2019屆高考物理一輪復習全冊學案(打包14套).zip
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第三章 牛頓運動定律
[全國卷5年考情分析]
基礎考點
??伎键c
2017
2016
2015
2014
2013
命題概率
超重和失重(Ⅰ)
未曾獨立命題
牛頓運動定律及其應用(Ⅱ)
Ⅰ卷T25(20分)Ⅱ卷T24(12分)
Ⅲ卷T25(20分)
Ⅰ卷T18(6分)
Ⅲ卷T20(6分)
Ⅲ卷T24(12分)
Ⅰ卷T20(6分)
Ⅰ卷T25(20分)
Ⅱ卷T20(6分)
Ⅱ卷T25(20分)
Ⅰ卷T17(6分)
Ⅰ卷T24(12分)
Ⅱ卷T17(6分)
Ⅱ卷T24(13分)
Ⅱ卷T14(6分)
Ⅱ卷T25(18分)
獨立命題概率100%
綜合命題
概率100%
實驗四:驗證牛頓運動定律
—
Ⅲ卷T23(10分)
—
Ⅰ卷T22(6分)
—
綜合命題概率40%
??冀嵌?
(1)通過牛頓第三定律考查力的相互性
(2)由牛頓第二定律分析、求解加速度
(3)動力學的兩類基本問題分析與計算
(4)通過整體法與隔離法考查牛頓第二定律的應用
第1節(jié)牛頓第一定律__牛頓第三定律
(1)牛頓第一定律是實驗定律。(×)
(2)在水平面上運動的物體最終停下來,是因為水平方向沒有外力維持其運動的結果。(×)
(3)運動的物體慣性大,靜止的物體慣性小。(×)
(4)物體的慣性越大,運動狀態(tài)越難改變。(√)
(5)作用力與反作用力可以作用在同一物體上。(×)
(6)作用力與反作用力的作用效果不能抵消。(√)
◎物理學史判斷
(1)伽利略認為力是維持物體運動的原因。(×)
(2)亞里士多德認為力是改變物體運動狀態(tài)的原因。(×)
(3)英國科學家牛頓提出了“牛頓第一、第二、第三定律”。(√)
1.慣性是物體的固有屬性,完全由質量決定,與物體的速度無關。
2.牛頓第一定律指出了物體不受力作用時所遵循的規(guī)律,但并不能把牛頓第一定律理解為牛頓第二定律的一個特例。
3.牛頓第三定律指出了作用力與反作用力間的關系,而且這種關系在宏觀、低速運動的情況下均適用。
突破點(一) 牛頓第一定律的理解
1.對牛頓第一定律的理解
(1)提出慣性的概念:牛頓第一定律指出一切物體都具有慣性,慣性是物體的一種固有屬性。
(2)揭示力的本質:力是改變物體運動狀態(tài)的原因,而不是維持物體運動狀態(tài)的原因。
2.慣性的兩種表現形式
(1)物體在不受外力或所受的合外力為零時,慣性表現為使物體保持原來的運動狀態(tài)不變(靜止或勻速直線運動)。
(2)物體受到外力時,慣性表現為抗拒運動狀態(tài)改變的能力。慣性大,物體的運動狀態(tài)較難改變;慣性小,物體的運動狀態(tài)容易改變。
3.與牛頓第二定律的對比
牛頓第一定律是經過科學抽象、歸納推理總結出來的,而牛頓第二定律是一條實驗定律。
[題點全練]
關于牛頓第一定律及慣性的說法正確的是__________。
(1)牛頓第一定律是理想的實驗定律
(2)牛頓第一定律說明力是改變物體運動狀態(tài)的原因
(3)慣性定律與慣性的實質是相同的
(4)物體的運動不需要力來維持
(5)質量為m的物體,以20 m/s的速度運動時比以10 m/s的速度運動時慣性大
(6)物體受到力的作用后,運動狀態(tài)發(fā)生改變,慣性也隨之改變
(7)置于光滑水平面上的物體即使質量很大也能被拉動,說明慣性與物體的質量無關
(8)讓物體的速度發(fā)生改變,無論多快,都需要一定時間,這是因為物體具有慣性
答案:(2)(4)(8)
突破點(二) 牛頓第三定律的理解
1.作用力與反作用力的“六同、三異、二無關”
(1)六同
(2)三異
(3)二無關
2.作用力、反作用力與一對平衡力的比較
作用力和反作用力
一對平衡力
不同點
作用在兩個物體上
作用在同一物體上
力的性質一定相同
對力的性質無要求
作用效果不可抵消
作用效果相互抵消
相同點
大小相等、方向相反,作用在同一直線上
[題點全練]
1.(2018·漯河模擬)下列關于牛頓運動定律說法正確的是( )
A.力是維持物體運動的原因
B.牛頓第一定律可以用實驗直接驗證
C.作用力與反作用力只存在于相互接觸的兩個物體之間
D.作用力與反作用力的性質一定相同
解析:選D 由牛頓第一定律可知,力不是維持物體運動的原因,A錯誤;牛頓第一定律是利用邏輯思維對事實進行分析的產物,不可能用實驗直接驗證,B錯誤;不相互接觸的兩個物體之間也可能存在作用力與反作用力,如相互吸引且并未接觸的兩塊磁鐵,C錯誤;作用力與反作用力的性質相同,D正確。
2.(2018·天津模擬)物體靜止于水平桌面上,則( )
A.物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力是一對相互平衡的力
B.物體的重力和桌面對它的支持力是一對作用力與反作用力
C.物體對桌面的壓力就是物體的重力,這兩個力是同性質的力
D.桌面對物體的支持力大小等于物體的重力大小,這兩個力是一對平衡力
