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    分析高考對牛頓第二定律的考查

    2015-01-09 17:03:04李佑春
    物理教學(xué)探討 2014年10期
    關(guān)鍵詞:牛頓第二定律綜合定性

    李佑春

    摘 要:牛頓第二定律是高考的必考點(diǎn),從考查目的看,高考主要考查運(yùn)用牛頓第二定律定性、定量和綜合分析物理問題的能力。

    關(guān)鍵詞:高考;牛頓第二定律;定性;定量;綜合

    中圖分類號:G633.7 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號:1003-6148(2014)10(S)-0036-3

    牛頓第二定律在物理學(xué)中具有重要的地位,是高中物理教學(xué)重點(diǎn)中的重點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì),每年的高考物理試卷中有3~5個(gè)題目直接或間接考查牛頓第二定律的運(yùn)用??梢?,牛頓第二定律是高考的必考點(diǎn)。那么,高考是怎樣考查牛頓第二定律的呢?筆者帶著這個(gè)問題,對近幾年的高考物理試題進(jìn)行了仔細(xì)分析?,F(xiàn)將分析結(jié)果列于后,請同仁賜教。

    1 考查運(yùn)用牛頓第二定律定性分析問題的能力

    例1 (2014·全國卷Ⅱ,16)一物體靜止在粗糙水平地面上,現(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動(dòng)物體,經(jīng)過一段時(shí)間后其速度變?yōu)関,若將水平拉力的大小改為F2, 物體從靜止開始經(jīng)過同樣的時(shí)間后速度變?yōu)?v,對于上述兩個(gè)過程,用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功,則( )

    A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1

    B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1

    C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1

    D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1

    解析:由v=at可知,a2=2a1;再由x= at2可知,x2=2x1;由于物體受到的摩擦力Ff不變,由W =F x可知,W =2W ;由牛頓第二定律F-Ff=ma可知,F(xiàn)2<2F1;由WF=Fx可知,W <4W ,故C項(xiàng)正確。

    此題間接考查了運(yùn)用牛頓第二定律分析物體的受力情況。在高考中還有直接考查運(yùn)用牛頓第二定律定性分析物體受力情況的,比如,2013年高考浙江卷的第19題,2011年高考天津卷的第2題等。在高考中還常??疾檫\(yùn)用牛頓第二定律分析物體的加速度變化,如下例:

    例2 (2013·海南卷,2)一質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用,處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零,再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來的大小。在此過程中,其它力保持不變,則質(zhì)點(diǎn)的加速度大小a和速度大小v的變化情況是( )

    A.a和v都始終增大

    B.a和v都先增大后減小

    C.a先增大后減小,v始終增大

    D.a和v都先減小后增大

    解析 設(shè)變化的這個(gè)力為F1,其他力的合力為F2,根據(jù)題意,由牛頓第二定律F2-F1=ma可推知,加速度a先增大后減小,此過程中速度v的方向與加速度a的方向始終相同,所以速度v始終增大。故C項(xiàng)正確。

    考查運(yùn)用牛頓第二定律定性分析能力的試題主要以選擇題形式呈現(xiàn),并設(shè)置為高考的中、低檔難度題目,比如,2014年高考重慶卷的第5題、四川卷的第7題、浙江卷的第14題、福建卷的第15題等。有時(shí)也以實(shí)驗(yàn)題形式出現(xiàn),比如,2014年高考全國卷Ⅰ的第22題,2012年高考安徽卷的第21題等。

    2 考查運(yùn)用牛頓第二定律定量分析問題的能力

    例3 (2014·江蘇卷,8)如圖1所示,A、B 兩物塊的質(zhì)量分別為2m和m, 靜止疊放在水平地面上。A、B 間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,B 與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 μ。最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力,重力加速度為g。現(xiàn)對A 施加一水平拉力F,則( )

    圖1 A、B靜止疊放在粗糙水平面上

    A.當(dāng)F<2μmg時(shí),A、B 都相對地面靜止

    B.當(dāng)F= μmg時(shí),A的加速度為 μg

    C.當(dāng)F>3μmg時(shí),A相對B滑動(dòng)

