20xx高考物理《牛顿运动定律力学单位制》材料分析
考点一|牛顿第二定律
1.内容及表达式
物体加速度的大小跟所受外力的合力成正比,跟它的质量成反比,加速度的方向跟合外力方向相同.表达式:F=ma.
2.适用范围(加试要求)
(1)只适用于惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系).
(2)只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况.
1.牛顿第二定律的“五性”
矢量性F=ma是矢量式,a与F同向瞬时性a与F对应同一时刻因果性F是产生a的原因同一性a、F、m对应同一个物体,应用时统一使用SI制独立性每一个力都产生各自的加速度2.合力、加速度、速度间的决定关系
(1)物体所受合力的方向决定了其加速度的方向,只要合力不为零,不管速度是大是小,或是零,物体都有加速度,只有合力为零时,加速度才为零.一般情况下,合力与速度无必然的联系.
(2)合力与速度同向时,物体加速运动;合力与速度反向时,物体减速运动.
(3)a=是加速度的定义式,a与Δv、Δt无直接关系;a=是加速度的决定式,a∝F,a∝.
1.(20xx·临海市调研)下列对牛顿第二定律的表达式F=ma及其变形公式的理解正确的是()
A.由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与物体的加速度成反比
B.由m=可知,物体的质量与其所受合力成正比,与其运动的加速度成反比
C.由a=可知,物体的加速度与其所受合力成正比,与其质量无关
D.由m=可知,物体的质量可以通过测量它的加速度和它所受的合力求出
D[牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的数量关系,即已知两个量,可求第三个量.但物体的质量是由物体本身决定的,与受力无关,作用在物体上的合力,是由和它相互作用的物体作用产生的,与物体的质量和加速度无关;但物体的加速度与质量有关,故排除A、B、C,选D.]
2.关于牛顿第二定律的下列说法中,不正确的是()
A.物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合外力的大小决定,与物体的速度无关
B.物体加速度的方向只由它所受合外力的方向决定,与速度方向无关
C.物体所受合外力的方向和加速度的方向及速度方向总是相同的
D.一旦物体所受合外力为零,则物体的加速度立即为零,其运动速度将不再变化
【解析】对于某个物体,合外力的大小决定了加速度的大小,合外力的方向决定了加速度的方向,而速度的方向与加速度方向无关.根据牛顿第二定律的瞬时性特征,合外力一旦为零,加速度立即为零,则速度不再发生变化,以后以此时的速度做匀速直线运动,综上所述,A、B、D正确,C错误.
【答案】C
3.如图321所示,质量为1kg的物体与桌面的动摩擦因数为0.2,物体在7N的水平拉力作用下获得的加速度大小为(g取10m/s2)()
图321
A.0B.5m/s2
C.8m/s2D.12m/s2
B[物体所受合外力F合=F-μmg=5N,加速度a==5m/s2,选项B正确.]
4.(加试要求)如图322所示,一木块在光滑水平面上受一恒力F作用,前方固定一足够长的弹簧,则当木块接触弹簧后()
图322
A.木块立即做减速运动
B.木块在一段时间内速度仍可增大
C.当F等于弹簧弹力时,木块速度最大
D.弹簧压缩量最大时,木块加速度为0
BC[当木块接触弹簧后,水平方向受到向右的恒力F和弹簧水平向左的弹力.弹簧的弹力先小于恒力F,后大于恒力F,木块所受的合力方向先向右后向左,则木块先做加速运动,后做减速运动,当弹力大小等于恒力F时,木块的速度最大,加速度为0.当弹簧压缩量最大时,弹力大于恒力F,合力向左,加速度大于0,故B、C正确,A、D错误.]考点二|力学单位制
1.力学中的基本物理量及单位
(1)力学中的基本物理量是长度、质量、时间.
(2)力学中的基本单位:基本物理量的所有单位都是基本单位.如:毫米(mm)、克(g)、毫秒(ms)等等.三个基本物理量的单位在国际单位制中分别为米(m)、千克(kg)、秒(s).
2.单位制
(1)由基本单位和导出单位组成的单位系统叫做单位制.
(2)国际单位制(SI):国际计量大会制定的国际通用的、包括一切计量领域的单位制,叫做国际单位制.