解析:選D 物體對桌面的壓力和桌面對物體的支持力是一對作用力與反作用力,故A錯誤;物體的重力和物體對地球的吸引力是一對作用力與反作用力,故B錯誤;壓力不是重力,它們的施力物體、受力物體、作用點都不相同,故C錯誤;物體的重力是作用在物體上的力,支持力也是作用在這個物體上的力,這兩個力大小相等、方向相反且作用在同一直線上,所以這兩個力是一對平衡力,故D正確。
突破點(三) 應用牛頓第三定律轉換研究對象
[典例] (2018·??谀M)建筑工人用如圖所示的定滑輪裝置運送建筑材料。一質量為70.0 kg 的工人站在地面上,通過定滑輪將20.0 kg的建筑材料以0.500 m/s2的加速度拉升,忽略繩子和定滑輪的質量及定滑輪的摩擦,則工人對地面的壓力大小為(g取10 m/s2)( )
A.510 N B.490 N
C.890 N D.910 N
[思路點撥]
(1)明確物體間的相互作用:
(2)轉換研究對象:
①求地面所受壓力時,由于地面無其他信息,因此轉換到求人受地面的支持力。
②求繩對人的拉力時,人的受力情況復雜,因此轉換到求建材所受繩的拉力。
(3)根據牛頓第三定律,轉換研究對象后所求的力與待求力是“等大”的,因此問題得以巧妙地解出。
[解析] 設繩子對建材的拉力為F1,F1-mg=ma
F1=m(g+a)=210 N
繩子對人的拉力F2=F1=210 N
人處于靜止狀態(tài),則地面對人的支持力
FN=Mg-F2=490 N,
由牛頓第三定律知:人對地面的壓力FN′=FN=490 N
故B項正確。
[答案] B
[方法規(guī)律]
如果不能直接求解物體受到的某個力時,可先求它的反作用力,如求壓力時可先求支持力。在許多問題中,摩擦力的求解亦是如此。利用牛頓第三定律轉換研究對象,可以使我們分析問題的思路更靈活、更開闊。
[集訓沖關]
1.如圖所示,用彈簧測力計懸掛一個重G=10 N的金屬塊,使金屬塊一部分浸在臺秤上的水杯中(水不會溢出)。若彈簧測力計的示數變?yōu)镕T=6 N,則臺秤的示數比金屬塊沒有浸入水前( )
A.保持不變 B.增加10 N
C.增加6 N D.增加4 N
解析:選D 對金屬塊受力分析,由平衡條件可知,水對金屬塊的浮力為F=G-FT=4 N,方向豎直向上,則由牛頓第三定律可得,金屬塊對水的作用力大小為F′=F=4 N,方向豎直向下,所以臺秤的示數比金屬塊沒有浸入水前增加了4 N,選項D正確。
2.如圖所示,質量為m的木塊在質量為M的長木板上水平向右加速滑行,長木板與地面間的動摩擦因數為μ1,木塊與長木板間的動摩擦因數為μ2,若長木板仍處于靜止狀態(tài),則長木板對地面摩擦力大小一定為( )
A.μ1(m+M)g B.μ2mg
C.μ1mg D.μ1mg+μ2Mg
解析:選B 木塊在長木板上向右滑行過程中,受到長木板對木塊水平向左的滑動摩擦力,由牛頓第三定律可知,木塊對長木板有水平向右的滑動摩擦力,大小為μ2mg,由于長木板處于靜止狀態(tài),水平方向合力為零,故地面對長木板的靜摩擦力方向水平向左,大小為μ2mg,由牛頓第三定律可知,長木板對地面的摩擦力大小為μ2mg,故B正確。
3.(2018·常州一模)如圖,一截面為橢圓形的容器內壁光滑,其質量為M,置于光滑水平面上,內有一質量為m的小球,當容器受到一個水平向右的力F作用向右勻加速運動時,小球處于圖示位置,此時小球對橢圓面的壓力大小為( )
A.m
B.m
C.m
D.
解析:選B 先以整體為研究對象,根據牛頓第二定律得:加速度為a=,再對小球研究,分析受力情況,如圖所示,由牛頓第二定律得到:FN==m ,由牛頓第三定律可知小球對橢圓面的壓力大小為m ,故B正確。
易錯問題——練縝密思維
慣性的“相對性”
(一)空氣中的鐵球和乒乓球
1.如圖所示,一容器固定在一個小車上,在容器中分別懸掛一只鐵球和一只乒乓球,容器中鐵球和乒乓球都處于靜止狀態(tài),當容器隨小車突然向右運動時,兩球的運動情況是(以小車為參考系)( )
A.鐵球向左,乒乓球向右 B.鐵球向右,乒乓球向左
C.鐵球和乒乓球都向左 D.鐵球和乒乓球都向右
解析:選C 由于慣性,當容器隨小車突然向右運動時,鐵球和乒乓球都相對容器向左運動,C正確。
(二)水中的鐵球和乒乓球
2.如圖所示,一盛水的容器固定在一個小車上,在容器中分別懸掛和拴住一只鐵球和一只乒乓球。容器中的水和鐵球、乒乓球都處于靜止狀態(tài)。當容器隨小車突然向右運動時,兩球的運動狀況是(以小車為參考系)( )
A.鐵球向左,乒乓球向右 B.鐵球向右,乒乓球向左
C.鐵球和乒乓球都向左 D.鐵球和乒乓球都向右
解析:選A 因為小車突然向右運動,鐵球和乒乓球都有向右運動的趨勢,但由于與同體積的“水球”相比,鐵球質量大、慣性大,鐵球的運動狀態(tài)難改變,即速度變化慢,而同體積的“水球”的運動狀態(tài)容易改變,即速度變化快,而且水和車一起向右運動,所以小車向右運動時,鐵球相對小車向左運動。同理,由于乒乓球與同體積的“水球”相比,質量小,慣性小,乒乓球相對小車向右運動。
(1)質量是物體慣性大小的唯一量度,物體的質量越大,慣性越大,狀態(tài)越難改變。
(2)懸掛在空氣中的鐵球和乒乓球的慣性都比對應的“空氣球”的慣性大,但懸掛在水中的乒乓球的慣性沒有對應的“水球”的慣性大?!?