    D.無論F 為何值,B的加速度不會超過 μg

    解析 設(shè)F為F1時(shí),A、B剛好從地面上滑動(dòng),則F1= μ(2m+m)g= μmg ,故A項(xiàng)錯(cuò)誤;設(shè)F為F2時(shí),A與B恰好發(fā)生相對滑動(dòng),由牛頓第二定律,對A、B整體有F2- μ·3mg=3ma,對B有μ·2mg- μ·3mg=3ma,解得F2=3μmg,故C正確;當(dāng)F= μmg時(shí),A、B相對靜止,對A、B整體,由牛頓第二定律有F- μ·3mg=3ma,解得a= μg,故B項(xiàng)正確;當(dāng)A、B發(fā)生相對滑動(dòng)時(shí),B的加速度達(dá)最大值aB,對B,由牛頓第二定律有μ·2mg- μ·3mg=3maB,解得aB= μg,故D項(xiàng)正確。

    考查運(yùn)用牛頓第二定律定量分析能力的試題,除了將物體在彈力、摩擦力作用下的運(yùn)動(dòng)設(shè)為問題情景外,還常常以天體運(yùn)動(dòng)為情景進(jìn)行設(shè)問,如下例:

    例4 (2014·山東卷,20)2013年我國相繼完成“神十”與“天宮”對接、“嫦娥”攜“玉兔”落月兩大航天工程。某航天愛好者提出“玉兔”回家的設(shè)想:將攜帶“玉兔”的返回系統(tǒng)由月球表面發(fā)射到h高度的軌道上,與在該軌道繞月球做圓周運(yùn)動(dòng)的飛船對接,然后由飛船送“玉兔”返回地球。設(shè)“玉兔”質(zhì)量為m,月球半徑為R,月面的重力加速度為g月。以月面為零勢能面,“玉兔”在h高度的引力勢能可表示為Ep= ,其中G為引力常量,M為月球質(zhì)量,若忽略月球的自轉(zhuǎn),從開始發(fā)射到對接完成需要對“玉兔”做的功為( )

    A. (h+2R) B. (h+ R)

    C. (h+ R) D. (h+ R)

    解析 從開始發(fā)射到對接完成,“玉兔”重力勢能增加量為ΔEP= ,又mg = ,解得ΔEP= 。設(shè)“玉兔”在對接軌道上的速度為v,則由萬有引力定律和牛頓第二定律得G =m ,所以v= = ,其動(dòng)能為Ek= mv2= ;對“玉兔”做的功等于其機(jī)械能增加量,W=ΔEP+ΔEk= (h+ R),故D項(xiàng)正確。

    在高考試卷中,考查運(yùn)用牛頓第二定律定量分析能力的試題常常設(shè)置為中、低難度題目,主要以選擇題形式呈現(xiàn),如,2014年高考全國卷Ⅰ的第19題、廣東卷的第21題、江蘇卷的第2題、天津卷的第3題,2013年高考浙江卷的第17題,2012年高考四川卷的第21題等。有時(shí)也以計(jì)算題形式出現(xiàn),如,2014年高考北京卷的第23題、重慶卷的第7題,2013年高考江蘇卷的第14題等。

    3 考查運(yùn)用牛頓第二定律綜合分析問題的能力

    例5 (2014·全國卷Ⅰ,24)公路上行駛的兩汽車之間應(yīng)保持一定的安全距離。當(dāng)前車突然停止時(shí),后車司機(jī)可以采取剎車措施,使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會與前車相碰。通常情況下,人的反應(yīng)時(shí)間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間之和為1s。當(dāng)汽車在晴天干燥瀝青路面上以108km/h的速度勻速行駛時(shí),安全距離為120m,設(shè)雨天時(shí)汽車輪胎與瀝青路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為晴天時(shí)的 ,若要求安全距離仍為120m,求汽車在雨天安全行駛的最大速度。

    解析 設(shè)汽車的質(zhì)量為m,路面干燥時(shí),汽車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ0,剎車前的速度v0,剎車時(shí)汽車的加速度大小為a0,安全距離為s,反應(yīng)時(shí)間為t0,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

