4.3 牛顿第二定律-2022-2023学年高一物理精讲与精练高分突破考点专题系列(人教版2019必修第一册).docx
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- 4.3 牛顿第二定律-2022-2023学年高一物理精讲与精练高分突破考点专题系列人教版2019必修第一册 牛顿第二定律 2022 2023 学年 物理 精练 高分 突破 考点 专题 系列 人教版
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1、4.3牛顿第二定律一:知识精讲归纳一、牛顿第二定律的表达式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,加速度的方向跟作用力的方向相同2表达式Fkma,其中力F指的是物体所受的合力二、力的单位1力的国际单位:牛顿,简称牛,符号为N.2“牛顿”的定义:使质量为1 kg的物体产生1 m/s2的加速度的力叫作1 N,即1 N1_kgm/s2.3在质量的单位取kg,加速度的单位取m/s2,力的单位取N时,Fkma中的k1,此时牛顿第二定律可表示为Fma.大重点:对牛顿第二定律的理解(1)a是加速度的决定式,该式揭示了加速度的大小取决于物体所受的合力大小及物体的质量,加速度的方向取决
2、于物体所受的合力的方向(2)a是加速度的定义式,但加速度的大小与速度变化量及所用的时间无关(3)公式Fma,单位要统一:表达式中F、m、a三个物理量的单位都必须是国际单位(4)公式Fma中,若F是合力,加速度a为物体的实际加速度;若F是某一个分力,加速度a为该力产生的分加速度2牛顿第二定律的四个性质(1)因果性:力是产生加速度的原因,只要物体所受的合力不为0,物体就具有加速度(2)矢量性:Fma是一个矢量式物体的加速度方向由它受的合力方向决定,且总与合力的方向相同(3)瞬时性:加速度与合力是瞬时对应关系,同时产生,同时变化,同时消失(4)独立性:作用在物体上的每一个力都产生加速度,物体的实际加
3、速度是这些加速度的矢量和3、合力、加速度、速度的关系1力与加速度为因果关系:力是因,加速度是果只要物体所受的合力不为零,就会产生加速度加速度与合力方向是相同的,大小与合力成正比(物体质量一定时)2力与速度无因果关系:合力方向与速度方向可以相同,可以相反,还可以有夹角合力方向与速度方向相同时,物体做加速运动,相反时物体做减速运动4、牛顿第二定律的简单应用1应用牛顿第二定律解题的一般步骤(1)确定研究对象(2)进行受力分析和运动状态分析,画出受力分析图,明确运动性质和运动过程(3)求出合力或加速度(4)根据牛顿第二定律列方程求解2应用牛顿第二定律解题的方法(1)矢量合成法:若物体只受两个力作用,应
4、用平行四边形定则求这两个力的合力,物体所受合力的方向即加速度的方向(2)正交分解法:当物体受多个力作用时,常用正交分解法求物体所受的合力建立直角坐标系时,通常选取加速度的方向作为某一坐标轴的正方向(也就是不分解加速度),将物体所受的力正交分解后,列出方程Fxma,Fy0(或Fx0,Fyma)特殊情况下,若物体的受力都在两个互相垂直的方向上,也可将坐标轴建立在力的方向上,正交分解加速度a.根据牛顿第二定律列方程求解二:考点题型归纳题型一:牛顿第二定律的定义理解1(2022全国高一)下列对牛顿第二定律的表达式Fma及其变形公式的理解,正确的是()A由Fma可知,物体所受的合外力与物体的质量和加速度
5、成正比B由可知,物体的质量与其所受的合外力成正比,与其运动的加速度成反比C由可知,物体的加速度与其所受的合外力成正比,与其质量成反比D牛顿第二定律说明当物体有加速度时,物体才受到外力的作用2(2022河南鄢陵县职业教育中心高一期末)关于对牛顿第二定律的认识,下列说法中正确的是()A某物体受到的合外力越大,物体的速度就越大B某物体受到的合外力越大,物体速度变化越大C某物体受到的合外力越大,物体速度变化越快D由得物体的质量跟它受到的合外力成正比,跟它的加速度成反比。3(2022湖北武汉东湖新技术开发区教育发展研究院高一期末)关于牛顿第二定律,下列说法中正确的是()A物体加速度的大小跟它受到的作用力
