高考物理大一輪復習 第三章 牛頓運動定律 第2講 牛頓第二定律 兩類動力學問題課件.ppt

第三章牛頓運動定律第2講牛頓第二定律兩類動力學問題 內(nèi)容索引 基礎知識梳理 命題點一牛頓第二定律的理解和應用 命題點二超重和失重問題 命題點三動力學的兩類基本問題 課時作業(yè) 基礎知識梳理 1 一 牛頓第二定律1 內(nèi)容 物體加速度的大小跟它受到的作用力成正比 跟它的質(zhì)量成反比 加速度的方向跟相同 2 表達式 f ma f與a具有關系 作用力的方向 對對答案吧 瞬時對應 3 力學單位制 1 單位制 由單位和單位共同組成 2 基本單位 基本物理量的單位 力學中的基本物理量有三個 分別是質(zhì)量 時間和 它們的國際單位分別是千克 kg 秒 s 和 3 導出單位 由基本物理量根據(jù)物理關系推導出來的其他物理量的單位 基本 導出 米 m 長度 判斷下列說法是否正確 1 物體所受合外力越大 加速度越大 2 物體所受合外力越大 速度越大 3 物體在外力作用下做勻加速直線運動 當合外力逐漸減小時 物體的速度逐漸減小 4 物體的加速度大小不變一定受恒力作用 對對答案吧 二 動力學兩類基本問題1 動力學兩類基本問題 1 已知受力情況 求物體的運動情況 2 已知運動情況 求物體的受力情況 2 解決兩類基本問題的方法 以加速度為 橋梁 由運動學公式和牛頓運動定律列方程求解 具體邏輯關系如圖 如圖所示 質(zhì)量為m的物體在水平面上由速度va均勻減為vb的過程中前進的距離為x 1 物體做什么運動 能求出它的加速度嗎 2 物體受幾個力作用 能求出它受到的摩擦力嗎 受重力 支持力和摩擦力由ff ma 可求摩擦力 答案 答案 三 超重和失重1 超重 1 定義 物體對支持物的壓力 或?qū)覓煳锏睦?物體所受重力的現(xiàn)象 2 產(chǎn)生條件 物體具有的加速度 2 失重 1 定義 物體對支持物的壓力 或?qū)覓煳锏睦?物體所受重力的現(xiàn)象 2 產(chǎn)生條件 物體具有的加速度 大于 向上 小于 向下 對對答案吧 3 完全失重 1 定義 物體對支持物的壓力 或?qū)ωQ直懸掛物的拉力 的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象 2 產(chǎn)生條件 物體的加速度a 方向豎直向下 4 實重和視重 1 實重 物體實際所受的重力 它與物體的運動狀態(tài) 2 視重 當物體在豎直方向上有加速度時 物體對彈簧測力計的拉力或?qū)ε_秤的壓力將物體的重力 此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重 對對答案吧 等于0 g 無關 不等于 5 情景拓展 力是改變物體運動狀態(tài)的原因 只要物體受力 合力不為零 它的運動狀態(tài)就一定會改變 選項a錯誤 b正確 物體不受力或受合力為零 其運動狀態(tài)一定不變 處于靜止或勻速直線運動狀態(tài) 選項c錯誤 物體的運動方向與它所受合力方向可能相同 也可能相反 還可能不在一條直線上 選項d正確 1 多選 關于運動狀態(tài)與所受外力的關系 下面說法中正確的是a 物體受到恒定的力作用時 它的運動狀態(tài)不發(fā)生改變b 物體受到不為零的合力作用時 它的運動狀態(tài)要發(fā)生改變c 物體受到的合力為零時 它一定處于靜止狀態(tài)d 物體的運動方向與它所受的合力的方向可能相同 答案 解析 選項a中 x 1 2cm沒用國際單位制表示 選項c中的小車質(zhì)量m 500g沒用國際單位制表示 所以均錯誤 故只有選項b d正確 解析 答案 3 關于超重和失重的下列說法中 正確的是a 超重就是物體所受的重力增大了 失重就是物體所受的重力減小了b 物體做自由落體運動時處于完全失重狀態(tài) 所以做自由落體運動的物體不受重力作用c 物體具有向上的速度時處于超重狀態(tài) 物體具有向下的速度時處于失重狀態(tài)d 