    μ0mg=ma0①

    s=v0t0+ ②

    設(shè)在雨天行駛時(shí),汽車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,汽車剎車的加速度大小為a,安全行駛的最大速度為v,依題意知

    μ= μ0 ③

    由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

    μmg=ma ④

    s=vt0+ ⑤

    聯(lián)立①②③④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得v=20m/s(72km/h)

    考查運(yùn)用牛頓第二定律綜合分析問題能力的試題,主要是以加速度為紐帶實(shí)現(xiàn)與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識進(jìn)行綜合的,除了以一般物體的運(yùn)動(dòng)情景進(jìn)行設(shè)問外,還常常把帶電體的運(yùn)動(dòng)情景作為設(shè)問情景,實(shí)現(xiàn)與電場、磁場知識進(jìn)行綜合考查,如下例:

    例6 (2014·四川卷,10)在如圖2所示的豎直平面內(nèi),水平軌道CD和傾斜軌道GH與半徑r= m的光滑圓弧軌道分別相切于D點(diǎn)和G點(diǎn),GH與水平面的夾角θ=37°。過G點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面左側(cè)有勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.25T;過D點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面右側(cè)有勻強(qiáng)電場,電場方向水平向右,電場強(qiáng)度E=1×104N/C。小物體P1質(zhì)量m=2×10-3kg、電荷量q=+8×10-6C,受到水平向右的推力F=9.98×10-3N的作用,沿CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)D點(diǎn)后撤去推力。當(dāng)P1到達(dá)傾斜軌道底端G點(diǎn)時(shí),不帶電的小物體P2在GH頂端靜止釋放,經(jīng)過時(shí)間t=0.1s與P1相遇。P1和P2與軌道CD、GH間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物體電荷量保持不變,不計(jì)空氣阻力。求:

    圖2 物體在電場磁中的運(yùn)動(dòng)

    (1)小物體P1在水平軌道CD上運(yùn)動(dòng)速度v的大小;

    (2)傾斜軌道GH的長度s。

    解析 (1)設(shè)小物體P1在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的速度為v,受到向上的洛倫茲力為F1,受到的摩擦力為f,則 F1=qvB①

    f=μ(mg-F1)②

    由題意,水平方向合力為零F-f=0③

    聯(lián)立①②③式,代入數(shù)據(jù)解得

    v=4m/s ④

    (2)設(shè)P1在G點(diǎn)的速度大小為vG,由于洛倫茲力不做功,根據(jù)動(dòng)能定理

    qErsinθ-mgr(1-cosθ)= mv - mv2⑤

    P1在GH上運(yùn)動(dòng),受到重力、電場力和摩擦力的作用,設(shè)加速度為a1,根據(jù)牛頓第二定律

    qEcosθ-mgsinθ-μ(mgcosθ+qEsinθ)=ma1⑥

    P1與P2在GH上相遇時(shí),設(shè)P1在GH運(yùn)動(dòng)的距離為s1,則s1=vGt+ a1t2⑦

    設(shè)P2質(zhì)量為m2,在GH上運(yùn)動(dòng)的加速度為a2,則m2gsinθ-μm2gcosθ=m2a2⑧

    P1與P2在GH上相遇時(shí),設(shè)P2在GH運(yùn)動(dòng)的距離為s2,則s2= a2t2 ⑨

    聯(lián)立⑤~⑨式,代入數(shù)據(jù)得

    s=s1+s2 ⑩

    s=0.56m

    考查運(yùn)用牛頓第二定律綜合分析能力的試題,常常設(shè)置為高考的中、高擋難度題目,多數(shù)時(shí)候設(shè)置為高考的中等難度題目,如,2014年高考天津卷的第10題、江蘇卷的第14題、重慶卷的第9題、廣東卷的第35題、山東卷的第23題等,有時(shí)也用著高考的壓軸題,如,2014年江蘇卷的第15題、浙江卷的第25題。題型以綜合性計(jì)算題為主,有時(shí)以選擇題形式出現(xiàn),如,2014年高考山東卷的第18題、安徽卷的第19題等。

    歷屆高考涉及牛頓第二定律考查的試題很多,對試題沒有固定的分類方式。以上僅是筆者為了闡述高考如何考查牛頓第二定律,從考查目的的角度把近幾年涉及牛頓第二定律的高考試題進(jìn)行的分類。本文中對各類試題特點(diǎn)的歸納分析也比較膚淺,如有不當(dāng)之處,請同行指正。

    參考文獻(xiàn):

    [1]任志鴻,翟維全.十年高考分類解析與應(yīng)試策略·物理[J].??冢耗戏匠霭嫔?,2014.