(一)普通高中適用作業(yè)
[A級——基礎小題練熟練快]
★1.(2018·揭陽模擬)在物理學史上,正確認識運動和力的關系且推翻“力是維持物體運動的原因”這個觀點的物理學家及建立慣性定律的物理學家分別是( )
A.亞里士多德、伽利略 B.伽利略、牛頓
C.伽利略、愛因斯坦 D.亞里士多德、牛頓
解析:選B 伽利略通過斜面實驗正確認識了運動和力的關系,從而推翻了亞里士多德“力是維持物體運動的原因”的錯誤觀點;牛頓在歸納總結伽利略、笛卡兒等科學家的結論基礎上得出了牛頓第一定律,即慣性定律,故選項B正確。
2.(2018·太原模擬)伽利略的斜面實驗證明了( )
A.使物體運動必須有力的作用,沒有力的作用,物體將靜止
B.使物體靜止必須有力的作用,沒有力的作用,物體將運動
C.物體不受外力作用時,一定處于靜止狀態(tài)
D.物體不受外力作用時,總保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或者靜止狀態(tài)
解析:選D 伽利略的斜面實驗證明了:運動不需要力來維持,物體不受外力作用時,總保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),故D正確。
★3.關于運動狀態(tài)與所受外力的關系,下面說法中正確的是( )
A.物體受到恒定的力作用時,它的運動狀態(tài)不發(fā)生改變
B.物體受到不為零的合力作用時,它的運動狀態(tài)要發(fā)生改變
C.物體受到的合力為零時,它一定處于靜止狀態(tài)
D.物體的運動方向與它所受的合力方向一定相同
解析:選B 力是改變物體運動狀態(tài)的原因,只要物體受力(合力不為零),它的運動狀態(tài)就一定會改變,A錯誤,B正確;物體受到的合力為零時,物體可能處于靜止狀態(tài),也可能處于勻速直線運動狀態(tài),C錯誤;物體所受合力的方向可能與物體的運動方向相同或相反,也可能不在一條直線上,D錯誤。
4.下列說法正確的是( )
A.凡是大小相等、方向相反、分別作用在兩個物體上的兩個力,必定是一對作用力和反作用力
B.凡是大小相等、方向相反、作用在同一個物體上的兩個力,必定是一對作用力和反作用力
C.凡是大小相等、方向相反、作用在同一直線上且分別作用在兩個物體上的兩個力,才是一對作用力和反作用力
D.相互作用的一對力中,作用力和反作用力的命名是任意的
解析:選D 作用力和反作用力是分別作用在兩個物體上的相互作用力,即兩個物體互為施力物體和受力物體。其中的任一個力叫作用力時,另一個力叫反作用力,故只有D選項正確。
★5.(2018·哈爾濱模擬)如圖所示,甲為水平傳送帶,乙為傾斜傳送帶,當行李箱隨傳送帶一起勻速運動時,下列判斷中正確的是( )
A.甲上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用
B.乙上的行李箱受到重力、支持力和摩擦力作用
C.乙上的行李箱受的支持力與重力是一對平衡力
D.甲上的行李箱受的支持力與重力是一對作用力與反作用力
解析:選B 由于行李箱隨傳送帶一起勻速運動,因此行李箱處于平衡狀態(tài),所受合力為零,又因為甲上的行李箱隨水平傳送帶勻速運動,故不受摩擦力作用,甲上的行李箱受的支持力與重力是一對平衡力,A、D均錯誤;乙上的行李箱隨傾斜傳送帶向上勻速運動,一定受到沿傳送帶向上的摩擦力,而行李箱受到的支持力與重力垂直于帶面向下的分力平衡,故B正確,C錯誤。
★6.意大利科學家伽利略在研究物體變速運動規(guī)律時,做了著名的“斜面實驗”,他測量了銅球在較小傾角斜面上的運動情況,發(fā)現銅球做的是勻變速直線運動,且銅球加速度隨斜面傾角的增大而增大,于是他對大傾角情況進行了合理的外推,由此得出的結論是( )
A.力不是維持物體運動的原因
B.力是使物體產生加速度的原因
C.自由落體運動是一種勻變速直線運動
D.物體都具有保持原來運動狀態(tài)的屬性,即慣性
解析:選C 測量銅球在較小傾角斜面上的運動情況,發(fā)現銅球做的是勻變速直線運動,且銅球加速度隨斜面傾角的增大而增大,傾角最大的情況就是90°時,這時銅球做自由落體運動,由此得出的結論是自由落體運動是一種勻變速直線運動。故C正確。
★7.如圖所示,人沿水平方向拉牛,但沒有拉動,下列說法正確的是( )
A.繩拉牛的力小于牛拉繩的力
B.繩拉牛的力與牛拉繩的力是一對平衡力
C.繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是一對平衡力
D.繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是相互作用力
解析:選C 繩拉牛的力和牛拉繩的力是作用力與反作用力,大小相等,方向相反,故A、B錯誤;由于沒有拉動牛,可知繩拉牛的力與地面對牛的摩擦力是一對平衡力,故C正確,故D錯誤。
[B級——中檔題目練通抓牢]
★8.(2018·安徽黃山質檢)關于物體的慣性,下列說法中正確的是( )
A.騎自行車的人,上坡前要緊蹬幾下,是為了增大慣性沖上坡
B.子彈從槍膛中射出后在空中飛行,速度逐漸減小,因此慣性也減小
C.物體慣性的大小,由物體質量的大小決定
D.物體由靜止開始運動的瞬間,它的慣性最大
解析:選C 質量是物體慣性大小的唯一量度,慣性與物體的運動狀態(tài)無關。故C正確。
★9.[多選](2018·遼寧大連十一中段考)伽利略根據小球在斜面上運動的實驗和理想實驗,提出了慣性的概念,從而奠定了牛頓力學的基礎。早期物理學家關于慣性有下列說法,其中正確的是( )
A.物體抵抗運動狀態(tài)變化的性質是慣性
B.沒有力作用,物體只能處于靜止狀態(tài)
C.行星在圓周軌道上保持勻速率運動的性質是慣性
D.運動物體如果沒有受到力的作用,將繼續(xù)以同一速度沿同一直線運動
解析:選AD 慣性是物體本身的一種屬性,是物體抵抗運動狀態(tài)變化的本領(性質),A正確,C錯誤。沒有力作用時,物體可能靜止也可能做勻速直線運動,B錯誤,D正確。
★10.(2018·江西省紅色七校二模)牛頓在總結C.雷恩、J.沃利斯和C.惠更斯等人的研究結果后,提出了著名的牛頓第三定律,闡述了作用力和反作用力的關系,從而與牛頓第一定律和牛頓第二定律形成了完整的牛頓力學體系。下列關于作用力和反作用力的說法正確的是( )
A.物體先對地面產生壓力,然后地面才對物體產生支持力
B.物體對地面的壓力和地面對物體的支持力互相平衡
C.人推車加速前進,人對車的作用力的大小等于車對人的作用力的大小
D.物體在地面上滑行,物體對地面的摩擦力大于地面對物體的摩擦力
