探究2011年高考题中牛顿运动定律的命题规律

探究2011年高考题中牛顿运动定律的命题规律
从2011年高考物理试题看出，牛顿运动定律的几种命题涉及三个考点：一是对牛顿运动定律的理解，二是牛顿第二定律的应用，三是超重和失重。

三个方面考点通常又相互联系和相互渗透，既可单独命题，又可以与力学、甚至电磁学相联系，构建力电的综合考题。

下面对2011年高考题中进行分类解析，归纳出几种命题规律。

规律1：对瞬间问题的分析
例1．（2011年山东卷）如图1所示，将两相同的木块a、b至于粗糙的水平地面上，中间用一轻弹簧连接，两侧用细绳固定于墙壁．开始时a、b均静止。

弹簧处于伸
长状态，两细绳均有拉力，a所受摩擦力，b所受摩擦力，现将右侧细绳剪断，则剪断瞬间（）
A．大小不变B．方向改变C．仍然为零D．方向向右
解析：对b进行受力分析，剪断前b受重力、支持力、向左弹簧的拉力和绳的拉力由于它所受摩擦力，所以弹簧的拉力和绳的拉力是一对平衡力，当将右侧细绳剪断瞬间，绳的拉力消失，但弹簧的拉力不变，所以b受摩擦力方向向右，C错误，D正确；由于细绳剪断瞬间，弹簧的弹力不变，所以大小不变，A正确，B错误。

答案为AD选项。

点评：本题考查是瞬间受力问题，对于弹簧而言，如果两端有关联物体，则与两物体相联的其它物体的受力发生变化的瞬时，弹簧由于恢复形变需要一个过程，所以可以认为弹簧的形变还没来得及恢复，弹力保持原来的值的大小不变。

规律2：对连接体问题的分析
例2 （2011年天津卷）如图2所示，A、B两物块叠放在一起，在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动，运动过程中B受到的摩擦力（）
A．方向向左，大小不变B．方向向左，逐渐减小
C．方向向右，大小不变D．方向向右，逐渐减小
解析：本题考查牛顿运动定律处理连接体问题的基本方法，对于多个物体组成的物体系统，若系统内各个物体具有相同的运动状态，应优先选取整体法分析，再采用隔离
法求解。

取A、B系统整体分析有，a=μg，B与A具有共同的运动状态，取B为研究对象，由牛顿第二定律有：，物
体B做速度方向向右的匀减速运动，故而加速度方向向左。

答案为A选项。

点评：解答连接体问题的关键：一是先以整体为研究对象求出加速度；二是用隔离法求物体间的相互作用力。

易出现错误的地方是对物体进行受力分析。

规律3．对图像问题的分析
例3 ．如图3所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块。

假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等。

现给木块施加一随时间t增大的水平力F=kt（k是常数），木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中正确的是（）
解析：主要考查摩擦力和牛顿第二定律规律。

木块和木板之间相对静止时，所受的摩擦力为静摩擦力。

在达到最大静摩擦力前，木块和木板以相同加速度运动，根据牛顿
第二定律．木块和木板相对运动时，恒定不变，有。

根据图像关系，所以正确答案是A。

点评：叠放在水平面的两物体，一个物体受到水平拉力后，两物体可能以同一加速度运动，也可能以不同的加速度运动。

建立纵轴物理量与横轴物理量的函数关系，然后用关系式来建立图象，是图象问题的一般思路与方法。

规律4．对临界问题的分析
例4．（2011年江苏卷）如图4所示，倾角为α的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦。

现将质量分别为M、m(M>m)的小物块同时轻放在斜面两侧的绸带上。

两物块与绸带间的动摩
擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。

在α角取不同值的情况下，下列说法正确的有（）
A．两物块所受摩擦力的大小总是相等B．两物块不可能同时相对绸带静止
C．M不可能相对绸带发生滑动D．m不可能相对斜面向上滑动
解析：根据题意，由于绸带与斜面之间光滑，并且M>m，所以M、m和绸带一起向左滑动，设整体为研究对象，加速度为a，由整体法有：
，由隔离法有，对M分析有，，
对m分析有，，解得，即A正确；因此答案为AC选项。

点评：本题考查的是整体法和隔离法的综合运用，同时也是一道临界问题。

有最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等时，就是临界状态。

当题目中出现“最大”“最小”“刚好”等词语时，往往会出现临界现象，此时要采用临界分析法，应尽快找出临界点，求出临界条件。

规律5：对超重和失重分析
例5 ．（2011年四川卷）如图5所示是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则（）
A．火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小
B．返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力
C．返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功
D．返回舱在喷气过程中处于失重状态
解析：在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，加速度方向向上，返回舱处于超
重状态，动能减小，返回舱所受合外力做负功，返回舱在喷气过程中减速的主要原因是缓冲火箭向下喷气而获得向上的反冲力。

火箭开始喷气前匀速下降拉力等于重力减去返回舱受到的空气阻力，火箭开始喷气瞬间反冲力直接对返回舱作用因而伞绳对返回舱的拉力变小。

答案为A。

点评：本题是考查牛顿运动定律的综合应用。

本题应该正确选取研究对象分析，注意要把复杂的问题简单化，超重和失重是高考中常考的考点，判断方法主要看加速度方向如何。

规律6：对力和运动的分析
例6 ．（2011年上海卷）如图6所示，质量的物体静止于水平地面的A 处，A、B间距L=20m。

用大小为如图，质量的物体静止于水平地面的A处，A、B间距L=20m。

用大小为30N，沿水平方向的外力拉此物体，经拉至B处。

（已知，。

取）
（1）求物体与地面间的动摩擦因数μ；
（2）用大小为30N，与水平方向成37°的力斜向上拉此物体，使物体从A处由静止开始运动并能到达B处，求该力作用的最短时间t。

解析：（1）根据题意，物体做匀加速运动有，带入数据有
，由牛顿第二定律，得
，因此得。

（2）设作用的最短时间为，小车先以大小为的加速度匀加速秒，撤去外力后，以大小为，的加速度匀减速秒到达B处，速度恰为0，由牛顿运动定律得：
，
∴
，
，由于匀加速阶段的末速度即为匀减速阶段的初速度，因此
有：，即得，又因为有几何关系，得：。

点评：对于力和运动问题，运动的描述是物理学的重要基础，其理论体系为用数学函数或图象的方法来描述、推断质点的运动规律，公式和推论众多。

无论是平衡问题，还是动力学问题，一般都需要进行受力分析，动力学和运动学的纽带就是加速度，通过牛顿运动定律联系起来。