6、成正比,跟它的质量成反比B质量大的物体,其加速度一定小C物体所受到的合外力与物体的质量成正比D表达式中的比例系数k恒为1题型二:牛顿第二定律的同向性4(2022湖北武汉高一期末)如图所示,在倾斜固定的杆上套一个质量为m的圆环,圆环通过轻绳悬挂着一个质量为M的小球,在圆环沿杆向下滑动的过程中,小球与圆环相对静止,且悬挂小球的轻绳始终处于竖直方向,则下列说法正确的是()A圆环做匀速直线运动B圆环不受摩擦力的作用C圆环受到合力不等于零D绳对小球的拉力小于Mg5(2022陕西宝鸡市金台区教育体育局教研室高一期末)如图,放置在粗糙水平面上的斜劈上固定有一个短直轻杆,直杆的上端固定一个小球,现用一力F水平
7、作用在斜劈上,使斜劈和小球一起水平向左做直线运动,下列说法正确的是()A当斜劈做匀速直线运动时,直杆对小球的弹力沿杆斜向上B当斜劈做匀加速直线运动时,直杆对小球的弹力一定沿杆斜向上C当斜劈做匀加速直线运动时,直杆对小球的弹力有可能不沿杆,方向斜向左上方D当斜劈做匀减速直线运动时,直杆对小球的弹力沿杆斜向下6(2021山东招远市第二中学高一阶段练习)如图所示,沿平直轨道运动的车厢内有一个光滑水平桌面,一水平放置的弹簧分别与车厢侧壁和放在桌面上的小球拴接。开始时弹簧处于自然长度状态,如果旅客看到弹簧的长度变长了,则火车的运动状态可能是()A火车在向右运动,速度不断增大B火车在向右运动,速度不断减小
8、C火车在向左运动,速度保持不变D火车在向左运动,速度不断减小题型三:牛顿第二定律求突变问题7(2022江苏海安高级中学高一期中)如图所示,A、B两物体用两根轻质细线分别悬挂在天花板上,两细线与水平方向夹角分别为60和45,A、B间拴接的轻弹簧恰好水平,A、B两物体处于静止状态,则()AA、B所受弹簧弹力大小之比为 BA、B的质量之比为C悬挂A、B的细线上拉力大小之比为D同时剪断两细线的瞬间,A、B的瞬时加速度大小之比为8(2022江西赣南师范大学附属中学高一期末)如图所示,一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上,另一端连着A小球,同时水平细线一端连着A球,另一端固定在右侧竖直墙上,弹簧与竖直方向的夹角
9、是60,A、B两小球分别连在另一根竖直弹簧两端。开始时A、B两球都静止不动,A、B两小球的质量相等,重力加速度为g,若不计弹簧质量,在水平细线被剪断瞬间,A、B两球的加速度分别为()AaA=aB=gB aA=2g,aB=0CaA=3g,aB=0D,aB=09(2022全国高一)如图所示,质量分别是m和2m的两个物体用一根轻质弹簧连接后再用细绳悬挂,稳定后将细绳剪断,则剪断的瞬间,下列说法正确的是(g是重力加速度)()A质量为m的物体加速度是0B质量为2m的物体加速度是gC质量为m的物体加速度是3gD质量为2m的物体加速度是3g题型四:牛顿第二定律分析动态运动过程10(2022北京清华附中高一期
10、末)弹簧的一端固定在墙上,另一端系一质量为m的木块,弹簧为自然长度时木块位于水平地面上的O点,如图所示。现将木块从O点向右拉开一段距离L后由静止释放,木块在粗糙水平面上先向左运动,然后又向右运动,往复运动直至静止。已知弹簧始终在弹性限度内,且弹簧第一次恢复原长时木块的速率为,则()A木块第一次向左运动经过O点时速率最大B木块最终停在O点C整个运动过程中木块速率为的时刻只有一个D整个运动过程中木块速率为的时刻只有两个11(2021北京人大附中高一期末)奥运会蹦床比赛项目是我国的优势项目。如图所示,在蹦床比赛过程中,运动员从空中下落到弹簧床面后,直到向下速度减为零,忽略空气阻力,下列说法正确的是(
11、)A运动员运动至弹簧床最低点时加速度为零B运动员刚接触弹簧床面时速度最大C运动员从接触弹簧床面到运动至最低点过程中先加速后减速D运动员从接触弹簧床面到运动至最低点过程中一直做减速运动12(2022安徽省六安中学高一期末)如图所示,小球自a点由静止自由下落,到b点时与弹簧接触,到c点时弹簧被压缩到最短。若不计弹簧质量和空气阻力,在小球由abc的运动过程中()Ab点到c点先加速后减速Bb点到c点一直减速Cb点的加速度小于重力加速度gDc点的加速度方向竖直向下题型五:牛顿第二定律的简单应用13(2022全国高一)高铁已成为中国的名片,某人为了测量高铁启动过程的加速度,将一支笔(可视为质点)用细线系于