解析:選C 物體對地面的壓力和地面對物體的支持力是一對作用力與反作用力,是同時產生的,所以選項A錯誤;物體對地面的壓力和地面對物體的支持力分別作用在地面和物體上,是一對作用力與反作用力,不是平衡力,選項B錯誤;人對車的作用力與車對人的作用力是一對作用力與反作用力,大小相等,選項C正確;物體對地面的摩擦力與地面對物體的摩擦力是一對作用力與反作用力,大小相等,選項D錯誤。
11.如圖所示,在一輛表面光滑且足夠長的小車上,有質量為m1和m2的兩個小球(m1>m2)隨車一起勻速運動,當車突然停止時,若不考慮其他阻力,則兩個小球( )
A.一定相碰 B.一定不相碰
C.不一定相碰 D.無法確定
解析:選B 因小車表面光滑,因此小球在水平方向上不會受到外力作用,原來兩小球與小車有相同的速度,當車突然停止時,由于慣性,兩小球的速度將不變,所以不會相碰。
★12.(2018·福州模擬)汽車拉著拖車在平直的公路上運動,下列說法中正確的是( )
A.汽車能拉著拖車前進是因為汽車對拖車的拉力大于拖車對汽車的拉力
B.汽車先對拖車施加拉力,然后才產生拖車對汽車的拉力
C.勻速前進時,汽車對拖車的拉力等于拖車向后拉汽車的力;加速前進時,汽車對拖車的拉力大于拖車向后拉汽車的力
D.拖車加速前進,是因為汽車對拖車的拉力大于地面對拖車的摩擦阻力;汽車加速前進是因為地面對汽車向前的作用力大于拖車對它的拉力
解析:選D 汽車對拖車的拉力與拖車對汽車的拉力是一對相互作用力,而一對相互作用力總是大小相等,A、C錯誤;因一對相互作用力總是同時產生,B錯誤;拖車加速前進是因為汽車對拖車的拉力大于地面對拖車的摩擦阻力,汽車加速前進是因為地面對汽車向前的作用力大于拖車對它的拉力,D正確。
[C級——難度題目自主選做]
13.伽利略對“自由落體運動”和“運動和力的關系”的研究,開創(chuàng)了科學實驗和邏輯推理相結合的重要科學研究方法。圖 (a)、(b)分別表示這兩項研究中實驗和邏輯推理的過程,對這兩項研究,下列說法正確的是( )
A.圖(a)通過對自由落體運動的研究,合理外推得出小球在斜面上做勻變速運動
B.圖(a)中先在傾角較小的斜面上進行實驗,可“沖淡”重力,使時間測量更容易
C.圖(b)中完全沒有摩擦阻力的斜面是實際存在的,實驗可實際完成
D.圖(b)的實驗為“理想實驗”,通過邏輯推理得出物體的運動需要力來維持
解析:選B 伽利略設想物體下落的速度與時間成正比,因為當時無法測量物體的瞬時速度,所以伽利略通過數學推導證明如果速度與時間成正比,那么位移與時間的平方成正比;由于當時用滴水法計時,無法記錄自由落體的較短時間,伽利略設計了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下,來“沖淡”重力的作用效果,而小球在斜面上運動的加速度要比它豎直下落的加速度小得多,所用時間長得多,所以容易測量。伽利略做了上百次實驗,并通過抽象思維在實驗結果上做了合理外推。故A錯誤,B正確。完全沒有摩擦阻力的斜面是實際不存在的,故C錯誤。伽利略用抽象思維、數學推導和科學實驗相結合的方法得到物體的運動不需要力來維持,故D錯誤。
14.如圖所示,甲、乙兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線,約定先使對方過分界線者為贏。若繩子質量不計,冰面可看成光滑,則下列說法正確的是( )
A.甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力
B.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力
C.若甲的質量比乙大,則甲能贏得“拔河”比賽的勝利
D.若乙收繩的速度比甲快,則乙能贏得“拔河”比賽的勝利
解析:選C 根據牛頓第三定律可知甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對作用力與反作用力,選項A錯誤;因為甲和乙的力作用在同一個物體上,故選項B錯誤;若甲的質量比較大,甲的慣性比乙的大,故運動狀態(tài)改變比乙難,故乙先過界,選項C正確;“拔河”比賽的輸贏只與甲、乙的質量有關,與收繩速度無關,選項D錯誤。
(二)重點高中適用作業(yè)
[A級——保分題目巧做快做]
1.(2018·太原模擬)伽利略的斜面實驗證明了( )
A.使物體運動必須有力的作用,沒有力的作用,物體將靜止
B.使物體靜止必須有力的作用,沒有力的作用,物體將運動
C.物體不受外力作用時,一定處于靜止狀態(tài)
D.物體不受外力作用時,總保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或者靜止狀態(tài)
解析:選D 伽利略的斜面實驗證明了:運動不需要力來維持,物體不受外力作用時,總保持原來的勻速直線運動狀態(tài)或靜止狀態(tài),故D正確。
2.下列說法正確的是( )
A.凡是大小相等、方向相反、分別作用在兩個物體上的兩個力,必定是一對作用力和反作用力
B.凡是大小相等、方向相反、作用在同一個物體上的兩個力,必定是一對作用力和反作用力
C.凡是大小相等、方向相反、作用在同一直線上且分別作用在兩個物體上的兩個力,才是一對作用力和反作用力
D.相互作用的一對力中,作用力和反作用力的命名是任意的
解析:選D 作用力和反作用力是分別作用在兩個物體上的相互作用力,即兩個物體互為施力物體和受力物體。其中的任一個力叫作用力時,另一個力叫反作用力,故只有D選項正確。
3.如圖所示,在一輛表面光滑且足夠長的小車上,有質量為m1和m2的兩個小球(m1>m2)隨車一起勻速運動,當車突然停止時,若不考慮其他阻力,則兩個小球( )
A.一定相碰 B.一定不相碰
C.不一定相碰 D.無法確定
解析:選B 因小車表面光滑,因此小球在水平方向上不會受到外力作用,原來兩小球與小車有相同的速度,當車突然停止時,由于慣性,兩小球的速度將不變,所以不會相碰。
4.如圖所示,甲、乙兩人在冰面上“拔河”。兩人中間位置處有一分界線,約定先使對方過分界線者為贏。若繩子質量不計,冰面可看成光滑,則下列說法正確的是( )
A.甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對平衡力
B.甲對繩的拉力與乙對繩的拉力是作用力與反作用力
C.若甲的質量比乙大,則甲能贏得“拔河”比賽的勝利
D.若乙收繩的速度比甲快,則乙能贏得“拔河”比賽的勝利
解析:選C 根據牛頓第三定律可知甲對繩的拉力與繩對甲的拉力是一對作用力與反作用力,選項A錯誤;因為甲和乙的力作用在同一個物體上,故選項B錯誤;若甲的質量比較大,甲的慣性比乙的大,故運動狀態(tài)改變比乙難,故乙先過界,選項C正確;“拔河”比賽的輸贏只與甲、乙的質量有關,與收繩速度無關,選項D錯誤。