物體處于超重或失重狀態(tài)時 物體的重力始終存在且不發(fā)生變化 答案 4 水平路面上質(zhì)量是30kg的手推車 在受到60n的水平推力時做加速度為1 5m s2的勻加速運動 如果撤去推力 車的加速度的大小是多少 g 10m s2 解析 答案 5 交通警察在處理交通事故時 有時會根據(jù)汽車在路面上留下的剎車痕跡來判斷發(fā)生事故前汽車是否超速 在限速為40km h的大橋路面上 有一輛汽車緊急剎車后仍發(fā)生交通事故 交通警察在現(xiàn)場測得該車在路面的剎車痕跡為12m 已知汽車輪胎與地面的動摩擦因數(shù)為0 6 請判斷這輛汽車是否超速 g取10m s2 解析 答案 選取初速度方向為正方向 則fn mg 0 故ff fn mg 由牛頓第二定律得 ff ma 根據(jù)勻變速運動的規(guī)律有v2 v02 2ax 聯(lián)立 式可得 v0 代入數(shù)據(jù)得 v0 12m s 汽車剎車前速度為12m s 即43 2km h 此汽車屬超速行駛 2 命題點一牛頓第二定律的理解和應用 1 對牛頓第二定律的理解 2 應用牛頓第二定律求瞬時加速度的技巧在分析瞬時加速度時應注意兩個基本模型的特點 1 輕繩 輕桿或接觸面 不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體 剪斷 或脫離 后 其彈力立即消失 不需要形變恢復時間 2 輕彈簧 輕橡皮繩 兩端同時連接 或附著 有物體的彈簧或橡皮繩 特點是形變量大 其形變恢復需要較長時間 在瞬時性問題中 其彈力的大小往往可以看成保持不變 多選 2016 全國 卷 18 一質(zhì)點做勻速直線運動 現(xiàn)對其施加一恒力 且原來作用在質(zhì)點上的力不發(fā)生改變 則a 質(zhì)點速度的方向總是與該恒力的方向相同b 質(zhì)點速度的方向不可能總是與該恒力的方向垂直c 質(zhì)點加速度的方向總是與該恒力的方向相同d 質(zhì)點單位時間內(nèi)速率的變化量總是不變 例1 解析 若f的方向某一時刻與質(zhì)點運動方向垂直 之后質(zhì)點做曲線運動 力與速度方向不再垂直 故b正確 根據(jù)加速度的定義 相等時間內(nèi)速度變化量相同 而速率變化量不一定相同 故d錯 答案 題眼 如圖 質(zhì)量為1 5kg的物體a靜止在豎直的輕彈簧上 質(zhì)量為0 5kg的物體b由細線懸掛在天花板上 b與a剛好接觸但不擠壓 現(xiàn)突然將細線剪斷 則剪斷后瞬間a b間的作用力大小為 g取10m s2 a 0b 2 5nc 5nd 3 75n 當細線剪斷瞬間 b物體的重力突然作用到a上 此時彈簧形變?nèi)圆蛔?對ab整體分析受重力g ma mb g 20n 彈力為f mag 15n g f ma mb a 解得a 2 5m s2 對b分析 mbg f1 mba 可得f1 3 75n d選項正確 例2 答案 解析 1 如圖甲 乙中小球m1 m2原來均靜止 現(xiàn)如果均從圖中b處剪斷 則圖甲中的彈簧和圖乙中的下段繩子 它們的拉力將分別如何變化 2 如果均從圖中a處剪斷 則圖甲中的彈簧和圖乙中的下段繩子的拉力又將如何變化呢 3 由 1 2 的分析可以得出什么結論 甲 乙 彈簧和下段繩的拉力都變?yōu)? 彈簧的彈力來不及變化 下段繩的拉力變?yōu)? 繩的彈力可以突變而彈簧的彈力不能突變 答案 答案 答案 1 關于速度 加速度和合外力之間的關系 下述說法正確的是a 做勻變速直線運動的物體 它所受合外力是恒定不變的b 做勻變速直線運動的物體 它的速度 加速度 合外力三者總是在同一方向上c 物體受到的合外力增大時 物體的運動速度一定加快d 物體所受合外力為零時 一定處于靜止狀態(tài) 做勻變速直線運動的物體 a恒定不變 f ma f合不變 故a正確 a與f合方向相同 與v不一定在同一方向上 故b錯誤 f合增大時 a一定增大 物體的運動速度變化一定加快 而v不一定加快 故c錯誤 物體所受f合 0時 a 