 F、m、a对应同一个物体，统一使用国际单位 独立性 每一个力都产生各自的加速度 ‎　　(2)牛顿第二定律瞬时性的两种模型 ‎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。‎ ‎[演练考法]‎ ‎1．关于牛顿第二定律的下列说法中，正确的是(　　)‎ A．物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合外力的大小决定，且与物体的速度有关 B．物体加速度的方向只由它所受合外力的方向决定，与速度方向无关 C．物体所受合外力的方向和加速度的方向及速度方向总是相同的 D．一旦物体所受合外力为零，则物体的加速度立即为零，其运动也就逐渐停止了 解析：选B　对于某个物体，合外力的大小决定了加速度的大小，合外力的方向决定了加速度的方向，而速度的方向与加速度方向无关。根据牛顿第二定律的瞬时性特征，合外力一旦为零，加速度立即为零，则速度不再发生变化，以后以此时的速度做匀速直线运动。‎ ‎2．用40 N的水平力F拉一个静止在光滑水平面上、质量为20 kg的物体，力F作用3 s后撤去，则第5 s末物体的速度和加速度的大小分别是(　　)‎ A．v＝6 m/s，a＝0　　　　　 B．v＝10 m/s，a＝2 m/s2‎ C．v＝6 m/s，a＝2 m/s2 D．v＝10 m/s，a＝0‎ 解析：选A　由牛顿第二定律得：F＝ma，a＝2 m/s2。3 s末物体速度为v＝at＝6 m/s，此后F撤去，a＝0，物体以3 s末的速度做匀速运动，故A正确。‎ 考点二 动力学两类基本问题 ‎[巩固基础]‎ ‎1．由受力情况确定物体的运动情况 处理这类问题的基本思路是：先求出几个力的合力，由牛顿第二定律(F合＝ma)求出加速度，再由运动学的相关公式求出速度或位移。‎ ‎2．由物体的运动情况确定受力情况 处理这类问题的基本思路是：已知加速度或根据运动规律求出加速度，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力，至于牛顿第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法(平行四边形定则)或正交分解法。‎ ‎[提升能力]‎ ‎[典例]　某电视台在娱乐节目中曾推出一个游戏节目——推矿泉水瓶。选手们从起点开始用力推瓶子一段时间后，放手让它向前滑动，若瓶子最后停在桌上有效区域内(不能压线)视为成功；若瓶子最后没有停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下均视为失败。其简化模型如图所示，AC是长度L1＝5.5 m的水平桌面，选手们将瓶子放在A点，从A点开始用一恒定不变的水平推力推它，BC为有效区域。已知BC长度L2＝1.1 m，瓶子质量m＝0.5 kg，与桌面间的动摩擦因数μ＝0.2，g取10 m/s2。某选手作用在瓶子上的水平推力F＝11 N，瓶子沿AC 做直线运动，假设瓶子可视为质点，该选手要想游戏获得成功，试求：在手推瓶子过程中瓶子的位移取值范围。(令＝2.2)‎ ‎ [审题指导]‎ ‎(1)撤去推力的前后，瓶子做什么运动？‎ ‎(2)瓶子加速段和减速段运动的位移之和大小范围是怎样的？‎ ‎[解析]　要想获得成功，瓶子滑到B点时速度恰好为0，力作用时间最短，滑到C点时速度恰好为0，力作用时间最长。设力作用时的加速度为a1、位移为x1，撤力时瓶子的速度为v1，撤力后瓶子的加速度为a2、位移为x2，则 F－μmg＝ma1‎ ‎－μmg＝ma2‎ ‎2a1x1＝v12‎ ‎2a2x2＝－v12‎ L1－L2