★5.(2018·益陽模擬)亞里士多德在其著作《物理學》中說:一切物體都具有某種“自然本性”,物體由其“自然本性”決定的運動稱之為“自然運動”,而物體受到推、拉、提、舉等作用后的非“自然運動”稱之為“受迫運動”。伽利略、笛卡爾、牛頓等人批判地繼承了亞里士多德的這些說法,建立了新物理學。新物理學認為一切物體都具有的“自然本性”是“慣性”。下列關于“慣性”和“運動”的說法中不符合新物理學的是( )
A.一切物體的“自然運動”都是速度不變的運動——靜止或者勻速直線運動
B.作用在物體上的力,是使物體做“受迫運動”即變速運動的原因
C.可繞豎直軸轉動的水平圓桌轉得太快,放在桌面上的盤子會向桌子邊緣滑去,這是由于“盤子受到的向外的力”超過了“桌面給盤子的摩擦力”導致的
D.豎直向上拋出的物體,受到了重力,卻沒有立即反向運動,而是繼續(xù)向上運動一段距離后才反向運動,是由于物體具有慣性
解析:選C 力不是維持物體運動的原因,力是改變物體運動狀態(tài)的原因,所以當物體不受到任何外力的時候,總保持靜止或者勻速直線運動的狀態(tài),故選項A正確;當物體受到外力作用的時候,物體的運動狀態(tài)會發(fā)生改變,即力是改變物體運動狀態(tài)的原因,故選項B正確;可繞豎直軸轉動的水平圓桌轉得太快時,放在桌面上的盤子會向桌子邊緣滑去,這是由于“盤子需要的向心力”超過了“桌面給盤子的摩擦力”導致的,故選項C錯誤;物體具有向上的速度,由于具有保持這種運動狀態(tài)的慣性,雖然受到向下的重力,但物體不會立即向下運動,故選項D正確。
★6.關于慣性,下列說法正確的是( )
A.靜止的火車啟動時速度變化緩慢,是因為火車靜止時慣性大
B.戰(zhàn)斗機投入戰(zhàn)斗時,必須拋掉副油箱,是要減小慣性,保證其運動的靈活性
C.在繞地球運轉的宇宙飛船內的物體處于失重狀態(tài),因而不存在慣性
D.快速拋出的乒乓球和網球,乒乓球運動距離小,是因為乒乓球慣性大的緣故
解析:選B 物體的質量是物體慣性大小的唯一量度,物體的慣性是物體的固有屬性,只與質量有關,與物體的運動狀態(tài)無關,拋掉副油箱可以減小質量,B正確,A、C錯誤;乒乓球運動距離小是空氣阻力造成的,其質量小,慣性小,D錯誤。
★7.[多選]在水平的路面上有一輛勻速行駛的小車,車上固定一盛滿水的碗?,F突然發(fā)現碗中的水灑出,水灑出的情況如圖所示,則關于小車在此種情況下的運動,下列敘述正確的是( )
A.小車勻速向左運動 B.小車可能突然向左加速
C.小車可能突然向左減速 D.小車可能突然向右減速
解析:選BD 原來水和小車相對靜止以共同速度運動,水突然向右灑出有兩種可能:①原來小車向左運動,突然加速,碗中水由于慣性保持原速度不變,故相對碗向右灑出。②原來小車向右運動,突然減速,碗中水由于慣性保持原速度不變,相對于碗向右灑出,故B、D正確。
★8.(2018·無錫模擬)一個榔頭敲在一塊玻璃上把玻璃打碎了。對這一現象,下列說法正確的是( )
A.榔頭敲玻璃的力大于玻璃對榔頭的作用力,所以玻璃才碎裂
B.榔頭受到的力大于玻璃受到的力,只是由于榔頭能夠承受比玻璃更大的力才沒有碎裂
C.榔頭和玻璃之間的作用力應該是等大的,只是由于榔頭能夠承受比玻璃更大的力才沒有碎裂
D.因為不清楚玻璃和榔頭的其他受力情況,所以無法判斷它們之間的相互作用力的大小
解析:選C 這里要明確作用力和反作用力的作用效果的問題,因為大小相同的力作用在不同的物體上效果往往不同,所以不能從效果上去比較作用力與反作用力的大小關系。故C正確。
[B級——拔高題目穩(wěn)做準做]
★9.(2018·福建六校聯(lián)考)2016年8月16日1時40分,我國在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用“長征二號丁”運載火箭,成功將“墨子號”衛(wèi)星發(fā)射升空并送入預定軌道。關于這次衛(wèi)星與火箭上天的情形敘述正確的是( )
A.火箭尾部向外噴氣,噴出的氣體反過來對火箭產生一個反作用力,從而讓火箭獲得了向前的推力
B.火箭尾部噴出的氣體對空氣產生一個作用力,空氣的反作用力使火箭獲得飛行的動力
C.火箭飛出大氣層后,由于沒有了空氣,火箭雖然向后噴氣,但也無法獲得前進的動力
D.衛(wèi)星進入預定軌道之后,與地球之間不存在相互作用
解析:選A 火箭升空時,其尾部向下噴氣,火箭箭體與被噴出的氣體是一對相互作用的物體,火箭向下噴氣時,噴出的氣體同時對火箭產生向上的反作用力,即為火箭上升的推動力,此動力并不是由周圍的空氣提供的,因而與是否飛出大氣層、是否存在空氣無關,因而選項B、C錯誤,選項A正確;火箭運載衛(wèi)星進入軌道之后,衛(wèi)星與地球之間依然存在相互吸引力,即衛(wèi)星吸引地球,地球吸引衛(wèi)星,這是一對作用力與反作用力,故選項D錯誤。
★10.[多選]如圖所示,用水平力F把一個物體緊壓在豎直墻壁上靜止,下列說法中正確的是( )
A.水平力F跟墻壁對物體的壓力是一對作用力與反作用力
B.物體的重力跟墻壁對物體的靜摩擦力是一對平衡力
C.水平力F與物體對墻壁的壓力是一對作用力與反作用力
D.物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的壓力是一對作用力與反作用力
解析:選BD 水平力F跟墻壁對物體的壓力作用在同一物體上,大小相等,方向相反,且作用在一條直線上,是一對平衡力,選項A錯誤;物體在豎直方向上受豎直向下的重力以及墻壁對物體豎直向上的靜摩擦力的作用,因物體處于靜止狀態(tài),故這兩個力是一對平衡力,選項B正確;水平力F作用在物體上,而物體對墻壁的壓力作用在墻壁上,這兩個力不是平衡力,也不是相互作用力,選項C錯誤;物體對墻壁的壓力與墻壁對物體的壓力是兩個物體間的相互作用力,是一對作用力與反作用力,選項D正確。
11.伽利略對“自由落體運動”和“運動和力的關系”的研究,開創(chuàng)了科學實驗和邏輯推理相結合的重要科學研究方法。圖 (a)、(b)分別表示這兩項研究中實驗和邏輯推理的過程,對這兩項研究,下列說法正確的是( )
A.圖(a)通過對自由落體運動的研究,合理外推得出小球在斜面上做勻變速運動
B.圖(a)中先在傾角較小的斜面上進行實驗,可“沖淡”重力,使時間測量更容易
C.圖(b)中完全沒有摩擦阻力的斜面是實際存在的,實驗可實際完成
D.圖(b)的實驗為“理想實驗”,通過邏輯推理得出物體的運動需要力來維持
解析:選B 伽利略設想物體下落的速度與時間成正比,因為當時無法測量物體的瞬時速度,所以伽利略通過數學推導證明如果速度與時間成正比,那么位移與時間的平方成正比;由于當時用滴水法計時,無法記錄自由落體的較短時間,伽利略設計了讓銅球沿阻力很小的斜面滾下,來“沖淡”重力的作用效果,而小球在斜面上運動的加速度要比它豎直下落的加速度小得多,所用時間長得多,所以容易測量。伽利略做了上百次實驗,并通過抽象思維在實驗結果上做了合理外推。故A錯誤,B正確。完全沒有摩擦阻力的斜面是實際不存在的,故C錯誤。伽利略用抽象思維、數學推導和科學實驗相結合的方法得到物體的運動不需要力來維持,故D錯誤。