3.单位制的应用
问题中的已知量的单位都用国际单位制表示时,计算的结果也是用国际单位制表示的.因此,用国际单位制进行计算时,可以不必一一写出各个已知量的单位,只在数字后面写出正确的单位就可以了.高中阶段进行物理量的计算时,一律采用国际单位制.
在进行计算或检查的过程中,如果发现所求结果的单位与采用的单位制中该量的单位不一致,那么该公式或计算结果肯定是错误的.
(20xx·浙江10月学考)kg和s是国际单位制两个基本单位的符号,这两个基本单位对应的物理量是()
A.质量和时间B.质量和位移
C.重力和时间D.重力和位移
A[kg是质量对应的单位,s是时间对应的单位,位移的单位是m,重力的单位是N且不是国际单位制基本单位,故A正确.]
(20xx·浙江10月学考)下列均属于国际制基本单位的是()
A.m、N、JB.m、kg、J
C.m、kg、sD.kg、m/s、N
C[7个国际单位:米、千克、秒、安培、开尔文、摩尔和坎德拉.故选C.]
1.下列叙述中正确的是()
A.在力学的国际单位制中,力的单位、质量的单位、位移的单位选定为基本单位
B.牛顿、千克、米/秒2、焦、米都属于力的单位
C.在厘米、克、秒单位制中,重力加速度g的值等于9.8厘米/秒2
D.在力学的计算中,若涉及的物理量都采用国际单位制中的单位,则所计算的物理量的单位也是国际单位制中的单位
D[力的单位不是基本单位,焦、米不是力的单位,厘米、克、秒单位制中,重力加速度的值不是9.8厘米/秒2而是980厘米/秒2,A、B、C错误;D正确.]
2.在国际单位制中规定“质量”为力学基本物理量,它对应的单位名称是()
A.米B.千克
C.秒D.牛顿
【答案】B
3.(20xx·东阳模拟)关于物理量和物理量的单位,下列说法中正确的是()
A.在力学范围内,国际单位制规定长度、质量、力为三个基本物理量
B.后人为了纪念牛顿,把“牛顿”作为力学中的基本单位
C.1N=1kg·m·s-2
D.“秒”“克”“摄氏度”都属于国际单位制中的单位
C[力学中的三个基本物理量为长度、质量、时间,选项A错误;“牛顿”是为了纪念牛顿而作为力的单位,但不是基本单位,选项B错误;根据“牛顿”的定义,1N=1kg·m·s-2,选项C正确;“克”“摄氏度”不是国际单位制中的单位,选项D错误.]
4.在国际单位制中,与质量、长度和时间对应的基本单位是()
A.克、米、秒B.千克、米、小时
C.克、厘米、分钟D.千克、米、秒
D[在国际单位制中选定七个基本单位,其中力学有三个基本单位,即质量、长度和时间对应的单位,它们的单位分别是千克(kg)、米(m)、秒(s).D选项正确.]
5.国际单位制由基本单位和导出单位组成.下列物理单位属于基本单位的是()
A.m/sB.N
C.mD.J
C[在国际单位制中,长度的基本单位为米,符号为m,故C项正确.]考点三|瞬时加速度问题
两类模型(加试要求)
(1)刚性绳(或接触面)——不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断(或脱离)后,其弹力立即消失,不需要形变恢复时间.
(2)弹簧(或橡皮绳)——两端同时连接(或附着)有物体的弹簧(或橡皮绳),特点是形变量大,其形变恢复需要较长时间,在瞬时性问题中,其弹力的大小往往可以看成保持不变.
1.求解瞬时加速度问题的一般步骤
第一步:分析原来物体的受力情况.
第二步:分析物体在突变时的受力情况.
第三步:由牛顿第二定律列方程.
第四步:求出瞬时加速度,并讨论其合理性.
2.求解瞬时加速度问题时应抓住“两点”
(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的,当外界因素发生变化时,需要重新进行受力分析和运动分析.
(2)加速度可以随着力的突变而突变,而速度的变化需要一个过程的积累,不会发生突变.
1.如图323所示,两小球悬挂在天花板上,a、b两小球用细线连接,上面是一轻质弹簧,a、b两球的质量分别为m和2m,在细线烧断瞬间,a、b两球的加速度为(取向下为正方向)()
图323
A.0,gB.-g,g
C.-2g,gD.2g,0
C[在细线烧断之前,a、b可看成一个整体,由二力平衡知,弹簧弹力等于整体重力,故大小为3mg,方向向上.当细线烧断瞬间,弹簧的形变量不变,故弹力不变,故a受向上3mg的弹力和向下mg的重力,故加速度aa==2g,方向向上.对b而言,细线烧断后只受重力作用,故加速度ab==g,方向向下.如以向下方向为正,有aa=-2g,ab=g.故选项C正确.]
