高三物理命题专项复习题5.doc

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揭秘5 牛顿运动定律（人教版）
高频考点：牛顿运动定律瞬时性问题、运动平衡问题、抛体问题、超重失重问题、叠加体连接体问题、物体在斜面上的运动
动态发布：2011浙江理综卷第14题、2010全国理综1第15题、2010山东理综第17题、2010全国理综卷18题、2010上海物理第11题、2010浙江理综第14题、2010高考海南物理第8题、2010海南物理第6题
命题规律：牛顿运动定律是高中物理的重点知识，是高考考查的重点，高考命题常以新情境来考查，而且经常与其他知识综合出题。单独考查的题型一般为选择题，综合其它知识考查的一般为计算题，难度中等。
命题分析
考查方式一 牛顿第一定律、牛顿第三定律
【命题分析】牛顿第一定律、牛顿第三定律是牛顿运动定律的重要组成部分，高考对牛顿第一定律、牛顿第三定律的考查一般为定性考查或与其它知识综合考查，难度一般不大。
例1．（2011浙江理综卷第14题）如图所示，甲、已两人在冰面上“拔河”。两人中间位置处有一分界线，约定先使对方过分界线者为赢。若绳子质量不计，冰面可看成光滑，则下列说法正确的是

A.甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对平衡力
B.甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是作用力与反作用力
C.若甲的质量比乙大，则甲能赢得“拔河”比赛的胜利
D.若乙收绳的速度比甲快，则乙能赢得“拔河”比赛的胜利
【解析】：甲对绳的拉力与绳对甲的拉力是一对作用力反作用力，选项A错误；甲对绳的拉力与乙对绳的拉力是一对平衡力，大小相等，选项B错误；若甲的质量比乙大，在同样大小的力作用下，由牛顿第二定律可知，甲的加速度小于乙，所以甲能赢得“拔河”比赛的胜利，选项C正确；收绳的速度不能决定“拔河”比赛的胜负，选项D错误。
图1
【答案】：C
【点评】此题考查力的平衡、牛顿运动定律等知识点。
考查方式二 牛顿运动定律瞬时性问题
【命题分析】由牛顿第二定律可知，F=ma，加速度与合外力对应。合外力是产生加速度的原因。只要合外力变化，其加速度一定变化。高考对牛顿运动定律瞬时性问题一般为选择题，难度中等。
例2（2010全国理综1第15题）如图，轻弹簧上端与一质量为的【点评】此题考查牛顿第二定律应用的瞬时加速度问题。要注意，弹簧中的弹力不能发生突变，而木板、轻绳、轻杆的弹力都可发生突变。
考查方式三 运动平衡问题
【命题分析】由牛顿第二定律可知，F=ma。当物体做匀速直线运动时，其加速度a=0，物体所受合外力一定等于零，物体处于运动平衡状态。高考对运动平衡问题的考查一般伴随受力分析，难度中等。
图2
例3．（2010山东理综第17题）如图2所示，质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接，在力F的作用下一起沿水平方向做匀速直线运动（m1在地面，m2在空中），力F与水平方向成q角，则m1所受支持力N和摩擦力f正确的是
A．N= m1g+ m2g- Fsinq
B．N= m1g+ m2g- Fcosq
C．f=Fcosq
D．f=Fsinq
【解析】把两个物体看作一个整体，由两个物体一起沿水平方向做匀速直线运动可知水平方向f=Fcosq，选项C正确D错误；设轻弹簧中弹力为F1，弹簧方向与水平方向的夹角为α，隔离m2，分析受力，由平衡条件，在竖直方向有，Fsinq=m2g+ F1sinα，
【解析】物体在重力mg、支持力FN、摩擦力f、已知力F作用下处于平衡，根据平衡条件，有F1cos60°=μ(mg- F1sin60°)，F1cos30°=μ(mg+ F1sin30°)，联立解得：μ=2-。所以选项B正确。
【答案】B
【点评】 本题考查弹力、摩擦力、受力分析和平衡条件等知识点。
考查方式四 抛体问题
【命题分析】若不计空气阻力，物体竖直上抛，其加速度恒为g。做竖直上抛运动的叠加体之间没有弹力作用。若空气阻力不可忽略，则上抛物体向上运动时的加速度大于g，向下运动时的加速度小于g。上抛运动的叠加体之间一定有弹力作用。
例5（2010上海物理第11题）将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体
（A）刚抛出时的速度最大 （B）在最高点的加速度为零
（C）上升时间大于下落时间 （D）上升时的加速度等于下落时的加速度
【解析】竖直向上抛出的物体做匀减速运动，刚抛出时的速度最大，选项A正确；物体在最高点，速度为零，但仍受重力作用，加速度为g，选项B错误；物体竖直向上运动，受到竖直向下的重力和空气阻力，由牛顿第二定律mg+f=ma上，解得a上=g+f/m；物体从高空下落时受到竖直向下的重力和向上的空气阻力，由牛顿第二定律mg-f=ma下，解得a下=g-f/m；所以上升时的加速度大于下落时的加速度，选项D错误；根据h=at2/2，上升时间小于下落时间，选项C错误。
【答案】A
【点评】此题考查受恒定空气阻力的抛体问题，涉及的知识点有牛顿运动定律和运动学公式及其相关知识。
例6.（2010浙江理综第14题） 如图4所示，A、B两物体叠放在一起，以相同的初速度上抛（不计空气阻力）。下列说法正确的是 （　）