★12.如圖所示為英國人阿特伍德設計的裝置,不考慮繩與滑輪的質量,不計軸承、繩與滑輪間的摩擦。初始時兩人均站在水平地面上,當位于左側的甲用力向上攀爬時,位于右側的乙始終用力抓住繩子,最終至少一人能到達滑輪。下列說法中正確的是( )
A.若甲的質量較大,則乙先到達滑輪
B.若甲的質量較大,則甲、乙同時到達滑輪
C.若甲、乙質量相同,則乙先到達滑輪
D.若甲、乙質量相同,則甲先到達滑輪
解析:選A 由于滑輪光滑,甲拉繩子的力等于繩子拉乙的力,若甲的質量大,則由甲拉繩子的力等于乙受到的繩子拉力,得甲攀爬時乙的加速度大于甲,所以乙會先到達滑輪,選項A正確,選項B錯誤;若甲、乙的質量相同,甲用力向上攀爬時,甲拉繩子的力等于繩子拉乙的力,甲、乙具有相同的加速度和速度,所以甲、乙應同時到達滑輪,選項C、D錯誤。
★13.一個箱子放在水平地面上,箱內有一固定的豎直桿,在桿上套著一個環(huán),箱與桿的總質量為M,環(huán)的質量為m,如圖所示,已知環(huán)沿桿勻加速下滑時,環(huán)與桿間的摩擦力大小為Ff,則此時箱對地面的壓力大小是( )
A.(M+m)g B.Ff+mg
C.Ff+Mg D.Ff+(M+m)g
解析:選C 箱子和桿處于靜止狀態(tài),由力的平衡條件得,地面對箱子的支持力FN=Ff′+Mg=Ff+Mg,根據牛頓第三定律,箱子對地面的壓力大小等于地面對箱子的支持力大小,則:FN′=FN=Ff+Mg。
★14.(2017·淄博一模)如圖所示,小球C置于光滑的半球形凹槽B內,B放在長木板A上,整個裝置處于靜止狀態(tài)。在緩慢減小木板傾角θ的過程中,下列說法正確的是( )
A.A受到的壓力逐漸變大
B.A受到的摩擦力逐漸變大
C.C對B的壓力逐漸變大
D.C受到三個力的作用
解析:選A 以小球和凹槽為整體分析,可得木板傾角θ減小時,整體對木板的壓力增大,整體受到的沿斜面方向的摩擦力減小,由作用力與反作用力的關系知選項A正確,B錯誤;由于木板緩慢移動,則小球C處于動態(tài)平衡狀態(tài),小球C始終受到重力和凹槽B的支持力兩個力的作用而平衡,C對B的壓力大小等于C受到的重力,故選項C、D錯誤。
第2節(jié)牛頓第二定律__兩類動力學問題
,
(1)物體加速度的方向一定與合外力方向相同。(√)
(2)質量越大的物體,加速度越小。(×)
(3)物體的質量與加速度成反比。(×)
(4)物體受到外力作用,立即產生加速度。(√)
(5)可以利用牛頓第二定律確定自由電子的運動情況。(×)
(6)物體所受的合外力減小,加速度一定減小,而速度不一定減小。(√)
(7)千克、秒、米、庫侖、安培均為國際單位制的基本單位。(×)
(8)力的單位牛頓,簡稱牛,屬于導出單位。(√)
1.牛頓第二定律是矢量關系式,列方程時應選正方向,且力和加速度取同一正方向。
2.加速度的方向由合外力的方向決定,與物體運動速度方向無關。
3.利用牛頓第二定律列方程時常以加速度的方向為正方向,勻變速直線運動公式中常以初速度方向為正方向,注意兩種情況下加速度的符號關系。
4.解題中常用到的二級結論:
(1)沿粗糙水平面滑行的物體:a=μg
(2)沿光滑斜面滑行的物體:a=gsin θ
(3)沿粗糙斜面下滑的物體:a=g(sin θ-μcos θ)
(4)沿粗糙斜面上滑的物體:a=g(sin θ+μcos θ)
突破點(一) 牛頓第二定律的理解
1.牛頓第二定律的五個特性
2.合力、加速度、速度之間的決定關系
(1)不管速度是大是小,或是零,只要合力不為零,物體都有加速度。
(2)a=是加速度的定義式,a與Δv、Δt無必然聯(lián)系;a=是加速度的決定式,a∝F,a∝。
(3)合力與速度同向時,物體加速運動;合力與速度反向時,物體減速運動。
[題點全練]
1.[多選](2016·全國卷Ⅰ)一質點做勻速直線運動?,F對其施加一恒力,且原來作用在質點上的力不發(fā)生改變,則( )
A.質點速度的方向總是與該恒力的方向相同
B.質點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直
C.質點加速度的方向總是與該恒力的方向相同
D.質點單位時間內速率的變化量總是不變
解析:選BC 質點原來做勻速直線運動,說明所受合外力為0,當對其施加一恒力后,恒力的方向與原來運動的速度方向關系不確定,則質點可能做直線運動,也可能做曲線運動,但加速度的方向一定與該恒力的方向相同,選項B、C正確。
2.(2016·上海高考)如圖,頂端固定著小球的直桿固定在小車上,當小車向右做勻加速運動時,球所受合外力的方向沿圖中的( )
A.OA方向 B.OB方向
C.OC方向 D.OD方向
解析:選D 據題意可知,小車向右做勻加速直線運動,由于球固定在桿上,而桿固定在小車上,則三者屬于同一整體,根據整體法和隔離法的關系分析可知,球和小車的加速度相同,所以球的加速度也向右,即沿OD方向,故選項D正確。
3.[多選](2018·清遠市田家炳實驗中學一模)一個質量為2 kg的物體,在5個共點力作用下處于平衡狀態(tài)?,F同時撤去大小分別為15 N和10 N的兩個力,其余的力保持不變,關于此后該物體的運動的說法中正確的是( )
A.一定做勻變速直線運動,加速度大小可能是5 m/s2
B.一定做勻變速運動,加速度大小可能等于重力加速度的大小
C.可能做勻減速直線運動,加速度大小是2.5 m/s2
D.可能做勻速圓周運動,向心加速度大小是5 m/s2
解析:選BC 根據平衡條件得知,其余力的合力與撤去的兩個力的合力大小相等、方向相反,則撤去大小分別為15 N和10 N的兩個力后,物體的合力大小范圍為5 N≤F合≤25 N,根據牛頓第二定律a=得:物體的加速度范圍為:2.5 m/s2≤a≤12.5 m/s2。若物體原來做勻速直線運動,撤去的兩個力的合力方向與速度方向不在同一直線上,物體做勻變速曲線運動,加速度大小可能為5 m/s2,故A錯誤。由于撤去兩個力后其余力保持不變,則物體所受的合力不變,一定做勻變速運動,加速度大小可能等于重力加速度的大小,故B正確。若物體原來做勻速直線運動,撤去的兩個力的合力方向與速度方向相同時,物體做勻減速直線運動,故C正確。由于撤去兩個力后其余力保持不變,在恒力作用下不可能做勻速圓周運動,故D錯誤。
突破點(二) 牛頓第二定律的瞬時性問題
1.兩種模型
加速度與合外力具有瞬時對應關系,二者總是同時產生、同時變化、同時消失,具體可簡化為以下兩種模型:
2.求解瞬時加速度的一般思路
??
