届二轮复习 三种性质力和牛顿运动定律学案全国通用Word格式.docx

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3．加速度大小、方向由合外力决定，与其他条件无关

4．F＝kma，k＝1，力的单位是牛顿

国际单位制→基本物理量：

质量、长度、时间

基本单位：

千克、米、秒

导出单位：

速度——米/秒，加速度

——米/秒2，力——千克·

米/秒2（牛顿），

功——焦耳，功率——瓦……

牛顿第三定律

两个物体之间的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上

两物体间作用总是相互的

1．同时产生，同时消失

2．作用力与反作用力作用在不同物体上，不存在平衡问题，作用效果反映在不同物体上，不存在抵消问题

3．作用力与反作用力是同种性质的力

一、三种性质力

1．重力：

（1）重力是万有引力的分力．

（2）重力的大小（G＝mg）取决于m和g，与运动状态无关．

2．弹力

大小

弹簧

F＝kx

面、绳、杆

由平衡条件或动力规律求解

方向

绳

沿绳指向绳收缩的方向

杆

“活杆”必沿杆方向，“死杆”不一定沿杆方向

面

垂直于接触面指向被压或被支持的物体

3．摩擦力

（1）滑动摩擦力Ff＝μFN，式中压力FN一般情况下不等于重力，滑动摩擦力的大小与速度无关．

（2）静摩擦力大小和方向随运动状态及外力情况而变化，与压力FN无关．静摩擦力的大小范围：

0≤Ff≤Ffmax，其中最大静摩擦力Ffmax与压力FN成正比．

4．共点力作用下物体的平衡条件

合力为零，即F合＝0．力沿任意方向分力的合力都为零，即Fx合＝0，Fy合＝0．解答三个共点力作用下物体平衡的基本思路是合成法和分解法．

方法

步骤

合成法

对物体进行受力分析，并画出受力分析图．将所受的其中两个力应用平行四边形定则合成为一个等效力，由平衡条件可知该等效力一定与第三个力大小相等、方向相反．

分解法

对物体受力分析，画出受力分析图，将其中一个力应用平行四边形定则分解到另外两个力的反方向，由平衡条件可知，这两个分力一定分别与另外两个力等大反向．

二、牛顿运动定律

1．牛顿三大定律的意义

（1）牛顿第一定律：

揭示了运动和力的关系：

力不是维持物体速度（运动状态）的原因，而是改变物体速度的原因．

（2）牛顿第二定律

①公式：

a＝．

②意义：

力的作用效果是使物体产生加速度，力和加速度是瞬时对应关系．

（3）牛顿第三定律

①表达式：

F1＝－F2．

明确了物体之间作用力与反作用力的关系．

2．超重与失重

（1）超重：

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）大于物体所受的重力．原因：

物体有向上的加速度．

（2）失重：

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）小于物体所受的重力．原因：

物体有向下的加速度．

（3）完全失重：

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力）为零．原因：

物体有向下的加速度且大小为重力加速度g．

三、规律方法

1．处理平衡问题的基本思路

确定平衡状态（加速度为零）→巧选研究对象（整体法或隔离法）→受力分析→建立平衡方程→求解或作讨论．

2．常用的方法

（1）在判断弹力或摩擦力是否存在以及确定方向时常用假设法．

（2）求解平衡问题时常用二力平衡法、矢量三角形法、正交分解法、相似三角形法、图解法等．

3．电磁场中的平衡

（1）带电体的平衡问题仍然满足平衡条件，只是要注意准确分析场力——电场力、安培力或洛伦兹力．

（2）如果带电粒子在重力场、电场和磁场三者组成的复合场中做直线运动，则一定是匀速直线运动，因为F洛⊥v．

4．

（1）动力的两类基本问题的处理思路

（2）解答动力问题的两个关键点

①做好物体的受力分析和物体的运动过程分析，抓住加速度这一关键的物理量．

②寻找多过程运动问题中各过程间的相互关系．如第一过程的末速度就是下一个过程的初速度，找出各过程间的位移关系．

C．考前热身

1．如图1所示，一直杆倾斜固定，并与水平方向成30°

的夹角．直杆上套有一质量为0．5kg的圆环，圆环与轻弹簧相连，在轻弹簧上端施加一竖直向上、大小为F＝7N的力，圆环处于静止状态．已知直杆与圆环之间的动摩擦因数为0．7，g取10m/s2．下列说法正确的是（　　）

