高中物理第四章第五节牛顿第二定律的应用教案1粤教版必修1

第5节牛顿第二定律的应用
教学过程设计
1．已知受力情况求解运动情况
例题1(投影) 一个静止在水平面上的物体，质量是2kg，在水平方向受到5.0N的拉力，物体跟水平面的滑动摩擦力是2.0N．
1)求物体在4.0秒末的速度；
2)若在4秒末撤去拉力，求物体滑行时间．
(1)审题分析
这个题目就是根据已知的受力情况来求物体的运动情况．前4秒内运动情况：物体由静止在恒力作用下做匀加速直线运动，t=4.0s．受力情况：F=5.0N，f=2.0N，G=N；初始条件：v0=0；研究对象：m=2.0kg．求解4秒末的速度v t．4秒后，撤去拉力，物体做匀减速运动，v′t=0．受力情况：G=N、f=2.0N；初始条件：v′0=v t，求解滑行时间．
(2)解题思路
研究对象为物体．已知受力，可得物体所受合外力．根据牛顿第二定律可求出物体的加速度，再依据初始条件和运动学公式就可解出前一段运动的末速度．运用同样的思路也可解答后一段运动的滑行距离．
(3)解题步骤(投影)
解：确定研究对象，分析过程(画过程图)，进行受力分析(画受力图)．
前4秒根据牛顿第二定律列方程：
水平方向
F-f=ma
竖直方向
N-G=0
引导学生总结解题步骤：确定对象、分析过程、受力分析、画图、列方程、求解、检验结果．
(4)讨论：若无第一问如何解？实际第一问的结果是第二问的初始条件，所以解题的过程不变．
(5)引申：这一类题目是运用已知的力学规律，作出明确的预见．它是物理学和技术上进行正确分析和设计的基础，如发射人造地球卫星进入预定轨道，带电粒子在电场中加速后获得速度等都属这一类题目．
2．已知运动情况求解受力情况
例题2(投影) 一辆质量为1.0×103kg的小汽车正以10m/s的速度行驶，现在让它在12.5m的距离内匀减速地停下来，求所需的阻力．
(1)审题分析
这个题目是根据运动情况求解汽车所受的阻力．研究对象：汽车m=1.0×103kg；运动情况：匀减速运动至停止v t=0，s=12.5m；初始条件：v0=10m/s，求阻力f．
(2)解题思路
由运动情况和初始条件，根据运动学公式可求出加速度；再根据牛顿第二定律求出汽车受的合外力，最后由受力分析可知合外力即阻力．
(3)解题步骤(投影)
画图分析
据牛顿第二定律列方程：
竖直方面
N-G=0
水平方面
f=ma=1.0×103×(-4)N=-4.0×103N
f为负值表示力的方向跟速度方向相反．
引导学生总结出解题步骤与第一类问题相同．
(5)引申：这一类题目除了包括求出人们熟知的力的大小和方向，还包括探索性运用，即根据观测到的运动去认识人们还不知道的物体间的相互作用的特点．牛顿发现万有引力定律、卢瑟福发现原子内部有个原子核都属于这类探索．
3．应用牛顿第二定律解题的规律分析(直线运动)
题目类型流程如下
由左向右求解即第一类问题，可将v t、v0、s、t中任何一个物理量作为未知求解．
由右向左求解即第二类问题，可将F、f、m中任一物量作为未知求解．
若阻力为滑动摩擦力，则有F-μmg=ma，还可将μ作为未知求解．
如：将例题2改为一物体正以10m/s的速度沿水平面运动，撤去拉力后匀减速滑行2.5m，求物体与水平面间动摩擦因数．
4．物体在斜向力作用下的运动
例题3(投影) 一木箱质量为m，与水平地面间的动摩擦因数为μ，现用斜向右下方与水平方向成θ角的力F推木箱，求经过t秒时木箱的速度．
解：(投影)
画图分析：
木箱受4个力，将力F沿运动方向和垂直运动方向分解：
水平分力为
Fcosθ
竖直分力为
Fsinθ
据牛顿第二定律列方程，竖直方向
N-Fsinθ-G=0 ①
水平方向
Fcosθ-f=ma ②
二者联系
f=μN ③
由①式得 N=Fsinθ+mg 代入③式有
f=μ(Fsinθ＋mg)
代入②式有 Fcosθ-μ(Fsinθ＋mg)=ma ，得
可见解题方法与受水平力作用时相同．
(三)课堂小结(引导学生总结)
1．应用牛顿第二定律解题可分为两类：一类是已知受力求解运动情况；一类是已知运动情况求解受力．
2．不论哪种类型题目的解决，都遵循基本方法和步骤，即分析过程、建立图景、确定研究对象、进行受力分析、根据定律列方程，进而求解验证效果．在解题过程中，画图是十分重要的，包括运动图和受力图，这对于物体经过多个运动过程的问题更是必不可少的步骤．3．在斜向力作用下，可将该力沿运动方向和垂直运动方向分解，转化为受水平力的情形．解
题方法相同．
五、板书设计：
F=ma的应用：F为合外力
题目类型流程如下
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，竖直平面内有A、B、C三点，三点连线构成一直角三角形，AB边竖直，BC边水平，D点为BC边中点。