[題點全練]
1.[多選](2018·太原模擬)如圖所示,質量為m的小球被一根橡皮筋AC和一根繩BC系住,當小球靜止時,橡皮筋處在水平方向上。下列判斷中正確的是( )
A.在AC被突然剪斷的瞬間,BC對小球的拉力不變
B.在AC被突然剪斷的瞬間,小球的加速度大小為gsin θ
C.在BC被突然剪斷的瞬間,小球的加速度大小為
D.在BC被突然剪斷的瞬間,小球的加速度大小為gsin θ
解析:選BC 設小球靜止時BC繩的拉力為F,AC橡皮筋的拉力為T,由平衡條件可得:Fcos θ=mg,Fsin θ=T,解得:F=,T=mgtan θ。在AC被突然剪斷的瞬間,BC上的拉力F也發(fā)生了突變,小球的加速度方向沿與BC垂直的方向且斜向下,大小為a==gsin θ,B正確,A錯誤;在BC被突然剪斷的瞬間,橡皮筋AC的拉力不變,小球的合力大小與BC被剪斷前拉力的大小相等,方向沿BC方向斜向下,故加速度a==,C正確,D錯誤。
2.(2018·東北三省四市一模)質量均為m的物塊a、b之間用豎直輕彈簧相連,系在a上的細線豎直懸掛于固定點O,a、b與豎直粗糙墻壁接觸,整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)。重力加速度大小為g,則( )
A.物塊b可能受3個力
B.細線中的拉力小于2mg
C.剪斷細線瞬間b的加速度大小為g
D.剪斷細線瞬間a的加速度大小為2g
解析:選D 對ab整體分析可知,整體受重力和細線上的拉力,水平方向如果受墻的彈力,則整體不可能豎直靜止,故不會受到水平方向上的彈力,根據平衡條件可知,細線上的
拉力F=2mg;再對b分析可知,b只受重力和彈簧拉力而保持靜止,故A、B錯誤;由于b處于平衡,故彈簧的拉力F=mg,剪斷細線瞬間彈簧的彈力不變,則對b分析可知,b受力不變,合力為零,故加速度為零,故C錯誤;對a分析可知,剪斷細線瞬間a受重力和彈簧向下的拉力,合力Fa=2mg,則由牛頓第二定律可知,加速度大小為2g,故D正確。
3.[多選](2018·成都市石室中學二診)光滑斜面上,當系統(tǒng)靜止時,擋板C與斜面垂直,彈簧、輕桿均與斜面平行,A、B質量相等。在突然撤去擋板的瞬間( )
A.兩圖中兩球加速度均為gsin θ
B.兩圖中A球的加速度均為零
C.圖甲中B球的加速度為2gsin θ
D.圖乙中B球的加速度為gsin θ
解析:選CD 撤去擋板前,對整體分析,擋板對B球的彈力大小為2mgsin θ,因彈簧彈力不能突變,而桿的彈力會突變,所以撤去擋板瞬間,圖甲中A球所受合力為零,加速度為零,B球所受合力為2mgsin θ,加速度為2gsin θ;圖乙中桿的彈力突變?yōu)榱悖珹、B球所受合力均為mgsin θ,加速度均為gsin θ,故C、D正確,A、B錯誤。
突破點(三) 動力學的兩類基本問題
1.解決動力學兩類基本問題的思路
2.動力學兩類基本問題的解題步驟
[典例] 如圖所示,在粗糙的水平路面上,一小車以v0=4 m/s的速度向右勻速行駛,與此同時,在小車后方相距s0=40 m處有一物體在水平向右的推力F=20 N作用下,從靜止開始做勻加速直線運動,當物體運動了x1=25 m撤去。已知物體與地面之間的動摩擦因數μ=0.2,物體的質量m=5 kg,重力加速度g=10 m/s2。求:
(1)推力F作用下,物體運動的加速度a1大??;
(2)物體運動過程中與小車之間的最大距離;
(3)物體剛停止運動時與小車的距離d。
[思路點撥]
[解析] (1)對物體,根據牛頓第二定律得
F-μmg=ma1
代入數據得a1=2 m/s2。
(2)當物體速度v1=v0時,物體與小車間距離最大,即
t1== s=2 s時,
兩者之間最大距離
xmax=s0+v0t1-t1=40 m+4×2 m-4 m=44 m。
(3)設推力作用的時間為t2,
根據位移公式得x1=a1t22
則t2= = s=5 s
速度v2=a1t2=2×5 m/s=10 m/s
撤去F后,物體運動的加速度為a2,經過t3時間停止,其位移為x2,根據牛頓第二定律μmg=ma2
得a2=μg=2 m/s2
由v2=2ax得x2== m=25 m
而t3== s=5 s。
物體運動的總時間t=t2+t3=10 s
則d=v0t+s0-(x1+x2)=30 m。
[答案] (1)2 m/s2 (2)44 m (3)30 m
[方法規(guī)律]
解決兩類動力學問題的兩個關鍵點
(1)把握“兩個分析”“一個橋梁”
(2)不同過程中的聯(lián)系。如第一個過程的末速度就是下一個過程的初速度,若過程較為復雜,可畫位置示意圖確定位移之間的聯(lián)系。
[集訓沖關]
1.(2018·滄州一中月考)將一質量為m的小球靠近墻面豎直向上拋出,圖甲是向上運動小球的頻閃照片,圖乙是下降時的頻閃照片,O是運動過程中的最高點,甲、乙兩次閃光頻率相同,重力加速度為g,假設小球所受的阻力大小不變,則可估算小球受到的阻力大小約為( )
A.mg B.mg
C.mg D.mg
解析:選C 設每塊磚的厚度是d,向上運動時:
9d-3d=a1T2
向下運動時:3d-d=a2T2
解得:=
根據牛頓第二定律,向上運動時:mg+f=ma1
向下運動時:mg-f=ma2
解得:f=mg,C正確。
2.(2018·淮北一模)如圖所示,一足夠長的固定斜面傾角θ=37°,兩物塊A、B的質量mA、mB分別為1 kg和2 kg,它們與斜面之間的動摩擦因數均為μ=0.5。兩物塊之間的輕繩長L=0.5 m,作用在B上沿斜面向上的力F逐漸增大,使A、B一起由靜止開始沿斜面向上運動,g取10 m/s2。(sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)
(1)當作用在物塊B上的拉力F達到42 N時,連接物塊A、B之間的輕繩恰好被拉斷,求該輕繩能承受的最大拉力;