0 v不一定為零 故d錯誤 答案 解析 答案 解析 命題點二超重和失重問題 3 超重 平衡 失重 a t圖線與t軸所圍的 面積 代表速度改變量 而圖中橫軸上方的 面積 與橫軸下方的 面積 相等 則電梯的速度在t 60s時為零 例3 廣州塔 昵稱小蠻腰 總高度達600米 游客乘坐觀光電梯大約一分鐘就可以到達觀光平臺 若電梯簡化成只受重力與繩索拉力 已知電梯在t 0時由靜止開始上升 a t圖象如圖所示 則下列相關說法正確的是a t 4 5s時 電梯處于失重狀態(tài)b 5 55s時間內(nèi) 繩索拉力最小c t 59 5s時 電梯處于超重狀態(tài)d t 60s時 電梯速度恰好為零 答案 解析 1 不論超重 失重或完全失重 物體的重力都不變 只是 視重 改變 2 在完全失重的狀態(tài)下 一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失 3 盡管物體的加速度不是豎直方向 但只要其加速度在豎直方向上有分量 物體就會處于超重或失重狀態(tài) 4 盡管整體沒有豎直方向的加速度 但只要物體的一部分具有豎直方向的分加速度 整體也會出現(xiàn)超重或失重狀態(tài) 對超重和失重的 四點 深度理解 3 2015年7月的喀山游泳世錦賽中 我省名將陳若琳勇奪女子十米跳臺桂冠 她從跳臺斜向上跳起 一段時間后落入水中 如圖所示 不計空氣阻力 下列說法正確的是a 她在空中上升過程中處于超重狀態(tài)b 她在空中下落過程中做自由落體運動c 她即將入水時的速度為整個跳水過程中的最大速度d 入水過程中 水對她的作用力大小等于她對水的作用力大小 a向下 失重 具有水平初速度 一對作用力與反作用力 入水過程中 開始時水對她的作用力大小 浮力和阻力 小于她的重力 所以先向下做一段加速運動 即入水后的速度先增大 答案 解析 超重 平衡 失重 4 多選 一人乘電梯上樓 在豎直上升過程中加速度a隨時間t變化的圖線如圖所示 以豎直向上為a的正方向 則人對電梯的壓力a t 2s時最大b t 2s時最小c t 8 5s時最大d t 8 5s時最小 答案 解析 命題點三動力學的兩類基本問題 4 極值分析 根據(jù)v t圖象中速度與時間軸所圍面積代表位移 由于減速過程物體的加速度不變 在總位移不變的情況下只有增大加速過程的加速度才能讓時間變短 題眼 題眼 分析 題眼 規(guī)范解答 1 兩個關鍵 1 兩類分析 物體的受力分析和物體的運動過程分析 2 一個 橋梁 物體運動的加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁 2 兩種方法 1 合成法 在物體受力個數(shù)較少 2個或3個 時一般采用 合成法 2 正交分解法 若物體的受力個數(shù)較多 3個或3個以上 則采用 正交分解法 解決動力學問題的技巧和方法 5 多選 2016 全國 卷 19 兩實心小球甲和乙由同一種材料制成 甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量 兩球在空氣中由靜止下落 假設它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比 與球的速率無關 若它們下落相同的距離 則a 甲球用的時間比乙球長b 甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小c 甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小d 甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 答案 解析 題眼 題眼 6 如圖所示 在建筑裝修中 工人用質(zhì)量為5 0kg的磨石a對地面和斜壁進行打磨 已知a與地面 a與斜壁之間的動摩擦因數(shù) 均相同 g取10m s2且sin37 0 6 cos37 0 8 1 當a受到與水平方向成 