2.(20xx·东阳市联考)如图324所示,物块1、2间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量为m,物块2、4质量为M,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态.现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g,则有()
图324
A.a1=a2=a3=a4=0
B.a1=a2=a3=a4=g
C.a1=a2=g,a3=0,a4=g
D.a1=g,a2=g,a3=0,a4=g
C[在抽出木板的瞬间,物块1、2与刚性轻杆接触处的形变立即消失,受到的合力均等于各自重力,所以由牛顿第二定律知a1=a2=g;而物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变,此时弹簧对物块3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg,因此物块3满足mg=F,a3=0;由牛顿第二定律得物块4满足a4==g,所以C正确.]
3.(多选)质量均为m的A、B两个小球之间连接一个质量不计的弹簧,放在光滑的台面上.A球紧靠墙壁,如图325所示,今用恒力F将B球向左挤压弹簧,达到平衡时,突然将力撤去,此瞬间()
图325
A.A球的加速度为
B.A球的加速度为0
C.B球的加速度为
D.B球的加速度为
BD[撤去恒力F前,A和B都平衡,它们的合力都为0,且弹簧弹力为F.突然将力F撤去,对A来说水平方向依然受弹簧弹力和墙壁的弹力,二力平衡,所以A球的合力为0,加速度为0,A项错,B项对.而B球在水平方向只受水平向右的弹簧的弹力作用,加速度a=,故C项错,D项对.]
4.(加试要求)(20xx·平湖选考模拟)(多选)如图326所示,质量为m的小球与弹簧Ⅰ和水平细绳Ⅱ相连,Ⅰ、Ⅱ的另一端分别固定于P、Q两点.小球静止时,Ⅰ中拉力的大小为F1,Ⅱ中拉力的大小为F2,当仅剪断Ⅰ、Ⅱ其中一根的瞬间,球的加速度a应是()
图326
A.若剪断Ⅰ,则a=g,方向竖直向下
B.若剪断Ⅱ,则a=,方向水平向左
C.若剪断Ⅰ,则a=,方向沿Ⅰ的延长线方向
D.若剪断Ⅱ,则a=g,方向竖直向上
AB[没有剪断Ⅰ、Ⅱ时,小球受力情况如图所示.在剪断Ⅰ的瞬时,由于小球的速度为0,绳Ⅱ上的力突变为0,则小球只受重力作用,加速度为g,选项A正确,选项C错误;若剪断Ⅱ,由于弹簧的弹力不能突变,F1与重力的合力大小仍等于F2,所以此时加速度为a=,方向水平向左,选项B正确,选项D错误.]
20xx高考物理《平抛运动》材料分析
第2节平抛运动
考点一|平抛运动的基本规律
1.性质
加速度为重力加速度g的匀变速曲线运动,运动轨迹是抛物线.
2.基本规律
以抛出点为原点,水平方向(初速度v0方向)为x轴,竖直向下方向为y轴,建立平面直角坐标系,则:
(1)水平方向:做匀速直线运动,速度vx=v0,位移x=v0t.
(2)竖直方向:做自由落体运动,速度vy=gt,位移y=gt2.
(3)合速度:v=,方向与水平方向的夹角为θ,则tanθ==.
(4)合位移:x=,方向与水平方向的夹角为α,tanα==.
3.对规律的理解(加试要求)
(1)飞行时间:由t=知,时间取决于下落高度h,与初速度v0无关.
(2)水平射程:x=v0t=v0,即水平射程由初速度v0和下落高度h共同决定,与其他因素无关.
(3)落地速度:vt==,以θ表示落地速度与x轴正方向的夹角,有tanθ==,所以落地速度也只与初速度v0和下落高度h有关.