图1

A．圆环受到直杆的弹力，方向垂直直杆向上

B．圆环受到直杆的摩擦力，方向沿直杆向上

C．圆环受到直杆的摩擦力大小等于1N

D．圆环受到直杆的弹力大小等于N

C　[对圆环受力分析，圆环受到向上的拉力、重力、垂直直杆向下的弹力与沿直杆向下的静摩擦力，如图所示，将静摩擦力与弹力进行合成，设其合力为F合，根据平衡条件，有F合＋G＝F，解得F合＝2N，方向竖直向下．根据几何关系，有F合sin30°

＝f，F合cos30°

＝N，解得f＝1N，N＝N，选项C正确．]

2．（多选）如图2所示．一个物体质量为m，在高出水面H处由静止下落，落入水中后竖直向下运动h距离后速度减为零．物体在水中运动时，除受重力外，还受水的浮力和阻力．已知物体在水中所受浮力是其重力的倍，重力加速度为g，假设水的阻力恒定，空气阻力不计．则下列说法中正确的是（　　）

图2

A．水的阻力做功为mg（H＋h）

B．水的阻力做功为mgh

C．物体入水前瞬间的速度为

D．物体在水中运动时所受阻力大小为mg

CD　[下落全过程中，由动能定理得mg（H＋h）＋W浮＋W阻＝0，解得W阻＝－mg（H＋h）－W浮＝－mg（H＋h）＋mgh，A、B错误．

入水前运动，由运动规律知v2＝2gH，解得v＝　①，故C正确．

物体在水中运动受重力、浮力F浮和阻力F阻，由牛顿第二定律得F浮＋F阻－mg＝ma　②

由运动规律得v2＝2ah　③

由题意知F浮＝mg　④

联立①②③④式解得F阻＝mg，故D正确．]

3．如图3所示，在竖直平面内建立直角坐标系xOy，该平面内有AM、BM、CM三条光滑固定轨道，其中A、C两点处于同一个圆上，C是圆上任意一点，A、M分别为此圆与y、x轴的切点．B点在y轴上且∠BMO＝60°

，O′为圆心．现将a、b、c三个小球分别从A、B、C点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到M点，如所用时间分别为tA、tB、tC，则tA、tB、tC大小关系是（　　）

【导号：

17214217】

图3

A．tA＜tC＜tB

B．tA＝tC＜tB

C．tA＝tC＝tB

D．由于C点的位置不确定，无法比较时间大小关系

B　[对于AM段，位移x1＝R，加速度a1＝＝g，根据x＝at2得，tA＝＝．

对于BM段，位移x2＝2R，加速度a2＝gsin60°

＝g，由x2＝a2t2得，tB＝＝．

对于CM段，同理可解得tC＝＝．所以tA＝tC<

tB，B正确．]

4．如图4所示，截面为等腰直角三角形的物块的斜边固定在水平面上，两根长为L的细导体棒a、b被放置在三角形的两个光滑直角面等高的地方，它们间的距离为x，导体棒a的质量为ma，导体棒b的质量为mb．现分别对两导体棒通以同向电流Ia、Ib，且Ia＝2Ib＝2I，两棒恰能保持静止．则下列说法正确的是（　　）