A
B
v
图4
A. 在上升和下降过程中A对B的压力一定为零
B. 上升过程中A对B的压力大于A对物体受到的重力
C. 下降过程中A对B的压力大于A物体受到的重力
D. 在上升和下降过程中A对B的压力等于A物体受到的重力
【解析】：以A、B整体为研究对象，仅受重力，由牛顿第二定律知二者运动的加速度为g，方向竖直向下。以A为研究对象，因加速度为g，方向竖直向下，故由牛顿第二定律知A所受合力为A的重力，所以A仅受重力作用，在上升和下降过程中A对B的压力一定为零，选项A正确BCD错误。
【答案】A
【点评】此题考查叠加体的抛体问题。
考查方式五 超重和失重问题
【命题分析】当物体具有向上的加速度时，物体处于超重状态（物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力大于重力）；当物体具有向下的加速度时，物体处于失重状态（物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力小于重力）；当物体向下的加速度等于重力加速度时，物体处于完全失重状态（物体对支持物的压力或对悬挂物的拉力等于零）。忽略空气阻力的自由落体和竖直上抛、平抛、斜抛运动的物体，都处于完全失重状态。高考对超重和失重问题的考查难度中等。
例7．（2010高考海南物理第8题）如图5，木箱内有一竖直放置的弹簧，弹簧上方有一物块，木箱静止时弹簧处于压缩状态且物块压在箱顶上．若在某一段时间内，物块对箱顶刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为
A．加速下降 B．加速上升 C．减速上升 D．减速下降
【解析】：木箱静止时物块对箱顶有压力，则物块受到箱顶向下的压力。当物块对箱顶刚好无压力时，表明系统处于超重状态，有向上的加速度，属于超重，木箱的运动状态可能为加速上升或减速下降，选项BD正确。
【答案】BD
【点评】此题考查受力分析、牛顿第二定律及超重和失重现象。要注意题述中的“可能”运动状态，不要漏选。
考查方式六 叠加体和连接体问题
【命题分析】对于叠加体连接体若具有相同的加速度，则可把叠加体连接体看作整体分析受力，应用牛顿运动定律列方程解答；若加速度不同，则需要隔离分析受力，应用牛顿运动定律列方程解答。高考对叠加体连接体的考查一般难度较大。
θ　
a
b
右
左
图6
例8．(2010海南物理第5题)如图6，水平地面上有一楔形物块，其斜面上有一小物块b，b与平行于斜面的细绳的一端相连，细绳的另一端固定在斜面上．a与b之间光滑，a和b以共同速度在地面轨道的光滑段向左运动．当它们刚运行至轨道的粗糙段时
A．绳的张力减小，b对a的正压力减小
B．绳的张力增加，斜面对b的支持力增加
C．绳的张力减小，地面对a的支持力增加
D．绳的张力增加．地面对a的支持力减小
FN
mg
F
θ　
图6
【解析】：在光滑段运动时，系统及物块b做匀速直线运动，处于平衡状态，隔离小物块b，设绳的张力为F，a对b的支持力为FN，画出受力分析图如图6所示，应用平衡条件有Fcosq -FNsinq =0，Fsinq +FNcosq-mg =0；当它们向左运动刚运行至轨道的粗糙段时，楔形物块水平向右的加速度，做减速运动，而小物块b由于惯性沿斜面向上加速运动，具有向上的加速度，处于超重状态，因此绳的张力减小，地面对a的支持力增大，因此选项C正确。
【答案】C
【点评】此题考查受力分析、牛顿第二定律及运动状态判断的能力。
图10
M
m
θ
例9.（2010上海物理）倾角q=37°，质量M=5kg的粗糙斜面位于水平地面上，质量m=2kg的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经t=2s到达底端，运动路程L=4m，在此过程中斜面保持静止（sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2），求：
考查方式七 物体在斜面上的运动
【命题分析】自由物体在倾角为q 的光滑斜面上下滑，其加速度a=gsinq ；自由物体在倾角为q 的粗糙斜面（动摩擦因数为μ）上下滑，其加速度a=g(sinq -μcosq)；自由物体在倾角为q 的光滑斜面上滑，其加速度a=-gsinq ；自由物体在倾角为q 的粗糙斜面（动摩擦因数为μ）上上滑，其加速度a=-g(sinq +μcosq)。高考对斜面上物体的运动一般以新情景，难度中等。
例10．(2010海南物理第6题)在水平的足够长的固定木板上，一小物块以某一初速度开始滑动，经一段时间t后停止．现将该木板改置成倾角为45°的斜面，让小物块以相同的初速度沿木板上滑．若小物块与木板之间的动摩擦因数为μ．则小物块上滑到最高位置所需时间与t之比为
A． B． C． D．
【解析】木板水平放置时，小物块的加速度a1=μg，设滑行初速度为v0，则滑行时间为；木板改成倾角为45°的斜面后，小物块上滑的加速度大小a2=g(sinq +μcosq)=(1+μ)g/2，滑行时间，因此，选项A正确。
【答案】A
【点评】考查牛顿第二定律和直线运动规律的应用。要注意木板平放与倾斜放置时小物块受力情况不同，运动的加速度不同。

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