(20xx·浙江4月学考)某卡车在公路上与路旁障碍物相撞.处理事故的警察在泥地中发现了一个小的金属物体,经判断,它是相撞瞬间车顶上一个松脱的零件被抛出而陷在泥里的.为了判断卡车是否超速.需要测量的量是()
A.车的长度,车的重量
B.车的高度,车的重量
C.车的长度,零件脱落点与陷落点的水平距离
D.车的高度,零件脱落点与陷落点的水平距离
D[根据题意和实际情景分析,零件在卡车撞停时,由于惯性向前飞出,不计空气阻力,视为做平抛运动,测出水平位移和高度,由h=gt2,x=v0t,得v0=x,故D正确.]
(20xx·浙江10月学考)如图421甲所示,饲养员对着长l=1.0m的水平细长管的一端吹气,将位于吹气端口的质量m=0.02kg的注射器射到动物身上.注射器飞离长管末端的速度大小v=20m/s.可视为质点的注射器在长管内做匀变速直线运动,离开长管后做平抛运动,如图乙所示.若动物与长管末端的水平距离x=4.0m,求注射器下降的高度h.
图421
【解析】由平抛运动规律有x=vt得t==0.2s由h=gt2得h=0.2m.【答案】0.2m
1.两个重要推论
(1)做平抛(或类平抛)运动的物体任一时刻的瞬间速度的反向延长线一定通过此时水平位移的中点,如图422中A点和B点所示.
图422
(2)做平抛(或类平抛)运动的物体在任意时刻任一位置处,设其速度方向与水平方向的夹角为α,位移方向与水平方向的夹角为θ,则tanα=2tanθ.
2.平抛运动的求解方略——运动分解
(1)→→→
(2)时间相等是联系两个分运动的桥梁.
(3)注意速度、位移的合成与分解.
1.关于做平抛运动的物体,说法正确的是()
A.速度始终不变
B.加速度始终不变
C.受力始终与运动方向垂直
D.受力始终与运动方向平行
B[物体做平抛运动的条件是物体只受重力作用,且初速度沿水平方向,故物体的加速度始终不变,大小为g,B正确;物体的平抛运动可以分解为水平方向的匀速直线运动和竖直方向的自由落体运动,其合运动是曲线运动,速度的大小和方向时刻变化,A错误;运动过程中,物体所受的力与运动方向既不垂直也不平行,C、D错误.]
2.(20xx·嘉兴高三检测)关于从同一高度以不同初速度水平抛出的物体,比较它们落到水平地面上的时间(不计空气阻力),以下说法正确的是()
A.速度大的时间长
B.速度小的时间长
C.一样长
D.质量大的时间长
C[水平抛出的物体做平抛运动,由y=gt2得t=,其下落的时间由下落的高度决定,从同一高度以不同初速度水平抛出的物体,落到水平地面上的时间相同,A、B、D错误,C正确.]
3.(20xx·浙江10月学考)一水平固定的水管,水从管口以不变的速度源源不断地喷出,水管距地面高h=1.8m,水落地的位置到管口的水平距离x=1.2m,不计空气及摩擦阻力,水从管口喷出的初速度大小是()
A.1.2m/sB.2.0m/s
C.3.0m/sD.4.0m/s
B[水从管口喷出后做平抛运动,此时运动时间由竖直方向上的h决定,根据h=gt2得t==0.6s,水平方向做匀速直线运动,由x=v0t得初速度v0=2.0m/s,B选项正确.]
4.如图423所示,滑板运动员以速度v0从离地高度为h的平台末端水平飞出,落在水平地面上.忽略空气阻力,运动员和滑板可视为质点,下列表述正确的是()
图423
A.v0越大,运动员在空中运动时间越长
B.v0越大,运动员落地瞬间速度越大
C.运动员落地瞬间速度方向与高度h无关
D.运动员落地位置与v0大小无关
B[运动员在竖直方向上做自由落体运动,运动员做平抛运动的时间t=,只与高度有关,与速度无关,A项错误;运动员的末速度是由初速度和竖直方向上的速度合成的,合速度v=,初速度越大,合速度越大,B项正确;物体在竖直方向上的速度vy=,高度越高,落地时竖直方向上的速度越大,故合速度方向与高度h有关,C项错误;运动员在水平方向上做匀速直线运动,落地的水平位移x=v0t=v0,故落地的位置与初速度有关,D项错误.]