37 斜向下的推力f1 50n打磨地面時 a恰好在水平地面上做勻速直線運動 求a與地面間的動摩擦因數(shù) 2 若用a對傾角 37 的斜壁進行打磨 當對a加豎直向上推力f2 60n時 則磨石a從靜止開始沿斜壁向上運動2m 斜壁長 2m 時的速度大小為多少 0 5 2m s 答案 答案 規(guī)范解答 受力分析 課時作業(yè) 5 1 多選 下列關于單位制及其應用的說法中 正確的是a 基本單位和導出單位一起組成了單位制b 選用的基本單位不同 構成的單位制也不同c 在物理計算中 如果所有已知量都用同一單位制中的單位表示 只要正確應用物理公式其結果就一定是用這個單位制中的單位來表示的d 一般來說 物理公式主要確定各物理量間的數(shù)量關系 并不一定同時確定單位關系 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 2 一個質(zhì)量為m 1kg的物塊靜止在水平面上 物塊與水平面間的動摩擦因數(shù) 0 2 從t 0時刻起物塊同時受到兩個水平力f1與f2的作用 若力f1 f2隨時間的變化如圖所示 設物塊受到的最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 重力加速度g取10m s2 則物塊在此后的運動過程中a 物塊從t 0時刻開始運動b 物塊運動后先做加速運動再做減速運動 最后勻速運動c 物塊加速度的最大值是3m s2d 物塊在t 4s時速度最大 答案 解析 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 物塊所受最大靜摩擦力等于滑動摩擦力ffm mg 0 2 1 10n 2n 物塊在第1s內(nèi) 滿足f1 f2 ffm物塊處于靜止狀態(tài) 選項a錯誤 第1s物塊靜止 第1s末到第7s末 根據(jù)牛頓第二定律有f1 f2 ffm ma f2先減小后增大 故加速度先增大再減小 方向沿f1方向 物塊一直加速 故選項b d均錯誤 在t 4s時加速度最大為am m s2 3m s2 選項c正確 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 3 一皮帶傳送裝置如圖所示 皮帶的速度v足夠大 輕彈簧一端固定 另一端連接一個質(zhì)量為m的滑塊 已知滑塊與皮帶之間存在摩擦 當滑塊放在皮帶上時 彈簧的軸線恰好水平 若滑塊放到皮帶上的瞬間 滑塊的速度為零 且彈簧正好處于自然長度 則當彈簧從自然長度到第一次達到最長這一過程中 滑塊的速度和加速度的變化情況是a 速度增大 加速度增大b 速度增大 加速度減小c 速度先增大后減小 加速度先增大后減小d 速度先增大后減小 加速度先減小后增大 答案 解析 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 滑塊在水平方向受向左的滑動摩擦力ff和彈簧向右的拉力f拉 kx 合力f合 ff f拉 ma 當彈簧從自然長度到第一次達最長這一過程中 x逐漸增大 拉力f拉逐漸增大 因為皮帶的速度v足夠大 所以合力f合先減小后反向增大 從而加速度a先減小后反向增大 滑動摩擦力與彈簧彈力相等之前 加速度與速度同向 滑動摩擦力與彈簧彈力相等之后 加速度便與速度方向相反 故滑塊的速度先增大 后減小 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 4 多選 如圖所示 a b c三球的質(zhì)量均為m 輕質(zhì)彈簧一端固定在斜面頂端 另一端與a球相連 a b間由一輕質(zhì)細線連接 b c間由一輕桿相連 傾角為 的光滑斜面固定在地面上 彈簧 細線與輕桿均平行于斜面 初始系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 細線被燒斷的瞬間 下列說法正確的是a a球的加速度沿斜面向上 大小為gsin b c球的受力情況未變 加速度為0c