(2)若連接物塊A、B之間的輕繩恰好被拉斷瞬間,A、B的速度均為10 m/s,輕繩斷裂后作用在B物塊上的外力F=42 N不變,求當A運動到最高點時,物塊A、B之間的距離。
解析:(1)對AB整體受力分析,由牛頓第二定律得:
F-(mA+mB)gsin θ-μ(mA+mB)gcos θ=(mA+mB)a
代入數據解得a=4 m/s2
對A物塊受力分析,由牛頓第二定律得:
FT-mAgsin θ-μmAgcos θ=mAa
代入數據解得:FT=14 N。
(2)輕繩斷裂后,對A物塊受力分析,由牛頓第二定律得:
mAgsin θ+μmAgcos θ=mAaA
代入數據解得:aA=10 m/s2
由運動學公式有:v=aAt
解得:t==1 s
由運動學公式有:xA==5 m
輕繩斷裂后,對B物塊受力分析,由牛頓第二定律得:
F-mBgsin θ-μmBgcos θ=mBaB
代入數據解得:aB=11 m/s2
由運動學公式有:xB=vt+aBt2
代入數據解得:xB=15.5 m
由題意可知,當A運動到最高點時,物塊A、B之間的距離為:x=xB-xA+L=11 m。
答案:(1)14 N (2)11 m
突破點(四) 動力學的圖像問題
1.常見的動力學圖像
v -t圖像、a -t圖像、F -t圖像、F -a圖像等。
2.動力學圖像問題的類型
3.解題策略
(1)問題實質是力與運動的關系,解題的關鍵在于弄清圖像斜率、截距、交點、拐點、面積的物理意義。
(2)應用物理規(guī)律列出與圖像對應的函數方程式,進而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關系,以便對有關物理問題作出準確判斷。
[多維探究]
(一)由運動圖像分析物體的受力情況
[例1] (2016·海南高考)沿固定斜面下滑的物體受到與斜面平行向上的拉力F的作用,其下滑的速度-時間圖線如圖所示。已知物體與斜面之間的動摩擦因數為常數,在0~5 s、5~10 s、10~15 s內F的大小分別為F1、F2和F3,則( )
A.F1F3
C.F1>F3 D.F1=F3
[解析] 由題圖可知,0~5 s內加速度a1=0.2 m/s2,方向沿斜面向下,設斜面傾角為θ,物體與斜面之間的動摩擦力為f,根據牛頓第二定律有mgsin θ-f-F1=ma1,F1=mgsin θ-f-0.2m;5~10 s內加速度a2=0,根據牛頓第二定律有mgsin θ-f-F2=ma2,F2=mgsin θ-f;10~15 s內加速度a3=-0.2 m/s2,方向沿斜面向上,根據牛頓第二定律有mgsin θ-f-F3=ma3,F3=mgsin θ-f+0.2m。故可得:F3>F2>F1,選項A正確。
[答案] A
(二)由力的圖像分析物體的運動情況
[例2] (2018·天津紅橋區(qū)期末)靜止在光滑水平地面上的物體,突然受到一個如圖所示的水平外力的作用,則( )
A.物體沿水平面做往復運動
B.物體始終沿水平面朝一個方向運動
C.物體沿水平面先做勻加速運動,后做勻減速運動
D.物體沿水平面先做勻加速運動,然后做勻速運動
[解析] 題干中F先增大后減小,力的大小隨時間變化,但是方向沒有變化,由F=ma得加速度先增大后減小,所以物體一直處于加速狀態(tài),但不是勻加速,故A、C、D錯誤,B正確。
[答案] B
(三)由已知條件確定某物理量的變化圖像
[例3] (2018·鹽城一模)如圖所示,E為斜面的中點,斜面上半段光滑,下半段粗糙,一個小物體由頂端靜止釋放,沿斜面下滑到底端時速度為零。以沿斜面向下為正方向,則物體下滑過程中的位移x、速度v、合力F、加速度a與時間t的關系圖像可能正確的是( )
[解析] 物體在光滑的斜面上做勻加速直線運動,位移—時間圖像的開口向上,物體在粗糙的斜面上做勻減速直線運動,位移—時間圖像的開口向下,故A錯誤;物體在斜面上半段做勻加速直線運動,在下半段做勻減速直線運動,由于到達底端的速度為零,則物體在上半段和下半段的平均速度相等,位移也相等,故物體在上半段和下半段的運動時間相等,物體做勻加速和勻減速直線運動的加速度大小相等,方向相反,故物體在上半段和下半段所受合外力大小相等,方向相反,B正確,C、D錯誤。
[答案] B
巧思妙解——練創(chuàng)新思維
1.質點從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到環(huán)的最低點所用時間相等,如圖甲所示。
2.質點從豎直圓環(huán)上最高點沿不同的光滑弦由靜止開始滑到下端所用時間相等,如圖乙所示。
3.兩個豎直圓環(huán)相切且兩圓環(huán)的豎直直徑均過切點,質點沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到下端所用時間相等,如圖丙所示。
[典例] [多選]如圖所示,Oa、Ob和ad是豎直平面內三根固定的光滑細桿,O、a、b、c、d位于同一圓周上,c為圓周的最高點,a為最低點,O′為圓心。每根桿上都套著一個小滑環(huán)(未畫出),兩個滑環(huán)從O點無初速釋放,一個滑環(huán)從d點無初速釋放,用t1、t2、t3分別表示滑環(huán)沿Oa、Ob、da
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2019
高考
物理
一輪
復習
全冊學案
打包
14
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2019屆高考物理一輪復習全冊學案(打包14套).zip,2019,高考,物理,一輪,復習,全冊學案,打包,14
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