12、高铁车厢内的顶壁上,高铁启动过程中,发现系笔的细线偏离竖直线的夹角为37(如图所示),此时笔和车厢相对静止,设笔的质量为0.1kg(取sin370.6,cos370.8,g取10m/s2)。求:(1)车厢运动的加速度大小;(2)细线对笔的拉力大小。14(2022全国高一)水平地面上的木箱质量为20kg,用大小为100N的水平力推木箱,恰好能使木箱匀速前进;若用同样大小的力与水平方向成37角斜向上拉木箱,如图所示,(取,),求(1)木块与地面间的动摩擦因数是多少?(2)木箱的加速度多大?15(2022黑龙江穆棱市第二中学高一期末)如图甲所示,质量为的物体置于水平桌面上,对物体施以水平拉力,当作用
13、时间为时撤去拉力,物体运动的部分图像如图乙所示,。求:(1)物体分别在和内加速度的大小;(2)物体与桌面的动摩擦因数;(3)拉力的大小。三:课堂过关精练一、单选题16(2023全国高一课时练习)下列关于速度、加速度、合外力之间的关系,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0,则加速度为0,所受的合外力也为0C物体的速度为0,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0,所受的合外力可能很大17(2022江苏镇江市实验高级中学高一期中)如图所示,汽车里有一水平放置的硅胶魔力贴,魔力贴上放置一质量为m的小花瓶。若汽车在水平公路向
14、前做匀加速直线运动,则以下说法正确的是()A小花瓶所受合力为零B若汽车突然刹车,小花瓶会受到水平向前的摩擦力C若汽车突然加速,小花瓶会受到水平向前的摩擦力D魔力贴对小花瓶的作用力为mg18(2022江苏宿迁市文昌高级中学高一期中)如图所示,在粗糙的水平桌面上,有一个物体在水平力作用下向右做匀加速直线运动。现在使力逐渐减小直至为0,但方向不变,则该物体在向右运动的过程中,加速度和速度的大小变化为()A不断减小,不断增大B不断增大,不断减小C先增大再减小,先减小再增大D先减小再增大,先增大再减小19(2022上海市行知中学高一期中)如图甲所示,水平的实验台上固定着一个力传感器,力传感器与一个质量为
15、2.5kg的物块用水平轻绳连接,物块放置在粗糙的长木板上。用力水平向左拉长木板,传感器记录的Ft图像如图乙所示。下列说法正确的是()At=5s时,物块受到木板的摩擦力方向为向右Bt=5s后,长木板一定保持匀速直线运动C物块受到的滑动摩擦力大小约为10ND物块与长木板间的动摩擦因数约为0.2820(2022黑龙江建三江分局第一中学高一期中)如图所示,一只猫在桌边猛地将桌布从鱼缸下拉出,鱼缸最终没有滑出桌面。若鱼缸、桌布、桌面两两之间的动摩擦因数均相等,则在上述过程中()A桌布对鱼缸摩擦力的方向向左B鱼缸在桌布上的滑动时间和在桌面上的相等C若猫增大拉力,鱼缸受到的摩擦力将增大D若猫增大拉力,鱼缸有
16、可能滑出桌面21(2022安徽省皖西中学高一期末)如图所示,A、B两木块间连一轻弹簧,A、B质量相等,一起静止地放在一块光滑木板上,重力加速度为g。若将此木板突然抽去,在此瞬间,A、B两木块的加速度分别是()A,B,C,D,22(2022全国高一)如图所示,一质量为8kg的物体静止在粗糙的水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,用一水平力拉物体由A点开始向右运动,经过8s后撤去拉力F,再经过一段时间物体到达B点停止,g取10m/s2。求:(1)在拉力F作用下物体运动的加速度;(2)撤去拉力F时物体的加速度。23(2022全国高一)如图所示,手拉着小车静止在倾角为的光滑斜坡上。已知小车的质