    [2]鐘鳴,王軍.高考專題之光電門實(shí)驗(yàn)[J].物理教學(xué)探討,2014,(1):50.

    (欄目編輯 羅琬華)

    3 考查運(yùn)用牛頓第二定律綜合分析問題的能力

    例5 (2014·全國卷Ⅰ,24)公路上行駛的兩汽車之間應(yīng)保持一定的安全距離。當(dāng)前車突然停止時(shí),后車司機(jī)可以采取剎車措施,使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會與前車相碰。通常情況下,人的反應(yīng)時(shí)間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間之和為1s。當(dāng)汽車在晴天干燥瀝青路面上以108km/h的速度勻速行駛時(shí),安全距離為120m,設(shè)雨天時(shí)汽車輪胎與瀝青路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為晴天時(shí)的 ,若要求安全距離仍為120m,求汽車在雨天安全行駛的最大速度。

    解析 設(shè)汽車的質(zhì)量為m,路面干燥時(shí),汽車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ0,剎車前的速度v0,剎車時(shí)汽車的加速度大小為a0,安全距離為s,反應(yīng)時(shí)間為t0,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

    μ0mg=ma0①

    s=v0t0+ ②

    設(shè)在雨天行駛時(shí),汽車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,汽車剎車的加速度大小為a,安全行駛的最大速度為v,依題意知

    μ= μ0 ③

    由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

    μmg=ma ④

    s=vt0+ ⑤

    聯(lián)立①②③④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得v=20m/s(72km/h)

    考查運(yùn)用牛頓第二定律綜合分析問題能力的試題,主要是以加速度為紐帶實(shí)現(xiàn)與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識進(jìn)行綜合的,除了以一般物體的運(yùn)動(dòng)情景進(jìn)行設(shè)問外,還常常把帶電體的運(yùn)動(dòng)情景作為設(shè)問情景,實(shí)現(xiàn)與電場、磁場知識進(jìn)行綜合考查,如下例:

    例6 (2014·四川卷,10)在如圖2所示的豎直平面內(nèi),水平軌道CD和傾斜軌道GH與半徑r= m的光滑圓弧軌道分別相切于D點(diǎn)和G點(diǎn),GH與水平面的夾角θ=37°。過G點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面左側(cè)有勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.25T;過D點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面右側(cè)有勻強(qiáng)電場,電場方向水平向右,電場強(qiáng)度E=1×104N/C。小物體P1質(zhì)量m=2×10-3kg、電荷量q=+8×10-6C,受到水平向右的推力F=9.98×10-3N的作用,沿CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)D點(diǎn)后撤去推力。當(dāng)P1到達(dá)傾斜軌道底端G點(diǎn)時(shí),不帶電的小物體P2在GH頂端靜止釋放,經(jīng)過時(shí)間t=0.1s與P1相遇。P1和P2與軌道CD、GH間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物體電荷量保持不變,不計(jì)空氣阻力。求:

    圖2 物體在電場磁中的運(yùn)動(dòng)

    (1)小物體P1在水平軌道CD上運(yùn)動(dòng)速度v的大?。?/p>

    (2)傾斜軌道GH的長度s。

    解析 (1)設(shè)小物體P1在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的速度為v,受到向上的洛倫茲力為F1,受到的摩擦力為f,則 F1=qvB①