一可视为质点的物体从A点水平抛出，轨迹经过D点，与AC交于E点。

若物体从A运动到E 的时间为t l，从E运动到D的时间为t2，则t l:t2为
A．1:1 B．1 : 2 C．2 : 3 D．1 : 3
2．扬州某游乐场有一种叫做“快乐飞机”的游乐项目，模型如图所示．模型飞机固定在旋臂上，旋臂与竖直方向夹角为θ，当模型飞机以恒定的角速度ω绕中央轴在水平面内做匀速圆周运动时，下列说法正确的是
A．模型飞机受重力、旋臂的作用力和向心力
B．旋臂对模型飞机的作用力方向一定与旋臂垂直
C．增大θ，模型飞机线速度大小不变
D．增大θ，旋臂对模型飞机的作用力变大
3．剑桥大学物理学家海伦·杰尔斯基研究了各种自行车特技的物理学原理，并通过计算机模拟技术探寻特技动作的极限，设计了一个令人惊叹不己的高难度动作——“爱因斯坦空翻”。

现将“爱因斯坦空翻”模型简化，如图所示，自行车和运动员从M点由静止出发，经MN圆弧，从N点竖直冲出后完成空翻。

忽
略自行车和运动员的大小，将自行车和运动员看做一个整体，二者的总质量为m，在空翻过程中，自行车和运动员在空中的时间为t，由M到N的过程中，克服摩擦力做功为W。

空气阻力忽略不计，重力加速度为g。

下列说法正确的是（）
A．自行车和运动员从N点上升的最大高度为
B．自行车和运动员在MN圆弧的最低点处于失重状态
C．由M到N的过程中，自行车和运动员重力的冲量为零
D．由M到N的过程中，运动员至少做功
4．当图甲所示光电效应实验中，分别用三束单色光照射到阴极K上测得光电流与电压的关系如图乙所示，、分别为蓝光和黄光的遏止电压。

下列说法正确的是
A．强黄光照射形成的饱和电流较大，说明强黄光光子能量大于弱黄光光子能量
B．强黄光照射形成的饱和电流较大，说明强黄光光子能量小于弱黄光光子能量
C．，说明黄光照射逸出的光电子的最大初动能大于蓝光照射逸出的光电子的最大初动能
D．，说明黄光照射逸出的光电子的最大初动能小于蓝光照射逸出的光电子的最大初动能
5．不久前欧洲天文学就发现了一颗可能适合人类居住的行星，命名为“格利斯581c”。

