新教材高考生物一轮复习过关练8牛顿第二定律及应用（含解析）

牛顿第二定律及应用

考试要求：首先，要掌握牛顿第二定律的内涵；其次，能够运用牛顿第二定律来解决相关的问题；再者，通过实验研究，深入探究物体加速度与受力大小、质量之间的内在联系。

题组冲关

题组一　对牛顿第二定律的理解

依据牛顿第二定律，即便是极微小的力也能导致物体加速，然而当我们尝试用极小的力量去推动一块极其沉重的桌子时，却发现无法移动它，这主要是因为（　　）。

A．牛顿第二定律不适用于静止的物体

B．桌子的加速度很小，速度增量极小，眼睛不易觉察到

C．推力小于静摩擦力，加速度是负的

D．桌子所受的合力为0

如图所示，小球被固定在直杆的顶端，而这根直杆又稳固地连接在小车上。随着小车向右进行匀加速运动，小球所承受的合外力其方向将沿着图中所示的方向行进。

A．OA方向　　　　　　　　 B．OB方向

C．OC方向 D．OD方向

根据题目描述，小车进行的是向右的匀加速直线运动。因为球被固定在杆上，而杆又固定在小车上，所以球和小车具有相同的加速度。因此，球的加速度方向也应指向右侧。同时，球所受到的合外力方向沿着OD线，因此选项D是正确的。

3．下列关于加速度大小的判断正确的是(　　)

A．由公式a＝可知，a与Δv成正比、与Δt成反比

B．由公式a＝可知，a与Δv成反比、与Δt成正比

C．由公式a＝可知，a与F成正比、与m成反比

D．由公式a＝可知开元ky888棋牌官方版，a与F成反比、与m成正比

加速度a的定义公式表明，在匀变速直线运动中，速度变化量与时间变化量的比值保持恒定，不能简单地将a与速度变化量Δv视为正比关系，也不能将其与时间变化量Δt视为反比关系；加速度a的决定公式指出，加速度a与力F成正比，与质量m成反比，因此选项A、B、D的说法不正确，而选项C是正确的。

某位同学采用了甲、乙两种滑块，针对质量恒定的情况，探讨了加速度与力之间的相互关系。他利用同一坐标系绘制了这两个滑块的加速度-力（a-F）图像，具体情形如图所示。关于这些图像，以下判断中哪一项是正确的？

A．滑块甲的质量大

B．滑块乙的质量大

C．两滑块的质量一样大

D．不能确定哪个滑块的质量大

B、a-F图像呈现为穿过原点的斜线，由此可知a与F之间存在正比关系，斜率则反映了质量的倒数，故而乙的质量较重，因此A、C、D选项均不正确，而B选项是正确的。

题组二　动力学两类基本问题

如图所示，有一质量为2千克的物体置于一个表面粗糙的水平面上。该物体与水平面之间的动摩擦系数为0.2。此外，还有一个大小为8牛顿的水平外力作用于该物体。在计算过程中，重力加速度g取值为10米每平方秒。现在需要求解：

(1)该物体做匀加速运动的加速度大小；

(2)外力持续作用3s，此时的速度大小；

(3)3s时撤去外力，物体还能向前滑行多远。

(1)根据牛顿第二定律得：F－μmg＝ma

代入数据解得：a＝2m/s2。

依据速度与时间的关系公式，我们可以计算出：v等于a乘以t，即v＝at，将给定的数值代入，得到v＝2×3m/s，最终结果为v＝6m/s。

(3)根据牛顿第二定律得：－μmg＝ma1

解得：a1＝－μg＝－0.2×10m/s2＝－2m/s2

根据速度—位移公式得：0－v2＝2a1x

代入数据解得：x＝9m。

(1)2m/s2　(2)6m/s　(3)9m

为了测定该公路路面与汽车轮胎间的动态摩擦系数，实验中使车辆在平坦的直线道路上以20米每秒的速度匀速前进，并在紧急制动（车轮锁死）后，记录下形成的制动轨迹长度为32米。假设汽车的运动过程可以看作是匀减速的直线运动，并且取重力加速度g为10米每秒平方。现需计算：

(1)汽车刹车的加速度a的大小；

(2)路面和轮胎之间的动摩擦因数μ。

(1)由a＝，得a＝6.25m/s2。

(2)由牛顿第二定律可知μmg＝ma，得μ＝0.625。

(1)6.25m/s2　(2)0.625

题组三　探究加速度与力、质量的关系

在研究加速度与力以及质量之间关联的实验过程中，我们使用了图中所展示的实验设备。在这个实验中，小车及其槽码的总质量被标记为m，而托盘及其上放置的重物的总质量则被表示为m0。小车的加速度可以通过分析打点计时器在纸带上打出的点来计算得出。

只有当m与m0的数值比较符合特定条件，我们才能认定绳子对小车施加的牵引力与托盘及其内重物的总重力相等。

在进行加速度与质量关系实验的过程中，同学们维持了托盘和托盘上重物的质量不变，然后对小车及其槽码的质量进行变动，并测量了相应的加速度值。他们采用了图像法对数据进行处理。为了更便捷地识别加速度a和质量m之间的关联，建议绘制加速度a与质量的图像。