图4

A．两导体棒的质量之比ma∶mb＝2∶1

B．两导体棒的质量之比ma∶mb＝1∶2

C．电流Ib在导体棒a处产生的磁场的磁感应强度大小为

D．电流Ia在导体棒b处产生的磁场的磁感应强度大小为

D　[两导体棒中的电流同向，受到的相互吸引力等大、反向，方向在它们的连线上．对a，受力如图所示，

由平衡条件得mag＝FA，对b，同理得mbg＝FB，FA与FB等大、反向，因此ma∶mb＝1∶1，选项A、B错误；

对a，FA＝Ba·

2IL，则导体棒a处的磁感应强度大小Ba＝，选项C错误；

对b，FB＝BbIL，则导体棒b处的磁感应强度大小Bb＝，选项D正确．]

5．如图5甲所示，一轻质弹簧的下端固定在水平面上，上端放置一物体（物体与弹簧不连接），初始时物体处于静止状态．现用竖直向上的拉力F作用在物体上，使物体开始向上做匀加速运动，拉力F与物体位移x之间的关系如图乙所示（g＝10m/s2），则下列结论正确的是（　　）

甲　　　　　　乙

图5

A．物体的加速度大小为5m/s2

B．弹簧的劲度系数为7．5N/cm

C．物体的质量为3kg

D．物体与弹簧分离时，弹簧处于压缩状态

A　[刚开始物体处于静止状态，重力和弹力二力平衡，有mg＝kx①

拉力F1为10N时，弹簧弹力和重力平衡，合力等于拉力，根据牛顿第二定律，有F1＋kx－mg＝ma②

物体与弹簧分离后，拉力F2为30N，根据牛顿第二定律，有F2－mg＝ma③

代入数据解得m＝2kg

k＝500N/m＝5N/cm

a＝5m/s2

故B、C错误，A正确；

物体与弹簧分离时，弹簧恢复原长，故D错误．]

6．风洞是研究空气动力的实验设备，如图6所示，将刚性杆水平固定在风洞内距水平地面高度h＝5m处，杆上套一质量m＝2kg、可沿杆滑动的小球．将小球所受的风力调节为F＝10N，方向水平向右．小球落地时离水平杆右端的水平距离x＝12．5m，假设小球所受风力不变，取g＝10m/s2，求：

图6

（1）小球从刚离开杆到落地时所用的时间t；

（2）小球离开杆右端时的速度大小v0；

（3）小球从离开杆右端到动能为125J的过程中所用的时间t1．

17214218】

【解析】　

（1）小球在竖直方向做自由落体运动，运动时间为t＝＝s＝1s．

（2）小球在水平方向做匀加速运动，加速度a＝＝5m/s2

则水平位移x＝v0t＋at2

代入数据得：

v0＝10m/s．

（3）小球离开杆后经过时间t1后水平方向的位移：

x1＝v0t1＋at

竖直方向的位移：

y1＝gt

由动能定理得：

mgy1＋Fx1＝Ek－mv

代入数据，联立得：

t1＝0．2s．

【答案】　

（1）1s　

（2）10m/s　（3）0．2s

7．如图7所示，物块A、木板B的质量均为m＝10kg，不计A的大小，木板B长为L＝3m．开始时A、B均静止．现给A一水平初速度让其从B的最左端开始运动．已知A与B、B与地面之间的动摩擦因数分别为μ1＝0．3和μ2＝0．1，g取10m/s2．

（1）若物块A刚好没有从B上滑下，则A的初速度为多大？

图7

（2）若把木板B放在光滑水平面上，让A仍以

（1）问的初速度从B的最左端开始运动，则A能否与B脱离？

最终A和B的速度各是多大？

17214219】

【解析】　

（1）物块A在木块B上向右匀减速运动，加速度大小为a1＝μ1g＝3m/s2

木块B向右匀加速运动，加速度大小为

a2＝＝1m/s2

由题意，物块A刚好没有从B上滑下，则A滑到B最右端时和B速度相同，设为v，则有

时间关系：

t＝＝

位移关系：

L＝－

代入数据解得v0＝2m/s，v＝m/s．

（2）把木板B放在光滑水平面上，A在B上向右匀减速运动的加速度大小仍为a1＝μ1g＝3m/s2

B向右匀加速运动的加速度大小为

a′2＝＝3m/s2

设A、B达到相同速度v