b c兩球的加速度均沿斜面向下 大小均為gsin d b c之間桿的彈力大小為0 答案 解析 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 初始系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 把bc看成整體 bc受重力2mg 斜面的支持力fn 細線的拉力ft 由平衡條件可得ft 2mgsin 對a進行受力分析 a受重力mg 斜面的支持力 彈簧的拉力f彈和細線的拉力ft 由平衡條件可得 f彈 ft mgsin 3mgsin 細線被燒斷的瞬間 拉力會突變?yōu)榱?彈簧的彈力不變 根據(jù)牛頓第二定律得a球的加速度沿斜面向上 大小a 2gsin 選項a錯誤 細線被燒斷的瞬間 把bc看成整體 根據(jù)牛頓第二定律得bc球的加速度a gsin 均沿斜面向下 選項b錯誤 c正確 對c進行受力分析 c受重力mg 桿的彈力f和斜面的支持力 根據(jù)牛頓第二定律得mgsin f ma 解得f 0 所以b c之間桿的彈力大小為0 選項d正確 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 5 關于超重和失重現(xiàn)象 下列描述中正確的是a 電梯正在減速上升 在電梯中的乘客處于超重狀態(tài)b 磁懸浮列車在水平軌道上加速行駛時 列車上的乘客處于超重狀態(tài)c 蕩秋千時秋千擺到最低位置時 人處于失重狀態(tài)d 神舟 飛船在繞地球做圓軌道運行時 飛船內(nèi)的宇航員處于完全失重狀態(tài) 答案 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 6 若貨物隨升降機運動的v t圖象如圖所示 豎直向上為正 則貨物受到升降機的支持力f與時間t關系的圖象可能是 答案 解析 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 由v t圖象可知 過程 為向下勻加速直線運動 加速度向下 失重 fmg 過程 為向上勻加速直線運動 加速度向上 超重 f mg 過程 為向上勻速直線運動 處于平衡狀態(tài) f mg 過程 為向上勻減速直線運動 加速度向下 失重 f mg 綜合選項分析可知b選項正確 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 7 多選 為了讓乘客乘車更為舒適 某探究小組設計了一種新的交通工具 乘客的座椅能隨著坡度的變化而自動調(diào)整 使座椅始終保持水平 如圖所示 當此車減速上坡時 則乘客 僅考慮乘客與水平面之間的作用 a 處于失重狀態(tài)b 不受摩擦力的作用c 受到向后 水平向左 的摩擦力作用d 所受合力豎直向上 答案 解析 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 當車減速上坡時 加速度方向沿斜坡向下 人的加速度與車的加速度相同 根據(jù)牛頓第二定律知人的合力方向沿斜面向下 合力的大小不變 人受重力 支持力和水平向左的靜摩擦力 如圖 將加速度沿豎直方向和水平方向分解 則有豎直向下的加速度 則 mg fn may fn mg 乘客處于失重狀態(tài) 故b d錯誤 a c正確 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 8 多選 如圖所示 質(zhì)量為m 1kg的物體與水平地面之間的動摩擦因數(shù)為0 3 當物體運動的速度為10m s時 給物體施加一個與速度方向相反的大小為f 2n的恒力 在此恒力作用下 取g 10m s2 a 物體經(jīng)10s速度減為零b 物體經(jīng)2s速度減為零c 物體速度減為零后將保持靜止d 物體速度減為零后將向右運動 答案 2 1 3 4 5 6 7 8 9 10 9 如圖所示 一質(zhì)量為1kg的小球套