    f=μ(mg-F1)②

    由題意,水平方向合力為零F-f=0③

    聯(lián)立①②③式,代入數(shù)據(jù)解得

    v=4m/s ④

    (2)設(shè)P1在G點(diǎn)的速度大小為vG,由于洛倫茲力不做功,根據(jù)動(dòng)能定理

    qErsinθ-mgr(1-cosθ)= mv - mv2⑤

    P1在GH上運(yùn)動(dòng),受到重力、電場力和摩擦力的作用,設(shè)加速度為a1,根據(jù)牛頓第二定律

    qEcosθ-mgsinθ-μ(mgcosθ+qEsinθ)=ma1⑥

    P1與P2在GH上相遇時(shí),設(shè)P1在GH運(yùn)動(dòng)的距離為s1,則s1=vGt+ a1t2⑦

    設(shè)P2質(zhì)量為m2,在GH上運(yùn)動(dòng)的加速度為a2,則m2gsinθ-μm2gcosθ=m2a2⑧

    P1與P2在GH上相遇時(shí),設(shè)P2在GH運(yùn)動(dòng)的距離為s2,則s2= a2t2 ⑨

    聯(lián)立⑤~⑨式,代入數(shù)據(jù)得

    s=s1+s2 ⑩

    s=0.56m

    考查運(yùn)用牛頓第二定律綜合分析能力的試題,常常設(shè)置為高考的中、高擋難度題目,多數(shù)時(shí)候設(shè)置為高考的中等難度題目,如,2014年高考天津卷的第10題、江蘇卷的第14題、重慶卷的第9題、廣東卷的第35題、山東卷的第23題等,有時(shí)也用著高考的壓軸題,如,2014年江蘇卷的第15題、浙江卷的第25題。題型以綜合性計(jì)算題為主,有時(shí)以選擇題形式出現(xiàn),如,2014年高考山東卷的第18題、安徽卷的第19題等。

    歷屆高考涉及牛頓第二定律考查的試題很多,對試題沒有固定的分類方式。以上僅是筆者為了闡述高考如何考查牛頓第二定律,從考查目的的角度把近幾年涉及牛頓第二定律的高考試題進(jìn)行的分類。本文中對各類試題特點(diǎn)的歸納分析也比較膚淺,如有不當(dāng)之處,請同行指正。

    參考文獻(xiàn):

    [1]任志鴻,翟維全.十年高考分類解析與應(yīng)試策略·物理[J].海口:南方出版社,2014.

    [2]鐘鳴,王軍.高考專題之光電門實(shí)驗(yàn)[J].物理教學(xué)探討,2014,(1):50.

    (欄目編輯 羅琬華)

    3 考查運(yùn)用牛頓第二定律綜合分析問題的能力

    例5 (2014·全國卷Ⅰ,24)公路上行駛的兩汽車之間應(yīng)保持一定的安全距離。當(dāng)前車突然停止時(shí),后車司機(jī)可以采取剎車措施,使汽車在安全距離內(nèi)停下而不會與前車相碰。通常情況下,人的反應(yīng)時(shí)間和汽車系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間之和為1s。當(dāng)汽車在晴天干燥瀝青路面上以108km/h的速度勻速行駛時(shí),安全距離為120m,設(shè)雨天時(shí)汽車輪胎與瀝青路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為晴天時(shí)的 ,若要求安全距離仍為120m,求汽車在雨天安全行駛的最大速度。

    解析 設(shè)汽車的質(zhì)量為m,路面干燥時(shí),汽車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ0,剎車前的速度v0,剎車時(shí)汽車的加速度大小為a0,安全距離為s,反應(yīng)時(shí)間為t0,由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

    μ0mg=ma0①

    s=v0t0+ ②

    設(shè)在雨天行駛時(shí),汽車與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,汽車剎車的加速度大小為a,安全行駛的最大速度為v,依題意知

    μ= μ0 ③

    由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得

    μmg=ma ④

    s=vt0+ ⑤

    聯(lián)立①②③④⑤式并代入題給數(shù)據(jù)得v=20m/s(72km/h)

    考查運(yùn)用牛頓第二定律綜合分析問題能力的試題,主要是以加速度為紐帶實(shí)現(xiàn)與運(yùn)動(dòng)學(xué)知識進(jìn)行綜合的,除了以一般物體的運(yùn)動(dòng)情景進(jìn)行設(shè)問外,還常常把帶電體的運(yùn)動(dòng)情景作為設(shè)問情景,實(shí)現(xiàn)與電場、磁場知識進(jìn)行綜合考查,如下例:

    例6 (2014·四川卷,10)在如圖2所示的豎直平面內(nèi),水平軌道CD和傾斜軌道GH與半徑r= m的光滑圓弧軌道分別相切于D點(diǎn)和G點(diǎn),GH與水平面的夾角θ=37°。過G點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面左側(cè)有勻強(qiáng)磁場,磁場方向垂直于紙面向里,磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1.25T;過D點(diǎn)、垂直于紙面的豎直平面右側(cè)有勻強(qiáng)電場,電場方向水平向右,電場強(qiáng)度E=1×104N/C。小物體P1質(zhì)量m=2×10-3kg、電荷量q=+8×10-6C,受到水平向右的推力F=9.98×10-3N的作用,沿CD向右做勻速直線運(yùn)動(dòng),到達(dá)D點(diǎn)后撤去推力。當(dāng)P1到達(dá)傾斜軌道底端G點(diǎn)時(shí),不帶電的小物體P2在GH頂端靜止釋放,經(jīng)過時(shí)間t=0.1s與P1相遇。P1和P2與軌道CD、GH間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.5,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,物體電荷量保持不變,不計(jì)空氣阻力。求:

    圖2 物體在電場磁中的運(yùn)動(dòng)

    (1)小物體P1在水平軌道CD上運(yùn)動(dòng)速度v的大??;

    (2)傾斜軌道GH的長度s。

    解析 (1)設(shè)小物體P1在勻強(qiáng)磁場中運(yùn)動(dòng)的速度為v,受到向上的洛倫茲力為F1,受到的摩擦力為f,則 F1=qvB①

    f=μ(mg-F1)②

    由題意,水平方向合力為零F-f=0③

    聯(lián)立①②③式,代入數(shù)據(jù)解得

    v=4m/s ④

    (2)設(shè)P1在G點(diǎn)的速度大小為vG,由于洛倫茲力不做功,根據(jù)動(dòng)能定理

    qErsinθ-mgr(1-cosθ)= mv - mv2⑤

    P1在GH上運(yùn)動(dòng),受到重力、電場力和摩擦力的作用,設(shè)加速度為a1,根據(jù)牛頓第二定律

    qEcosθ-mgsinθ-μ(mgcosθ+qEsinθ)=ma1⑥

    P1與P2在GH上相遇時(shí),設(shè)P1在GH運(yùn)動(dòng)的距離為s1,則s1=vGt+ a1t2⑦

    設(shè)P2質(zhì)量為m2,在GH上運(yùn)動(dòng)的加速度為a2,則m2gsinθ-μm2gcosθ=m2a2⑧

    P1與P2在GH上相遇時(shí),設(shè)P2在GH運(yùn)動(dòng)的距離為s2,則s2= a2t2 ⑨

    聯(lián)立⑤~⑨式,代入數(shù)據(jù)得

    s=s1+s2 ⑩

    s=0.56m

    考查運(yùn)用牛頓第二定律綜合分析能力的試題,常常設(shè)置為高考的中、高擋難度題目,多數(shù)時(shí)候設(shè)置為高考的中等難度題目,如,2014年高考天津卷的第10題、江蘇卷的第14題、重慶卷的第9題、廣東卷的第35題、山東卷的第23題等,有時(shí)也用著高考的壓軸題,如,2014年江蘇卷的第15題、浙江卷的第25題。題型以綜合性計(jì)算題為主,有時(shí)以選擇題形式出現(xiàn),如,2014年高考山東卷的第18題、安徽卷的第19題等。

    歷屆高考涉及牛頓第二定律考查的試題很多,對試題沒有固定的分類方式。以上僅是筆者為了闡述高考如何考查牛頓第二定律,從考查目的的角度把近幾年涉及牛頓第二定律的高考試題進(jìn)行的分類。本文中對各類試題特點(diǎn)的歸納分析也比較膚淺,如有不當(dāng)之處,請同行指正。

    參考文獻(xiàn):

    [1]任志鴻,翟維全.十年高考分類解析與應(yīng)試策略·物理[J].??冢耗戏匠霭嫔纾?014.

    [2]鐘鳴,王軍.高考專題之光電門實(shí)驗(yàn)[J].物理教學(xué)探討,2014,(1):50.

    (欄目編輯 羅琬華)

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