17、量为,求:(1)绳子对小车的拉力;(2)斜面对小车的支持力;(3)如果绳子突然断开,求车的加速度大小。四:高分突破精练一:单选题24(2022四川仁寿一中高一)在粗糙程度相同的水平面上,手推木块向右压缩轻质弹簧至图甲所示位置;松手后,木块最终静止在图乙所示位置。下列有关说法中正确的是()A松手后,木块的速度先增大后减小B弹簧恢复原状过程中,弹簧的弹力不断增大C木块离开弹簧后,继续向前运动,是因为木块受到惯性的作用D木块离开弹簧后,水平面对木块的阻力逐渐减小25(2022四川仁寿一中高一开学考试)如图,倾角为=30的斜面固定在水平地面上,斜面上有两个质量分别为m和2m的小球A、B,它们用劲度系数
18、为k的轻质弹簧连接,弹簧轴线与斜面平行。现对A施加一水平向右、大小为F的恒力,使A、B在斜面上都保持静止,如果斜面和两个小球间的摩擦均忽略不计,此时弹簧的长度为L,则下列说法正确的是()A恒力B弹簧的原长为C小球A对斜面的压力大小为D撤去恒力F后的瞬间小球B的加速度为2g26(2022黑龙江省饶河县高级中学高一期末)如图所示,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,(重力加速度为g)下列说法正确的是()A两个小球的加速度均沿斜面向下,大小均为gsinBB球的受力情况未变,加速度不为零CA球的加速度沿斜面向下,大小为2gsin
19、DB球的加速度向上,A球的加速度向下,加速度都不为零27(2022江苏省南京市第十二中学高一期中)某直升机的质量为m,某次试飞时,主旋翼提供大小为2mg、方向向上的升力,两个向前螺旋推进器均提供大小为mg、方向向前的推力,如图所示。不考虑空气阻力的影响,下列说法正确的是()A该直升机可能处于平衡状态B该直升机以加速度g做匀加速直线运动C空气对直升机的作用力为2mgD空气对直升机的作用力为4mg二、多选题28(2023全国)对牛顿第二定律的理解,下列说法正确的是()A如果一个物体同时受到两个力的作用,则这两个力各自产生的加速度互不影响B如果一个物体同时受到几个力的作用,则这个物体的加速度等于所受
20、各力单独作用在物体上时产生加速度的矢量和C物体所受的合力方向与这个物体的加速度方向相同D物体的质量与物体所受的合力成正比,与物体的加速度成反比29(2022山西太原高一期中)2022年3月,我国成功使用“冷发射”技术发射了长征十一系列运载火箭。如图所示,发射舱内的高压气体先将火箭竖直向上推出十几米,当火箭速度接近零时再点火飞向太空。从高压气体作用于火箭开始运动到火箭点火的过程中()A火箭的加速度保持不变B火箭的速度增大时,加速度的方向与速度方向相同C火箭开始运动时,速度和加速度均为零D火箭速度接近零时,加速度的方向与速度的方向相反30(2022全国高一专题练习)如图甲所示,物块的质量m=1kg
21、,初速度v0=10m/s,在一水平向左的恒力F作用下从O点沿粗糙的水平面向右运动,某时刻后恒力F突然反向,整个过程中物块速度的平方随位置坐标变化的关系图像如图乙所示,g取10m/s2。下列说法正确的是()A2s末到3s末物块做匀减速运动B在t=1s时刻,恒力F反向C物块与水平面间的动摩擦因数为0.3D恒力F大小为10N31(2022全国高一)如图所示,一个质量为50 kg的沙发静止在水平地面上,甲、乙两人同时从背面和侧面分别用F1120 N、F2160 N的力推沙发,F1与F2相互垂直,且平行于地面。沙发与地面间的动摩擦因数0.3。设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度g取10 m/s2。下
22、列说法正确的是()A沙发会被推动B沙发将沿着F1的方向移动,加速度为0.6 m/s2C由于F1小于滑动摩擦力,沙发将沿着F2的方向移动,加速度为0.2 m/s2D沙发的加速度大小为1 m/s232(2022河南郑州高一期末)如图甲所示,一个轻质弹簧下端固定,弹簧正上方有个质量为0.2kg的小球由静止下落,小球一直沿竖直方向运动,小球所受弹力F与其位移x的关系如图乙。弹簧一直处于弹性限度内,重力加速度大小取10m/s2。则下列说法正确的是()A弹簧的劲度系数为133.3N/mB该过程中加速度的最大值为20m/s2C小球的位移为1.5cm时,速度最大D小球的位移为2.5cm时,速度最大33(202