如图(a)所示，甲同学依据测量数据绘制的a-F曲线揭示了实验中存在以下问题：数据点分布不均，曲线走势偏离理论预期，且存在明显波动。

乙、丙两位同学使用相同的实验设备进行了实验，并绘制出了各自的a-F曲线，具体图形如图(b)所示。那么，在他们的实验过程中，哪一个物理量的数值是存在差异的呢？

(a)　　　　　　(b)

核心精要

一、对牛顿第二定律的理解

无论运动速度快慢，抑或静止不动，只要所受合力非零，物体便会产生加速度。

加速度的定义公式为a，它与速度变化量Δv和时间变化量Δt之间并无直接关联；而加速度的决定公式则是a，其中加速度a与力F成正比，同时a也与某个量成正比。

当合力与速度方向一致，物体将沿直线加速前进；而若合力与速度方向相反，物体则会沿直线减速。

牛顿第二定律的公式为F＝kma开元ky888棋牌官网版，其中系数k的取值取决于各个物理量的单位。在国际单位制下，k的值为1。

学习心得：

二、力和运动的桥梁

要解决动力学中的两大基础问题，关键在于在力与运动之间构建一座桥梁，这桥梁便是物体的加速度。通过运动学公式，我们可以计算出加速度，进而得知物体所受的力。同样地，依据牛顿第二定律，我们也能求出加速度，进而推断出物体的运动状态。

学习心得：

三、“探究加速度与力、质量的关系”实验的注意事项

在进行摩擦力平衡操作时，应避免使用小盘。一旦实验成功实现摩擦力的整体平衡，无论后续是调整小盘与槽码的重量，抑或是小车与槽码的重量开元棋官方正版下载，均无需再次进行摩擦力的平衡调整。

学习心得：

以实验的基本原理为出发点，依照本实验的操作规范，明确各个图像所代表的物理含义，并对实验过程中数据处理的策略进行深入探讨。

只有当m大于m0，我们才能认定绳索对小车施加的牵引力与盘和盘中重物的总重量相等。

实验所绘制的a-m曲线形状复杂，不易直接识别其对应的函数形式，这导致难以准确推断a与m之间的具体数量关系。因此，在进行实验分析时，我们应当采用a-图像而非a-m图像来解读实验数据。

图(a)展示的是甲同学基于测量数据绘制的a-F曲线，该曲线并未穿过坐标原点，而是与F轴在某个点相交，这表明未能达到平衡摩擦力，或者平衡摩擦力尚未达到充分程度。

乙、丙两位同学使用相同的实验设备进行了实验，并绘制出了各自实验结果对应的a-F曲线。观察这两条曲线，可以发现它们的斜率存在差异。这一现象表明，在进行实验的过程中，两位同学所使用的小车及其内部的槽码质量并不相同。

(1)若(2)，则(3)，即缺乏足够的平衡摩擦力或其数值不足；(4)同时，小车及其槽码的质量也存在差异。

在实验中，我们研究了加速度、力以及质量三者之间的相互关系，其中所使用的打点计时器是以50Hz的交流电频率作为其工作电源。

(1)在该实验中，下列说法正确的是(　　)

为了克服摩擦力的干扰，必须调整斜面的倾斜度，从而使小车在不受槽码影响的情况下，仅靠小盘的牵引力，能够沿着斜面平稳地滑行。

在调整摩擦力平衡的过程中，必须移除小盘，让纸带顺利通过打点计时器，并将其牢固地系在小车的尾部。接着，对斜面的倾斜角度进行细致的调整，轻轻推动小车，确保其能够在斜面上以恒定的速度平稳滑行。

C．每改变一次小车的质量，需要重新平衡一次摩擦力

为了降低实验中的误差，有必要确保实验小车本身的重量远超过小盘及其槽码的总重量。

在实验过程中，我们可以通过测量位移来替代加速度的测定，具体来说，就是通过位移与时间的比值来得到加速度。采用这种替代方法的前提条件是，参与实验的两个小车的质量必须保持一致。

某同学在实验中选取了纸带上标记为0至3的四个计数点，而在这四个相邻计数点之间，还有四个点未被绘制出来。纸带旁边放置了一把最小刻度为1毫米的刻度尺，其0刻度线与纸带上的0点精确对齐。请根据图中的信息读取相关数据，并计算出：小车的加速度为________米每平方秒，第2点处小车的瞬时速度为________米每秒。

在研究加速度和质量之间的关系时，该同学绘制的a-m图呈现为一条曲线，因此他应当绘制另一种图像。若该图像呈现为一条直线，那么这表明加速度和质量之间存在反比关系。

禁止在运动过程中对时间进行修改，其值应分别为0.8和0.24，且需沿过原点的斜率为a的直线进行。

在平衡了摩擦力之后，每次进行实验时都必须确保小车及其附加的槽码总质量显著超过小盘和槽码的总质量。唯有达到这一条件，小盘和槽码的总重力才能被视作与小车所受的拉力相匹配。

3．小车应尽量靠近打点计时器，并先接通电源再放开小车。

在进行图形的拟合操作时，需确保尽可能多的描绘点能够准确位于所绘制的直线之上，而对于那些未能落在直线上的点，则应确保它们在直线的两侧分布得尽量均匀。

学习心得：