该行星的质量是地球的5倍，直径是地球的1.5倍。

设想在该行星表面附近绕行星沿圆轨道运行的人造卫星的动能为，在地球表面附近绕地球沿圆轨道运行的形同质量的人造卫星的动能为，则为
A．0.13 B．0.3 C．3.33 D．7.5
6．如图所示是某物体做直线运动的v2-x（其中v为速度，x为位置坐标）,下列关于物体从x=0动至x=x0过程分析，其中正确的是（）
A．该物体做匀加速直线运动
B．该物体的加速度大小为
C．当该物体速度大小为,位移大小为
D．当该物体位移大小为，速度大小为
二、多项选择题
7．如图所示，轻质弹簧左端固定在竖直墙壁上，右端与一个质量为m的滑块接触，弹簧处于原长，现施加水平外力F缓慢地将滑块向左压至某位置静止，此过程中外力F做功为W1，滑块克服摩擦力做功为W2.撤去F后滑块向右运动，最终和弹簧分离．不计空气阻力，滑块所受摩擦力大小恒定，则( )
A．撤去F时，弹簧的弹性势能为W1－W2
B．撤去F后，滑块和弹簧组成的系统机械能守恒
C．滑块与弹簧分离时的加速度为零
D．滑块与弹簧分离时的动能为W1－2W2
8．下列说法中正确的是（）
A．两个轻核发生聚变反应，产生的新核的质量一定等于两个轻核的质量和
B．在核反应中，比结合能小的原子核变成比结合能大的原子核时，会释放核能
C．当用氢原子从n=2能级跃迁到n=1能级辐射的光照射某金属时有光电子逸出，则用从n=3能级跃迁到n=1能级辐射的光照射该金属也一定会有光电子逸出
D．氢原子从n=2跃迁到n=1能级辐射的光的能量为10.2ev，只要是能量大于10.2eV的光子都能使处于基态的氢原子跃迁到激发态
9．如图所示，质点O在垂直x轴方向上做简谐运动，形成了沿x轴传播的简谐横波.在t=0时刻质点O开始向上运动，t=0.2s时第一次形成图示波形，此时O点向上运动到最高点.由此可判断，下列说法正确的是__________.
A．这列横波的速度为5m/s
B．t=0.5s时质点A沿x移动1.5m
C．质点B开始运动时，质点A沿y轴正方向运动
D．B点的起振方向向上
E. 当质点B第一次到波峰时，质点A运动的路程为30cm
10．如图所示，在高空匀速飞行的轰炸机，每隔1 s投下一颗炸弹，若不计空气阻力，则( )
A．这些炸弹落地前排列在同一条竖直线上
B．这些炸弹都落于地面上同一点
C．这些炸弹落地时速度大小方向都相同
D．相邻炸弹在空中距离保持不变
三、实验题
11．如图所示，ACD是一滑雪场示意图，其中AC是长L＝8 m、倾角θ＝37°的斜坡，CD段是与斜坡平滑连接的水平面．人从A点由静止下滑，经过C点时速度大小不变，又在水平面上滑行一段距离后停下．人与接触面间的动摩擦因数均为μ＝0.25，不计空气阻力，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8，求：
(1)人从斜坡顶端A滑至底端C所用的时间；
(2)人在离C点多远处停下．
12．某学习小组做探究“合力的功和物体速度变化关系”的实验如下图，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条…完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次…实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致．每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出．
(1)除了图中已有的实验器材外，还需要导线、开关、交流电源和________．
(2)实验中，小车会受到摩擦阻力的作用，可以使木板适当倾斜来平衡掉摩擦阻力，则下面操作正确的是________．
A．放开小车，能够自由下滑即可
B．放开小车，能够匀速下滑即可
C．放开拖着纸带的小车，能够自由下滑即可
D．放开拖着纸带的小车，能够匀速下滑即可
(3)若木板水平放置，小车在两条橡皮筋作用下运动，当小车速度最大时，关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置，下列说法正确的是________．
A．橡皮筋处于原长状态 B．橡皮筋仍处于伸长状态
C．小车在两个铁钉的连线处 D．小车已过两个铁钉的连线
(4)图给出了某次在正确操作情况下打出的纸带，从中截取了测量物体最大速度所用的一段纸带，测得O 点到A、B、C、D、E各点的距离分别为OA＝5.65 cm，OB＝7.12cm，OC＝8.78cm，OD＝10.40 cm，OE＝11.91cm.已知相邻两点打点时间间隔为0.02s，则小车获得的最大速度v m＝____m/s（结果保留两位有效数字）.
四、解答题
13．如图所示，质量为M=1kg上表面为一段圆弧的大滑块放在水平面上，圆弧面的最底端刚好与水平面相切于水平面上的B点，B点左侧水平面粗糙、右侧水平面光滑，质量为m=0.5kg的小物块放在水平而上的A点，现给小物块一个向右的水平初速度v0=4m/s，小物块刚好能滑到圆弧面上最高点C点，已知圆弧所对的圆心角为53°，A、B两点间的距离为L=1m，小物块与水平面间的动摩擦因数为μ=0.2，重力加速度为g=10m/s2。