5.(加试要求)(多选)如图424所示,从某高度处水平抛出一小球,经过时间t到达地面时,速度与水平方向的夹角为θ,不计空气阻力,重力加速度为g.下列说法正确的是()
图424
A.小球水平抛出时的初速度大小
B.小球在t时间内的位移方向与水平方向的夹角为
C.若小球初速度增大,则平抛运动的时间变长
D.若小球初速度增大,则θ减小
AD[由tanθ=可得小球平抛的初速度大小v0=,A正确;由tanα====tanθ可知,α≠,B错误;小球平抛运动的时间t=,与小球初速度无关,C错误;由tanθ=可知,v0越大,θ越小,D正确.]考点二|与斜面有关的平抛运动问题
1.从斜面上平抛(如图425)
图425
已知位移方向,方法:分解位移
x=v0t
y=gt2
tanθ=
可求得t=
2.对着斜面平抛(如图426)
图426
已知速度的大小或方向,方法:分解速度
vx=v0
vy=gt
tanθ==
可求得t=
物体从斜面平抛又落在斜面上问题的五条规律
1.物体的竖直位移与水平位移之比是同一个常数,这个常数等于斜面倾角的正切值;
2.物体的运动时间与初速度成正比;
3.物体落在斜面上,位移方向相同,都沿斜面方向;
4.物体落在斜面上时的速度方向平行;
5.当物体的速度方向与斜面平行时,物体离斜面的距离最远.
1.如图427所示,以10m/s的水平初速度抛出的物体,飞行一段时间后,垂直地撞在倾角为θ=30°的斜面上,g取10m/s2,这段飞行所用的时间为()
图427
A.sB.sC.sD.2s
C[
如图所示,把末速度分解成水平方向的分速度v0和竖直方向的分速度vy,则有=cot30°,又vy=gt将数值代入以上两式得t=s.故选C.]
2.如图428所示,在足够长的斜面上的A点,以水平速度v0抛出一个小球,不计空气阻力,它落到斜面上所用的时间为t1;若将此球改用2v0抛出,落到斜面上所用时间为t2,则t1与t2之比为()
图428
A.1∶1B.1∶2
C.1∶3D.1∶4
B[因小球落在斜面上,所以两次位移与水平方向的夹角相等,由平抛运动规律知tanθ==,所以=.故选B.]
3.(20xx·台州模拟)如图429所示,位于同一高度的小球A、B分别以v1和v2的速度水平抛出,都落在了倾角为30°的斜面上的C点,小球B恰好垂直打到斜面上,则v1、v2之比为()
图429
A.1∶1B.2∶1
C.3∶2D.2∶3
C[小球A、B从同一高度平抛,到斜面上的C点经历的时间相等,设为t,由题意可得:tan30°=,tan30°=,解得:v1∶v2=3∶2,C正确.]
4.(加试要求)如图4210所示,两个相对的斜面,倾角分别为α=37°和β=53°.在顶点把两个小球以同样大小的初速度分别向左、向右水平抛出,小球都落在斜面上.若不计空气阻力,则a、b两个小球的运动时间之比为()
图4210
A.1∶1B.4∶3
C.16∶9D.9∶16
D[对a有=tanα,得ta=①
对b有=tanβ,得tb=②
将数值代入①②得ta∶tb=9∶16.故选D.]
5.(加试要求)如图4211所示,一名跳台滑雪运动员经过一段时间的加速滑行后从O点水平飞出,经过3s落到斜坡上的A点.已知O点是斜坡的起点,斜坡与水平面的夹角θ=37°,运动员的质量m=50kg.不计空气阻力(sin37°=0.6,cos37°=0.8;g取10m/s2).求:
图4211
(1)A点与O点的距离L;
(2)运动员离开O点时的速度大小;
(3)运动员从O点飞出开始到离斜坡距离最远所用的时间.
【解析】(1)运动员在竖直方向做自由落体运动,有Lsin37°=gt2L==75m.(2)设运动员离开O点时的速度为v0,运动员在水平方向的分运动为匀速直线运动,有Lcos37°=v0t,即v0==20m/s.(3)运动员的平抛运动可分解为沿斜面方向的匀加速运动(初速度为v0cos37°、加速度为gsin37°)和垂直斜面方向的类竖直上抛运动(初速度为v0sin37°、加速度为gcos37°).当垂直斜面方向的速度减为零时,运动员离斜坡最远,有v0sin37°=gcos37°·t,解得t=1.5s.
【答案】(1)75m(2)20m/s(3)1.5s
文章来源:http://m.jab88.com/j/71140.html
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