23、2云南腾冲市文星高级中学有限责任公司高一期末)某汽车正以36km/h的速度在平直的公路上行驶,为礼让行人采取刹车,刹车后车轮抱死,车轮向前滑行。此后,汽车开始做匀减速直线运动。已知车胎与路面间的动摩擦因数为0.5,重力加速度,则下列说法正确的是()A汽车刹车后加速度的大小为10B汽车滑行10m后停下C汽车刹车后3s内的位移大小为30mD汽车刹车后1s时的速度大小为5m/s34(2022贵州从江县第一民族中学高一阶段练习)在探究静摩擦力变化规律及滑动摩擦力变化规律的实验中,设计了如图甲所示的演示装置,力传感器A与计算机连接,可获得力随时间变化的规律,将力传感器固定在光滑水平桌面上,测力端通过细绳
24、与一滑块相连(调节力传感器高度可使细绳水平),滑块放在较长的小车上,小车一端连接一根轻绳并跨过光滑的轻质定滑轮系一只空沙桶(调节滑轮可使桌面上部轻绳水平),整个装置处于静止状态。实验开始时打开力传感器同时缓慢向沙桶里倒入沙子,小车一旦运动起来,立即停止倒沙子,若力传感器采集的图像如图乙,则结合该图像,下列说法正确的是()A可求出空沙桶的重力,空桶质量为B可看出滑块与小车之间的滑动摩擦力的大小C可看出滑块与小车之间的最大静摩擦力的大小D可判断第后小车做匀速直线运动(滑块仍在车上)35(2022湖北黄冈市黄州区第一中学高一期末)一辆货车运载着若干相同的光滑圆柱形空油桶。在车厢底,一层油桶平整排列,
25、相互紧贴并被牢牢固定。上一层只有一只油桶C,自由地摆放在A、B之间,没有用绳索固定。桶C受到桶A和桶B的支持和汽车一起保持静止,如图所示,当C与车共同向左运动时()A当车匀速直线运动时,A对C的支持力等于B对C的支持力B当车加速直线运动时,B对C的支持力不变C当向左的加速度达到g时,C将脱离AD当向左的加速度达到g时,C将脱离A三、实验题36(2022安徽省无为中学高一期中)为了测定滑块与木板间的动摩擦因数,设计了如下实验:在水平桌面上,按图所示装置安装器材,通过向小桶中添加沙粒的方法改变物块的受力状态,已知打点计时器使用的交流电频率为50Hz。(1)电磁打点计时器的工作电压为_,向桶内加沙粒
26、的优点是_,确定物块做匀速运动的方法是_。(2)关于本实验,下列说法正确的是( )A电磁打点计时器的工作电源可以用干电池替代B开始实验时应该先接通电源,再释放重物C实验中细线和纸带无需和木板平行(3)若纸带上的点迹如图所示,则物体的运动速度为_m/s(保留2位有效数字)。(4)改变物块质量M,且使滑块做匀速运动,测出了多组物块质量M、沙桶和沙的总质量m,作出M与m的图像如图所示,由图像可知动摩擦因数为_。37(2022福建省宁德第一中学高一阶段练习)物理实验可不是仅仅局限于物理课上才能进行,生活中处处都可以尝试。老师讲解了自由落体运动的规律,你和同学准备用实验来验证一下老师的说法,但是没有打点
27、计时器,有人提议可以用手机录像代替。大家找来器材,将小球固定在刻度尺的旁边由静止释放,用手机拍摄小球自由下落的视频,然后用相应的软件处理得到分帧图片,利用图片中小球的位置就可以得出速度、加速度等信息,实验装置如图1所示。如图2所示为小球下落过程中三幅连续相邻的分帧图片I、II、III,相邻两帧之间的时间间隔为0.02s,刻度尺为毫米刻度尺。(1) 图片II中小球的瞬时速度约为_m/s;(结果保留三位有效数字)(2)关于实验装置和操作,以下说法正确的是_;A刻度尺应固定在竖直平面内B固定手机时,摄像镜头应正对刻度尺C选择材质密度大的小球D铅垂线的作用是检验小球是否沿竖直方向下落(3)为了得到更精
28、确的加速度值,你们利用多帧图片测算其对应的速度v和下落的高度h,绘制了图像,如图3所示。其中P、Q分别为两个大小相同,质量不同的小球下落的图像,由图像可知_A 图像的斜率表示小球下落的加速度B 小球P的质量大于小球Q的质量C 小球P的质量小于小球Q的质量D 小球P的数据算出的加速度值更接近当地重力加速度四、解答题38(2022江苏省阜宁中学高一)假设在发射火箭过程中,首先由火箭助推器提供推力,使火箭上升到30 km高空时,速度达到,然后助推器脱落,向上减速运动后落回地面进行回收。火箭助推器运动过程中所受地球引力可视为不变,且等于在地球表面时的重力,助推器脱落后运动过程中,受到的阻力大小恒为助推
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