求：
(1)圆弧所对圆的半径R；
(2)若AB间水平面光滑，将大滑块固定，小物块仍以v0=4m/s的初速度向右运动，则小物块从C点抛出后，经多长时间落地?
14．如图所示，两平行金属板板长L=10cm，板间距离d=10cm的平行电容器水平放置，它的左侧有与水平方向成60°角斜向右上方的匀强电场，某时刻一质量为m，带电荷量为q的小球由O点静止释放，沿直线OA从电容器C的中线水平进入，最后刚好打在电容器的上极板右边缘，O到A的距离，(g取10m/s2)，求：
(1)电容器左侧匀强电场的电场强度E的大小；
(2)小球刚进入电容器C时的速度v的大小；
(3)电容器C极板间的电压U。

【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 A D D D C C
二、多项选择题
7．AD
8．BC
9．ADE
10．AC
三、实验题
11．（1）1s ；（2）12.8m；
12．刻度尺 D B 0.84m/s 四、解答题
13．（1）1m （2）
14．(1) (2) (3)
高考理综物理模拟试卷
注意事项：
1. 答题前，考生先将自己的姓名、准考证号填写清楚，将条形码准确粘贴在考生信息条形码粘贴区。

2．选择题必须使用2B铅笔填涂；非选择题必须使用0.5毫米黑色字迹的签字笔书写，字体工整、笔迹清楚。

3．请按照题号顺序在各题目的答题区域内作答，超出答题区域书写的答案无效；在草稿纸、试题卷上答题无效。

4．保持卡面清洁，不要折叠，不要弄破、弄皱，不准使用涂改液、修正带、刮纸刀。

一、单项选择题
1．如图所示，直角三角形ABC位于方向相互垂直的匀强电场和匀强磁场中，其中电场方向平行于三角形所在平面。

已知∠A=30°，AB边长为a，D是AC的中点，CE垂直于BD且交于O点。

一带电粒子由B点射入，恰能沿直线BD通过三角形区域。

若A、B、C三点的电势分别为0、、2，已知>0，粒子重力不计。

下列说法正确的是
A．粒子一定带正电
B．磁场方向垂直三角形所在平面向外
C．E点电势为
D．电场强度大小为
2．人造卫星a的圆形轨道离地面高度为h，地球同步卫星b离地面高度为H．h＜H．两卫星共面且旋转方向相同，某时刻卫星a恰好出现在赤道上某建筑物c的正上方，设地球赤道半径为R，地面重力加速度为g，则
A．a、b线速度大小之比为
B．a、c角速度之比为
C．b、c向心加速度大小之比
D．a下一次通过c正上方所需时间等于
3．如图所示，地面附近某真空环境中存在着水平方向的匀强电场和匀强磁场，已知磁场方向垂直纸面向里，一个带正电的油滴，沿着一条与竖直方向成α角的直线MN运动，由此可以判断
A．匀强电场方向一定是水平向左
B．油滴沿直线一定做匀加速运动
C．油滴可能是从N点运动到M点
D．油滴一定是从N点运动到M点
4．如图所示，a、b、c是一条电场线上的三点，电场线的方向由a到c，a、b间距离等于b、c间距离，用φa、φb、φc和E a、E b、E c分别表示a、b、c三点的电势和场强，可以判定（）
A．E a＞E b＞E c B．φa＞φb＞φc
C．φa–φb=φb–φc D．E a = E b = E c
5．甲、乙两车在平直公路上行驶，其速度－时间图象如图所示，则下列说法正确的是（）
A．8 s末，甲、乙两车相遇
B．甲车在0~4s内的位移小于乙车在4~8s内的位移
C．4 s末，甲车的加速度小于乙车的加速度
D．在0~8s内，甲车的平均速度小于乙车的平均速度
6．一根细橡胶管中灌满盐水，两端用短粗铜丝塞住管口，管中盐水柱长为时，测得电阻为，若溶液的电阻随长度、横截面积的变化规律与金属导体相同。

现将管中盐水柱均匀拉长至（盐水体积不变，仍充满橡胶管）。

则盐水柱电阻为（）
A．B．C．D．
二、多项选择题
7．内壁光滑、由绝缘材料制成的半径R=m的圆轨道固定在倾角为θ=45°的斜面上，与斜面的切点是A，直径AB垂直于斜面，直径MN在竖直方向上，它们处在水平方向的匀强电场中。

质量为m，电荷量为q 的小球（可视为点电荷）刚好能静止于圆轨道内的A点，现对在A点的该小球施加一沿圆环切线方向的速度，使其恰能绕圆环完成圆周运动。

g取10m/s2，下列对该小球运动的分析，正确的是（）
A．小球可能带负电
B．小球运动到N点时动能最大
C．小球运动到B点时对轨道的压力为 0
D．小球初速度大小为10m/s
8．某物体由静止开始作匀加速直线运动，加速度为a1，运动时间为t1；接着作加速度为a2的匀减速运动，再经t2速度恰好为零，物体在全程的平均速度可表示为（）
A．
B．
C．
D．
9．汽车以速度v0沿平直的水平面向右匀速运动，通过定滑轮（不计滑轮的不质量和摩擦）把质量为M的重物向上提起，某时刻汽车后面的绳子与水平方向的夹角为θ，如图所示。

则下列说法正确的是（）
A．此时重物的速度大小为v＝v0sinθ
B．重物上升的速度越来越小
C．由于汽车做匀速运动，所以重物也是匀速上升
D．绳子中的拉力大于重物的重力
10．下列说法中正确的是（）
A．机械波和电磁波都能在真空中传播
B．铁路，民航等安检口使用红外线对行李内物品进行检测
C．根据狭义相对论的原理知，在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的
D．两列波叠加时产生干涉现象，其振动加强区域与减弱区域是稳定不变的
三、实验题
11．如图所示，虚线是一列简谐横波在t＝0时刻的波形，实线是这列波在t＝1 s时刻的波形。

(1)若波沿x轴正方向传播，则从t＝1 s时刻开始，x＝3 m处的质点第一次回到平衡位置需要的时间最长为多少？
(2)若波速大小为75 m/s，则波的传播方向如何？
12．用伏安法测电阻时有如图所示的甲、乙两种接法，下面说法中正确的是
A．测量大电阻时，用甲种接法
B．测量小电阻时，用乙种接法
C．甲种接法测量值偏大
D．乙种接法测量值偏大
四、解答题
13．如图所示，倾角为θ=37°的传送带以速度v=2 m/s顺时针转动。

在传送带的底端静止释放一质量为2 kg的小木块，已知小木块与传送带间的动摩擦因数为μ=0.8，传送带足够长，sin37°=0.6，cos37°=0.8，取g=10 m/s2。

小木块从滑上转送带至到达最高点的过程中，求
(1)小木块所受摩擦力的大小
(2)滑动摩擦力对小木块所做功
(3)小木块上滑的过程中系统产生的热量
14．如图所示，倾角θ ＝30°的固定斜面上有一质量m＝1 kg的物体，物体连有一原长l0＝40 cm的轻质弹簧，在弹簧B端给弹簧一沿斜面向下的推力F，使物体沿斜面向下以加速度a1＝1 m/s2做匀加速运动，
此时弹簧长度l1＝30 cm。

已知物体与斜面间的动摩擦因数，弹簧始终平行于斜面，重力加速度g＝10 m/s2。

（弹簧始终在弹性限度内）
(1)求推力F的大小和弹簧的劲度系数k；
(2)若在弹簧B端加一沿斜面向上的拉力使物体沿斜面向上做加速度a2＝2.2 m/s2的匀加速运动，求弹簧的长度l2。

【参考答案】
一、单项选择题
题号 1 2 3 4 5 6
答案 C B A B B D
二、多项选择题
7．CD
8．ABD
9．AD
10．CD
三、实验题
11．①s ②波向右传播
12．D
四、解答题
13．（1）（2）64J（3）64J
14．（1）F＝3.5 N，k＝35 N/m （2）l2＝82 cm。