2023年江蘇高考 物理大一輪復(fù)習(xí) 第三章 第2講　牛頓第二定律的基本應(yīng)用 課件（66張PPT）

1、第三章牛頓運(yùn)動(dòng)定律第2講牛頓第二定律的基本應(yīng)用目標(biāo)要求1.掌握動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題的求解方法.2.會(huì)利用牛頓第二定律對(duì)超重、失重、瞬時(shí)加速度問(wèn)題進(jìn)行分析計(jì)算.內(nèi)容索引考點(diǎn)一瞬時(shí)問(wèn)題考點(diǎn)二超重和失重問(wèn)題考點(diǎn)三動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題課時(shí)精練考點(diǎn)一瞬時(shí)問(wèn)題1.兩種模型加速度與合外力具有因果關(guān)系，二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，當(dāng)物體所受合外力發(fā)生變化時(shí)，加速度也隨著發(fā)生變化，而物體運(yùn)動(dòng)的速度 發(fā)生突變.夯實(shí)必備知識(shí)基礎(chǔ)梳理不能2.解題思路例1如圖所示，兩小球懸掛在天花板上，a、b兩小球用細(xì)線連接，上面是一根輕質(zhì)彈簧，a、b兩球的質(zhì)量分別為m和2m，在細(xì)線燒斷瞬間，a、b兩球的加速度分別為a1、a2，

2、則(取豎直向下為正方向，重力加速度為g)A.a10，a2gB.a1g，a2gC.a12g，a2gD.a1g，a20燒斷細(xì)線之前，a、b球整體受到重力和彈簧的彈力F靜止，此時(shí)彈簧的彈力大小F3mg，在細(xì)線燒斷瞬間，彈簧的彈力不變，細(xì)線的拉力消失，根據(jù)牛頓第二定律得：對(duì)a球， mgFma1，解得a12g，b球只受重力，故b球的加速度為a2g，故C正確，A、B、D錯(cuò)誤.例2(2022安徽省蚌埠第三中學(xué)月考)如圖，A、B兩球質(zhì)量相等，光滑斜面的傾角為，圖甲中，A、B兩球用輕彈簧相連，圖乙中A、B兩球用輕質(zhì)桿相連，系統(tǒng)靜止時(shí)，擋板C與斜面垂直，彈簧、輕桿均與斜面平行，則在突然撤去擋板的瞬間(重力加速度為

3、g)A.圖甲中A球的加速度不為零B.圖乙中兩球加速度均為gsin C.圖乙中輕桿的作用力一定不為零D.圖甲中B球的加速度是圖乙中B球加速度的3倍對(duì)于題圖甲，突然撤去擋板的瞬間，由于A、B還沒(méi)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，故彈簧彈力不變，A仍處于平衡狀態(tài)，加速度為0，對(duì)于B，所受合力等于板在時(shí)板的支持力，為2mgsin ，由牛頓第二定律有2mgsin maB，可得B的加速度為aB2gsin ；對(duì)于題圖乙，突然撤去擋板的瞬間，A、B加速度相同，整體由牛頓第二定律有2mgsin 2ma，可得A、B的加速度均為agsin ，設(shè)輕桿對(duì)A的作用力為F，對(duì)A由牛頓第二定律有mgsin Fma，可知F0，故題圖乙中輕桿的作用力一

4、定為零，故選B.剪斷繩子或撤去外力后，兩物體用輕桿連接，采用整體法，得出整體的加速度，再隔離單個(gè)物體分析；兩物體用輕繩連接，可假設(shè)繩子有力(繩子繃直)采用先整體后隔離的方法，判斷假設(shè)是否成立，從而得出正確的結(jié)論.方法點(diǎn)撥例3如圖所示，質(zhì)量為m的小球被一根輕質(zhì)橡皮筋A(yù)C和一根繩BC系住，當(dāng)小球靜止時(shí)，橡皮筋處在水平方向上.重力加速度為g，下列判斷中正確的是A.在AC被突然剪斷的瞬間，BC對(duì)小球的拉力不變B.在AC被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為gsin C.在BC被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為gD.在BC被突然剪斷的瞬間，小球的加速度大小為gsin 設(shè)小球靜止時(shí)BC繩的拉力為F，AC橡

5、皮筋的拉力為FT，由平衡條件可得Fcos mg，F(xiàn)sin FT，解得F ，F(xiàn)Tmgtan ，在AC被突然剪斷的瞬間，AC的拉力突變?yōu)榱?，BC上的拉力F突變?yōu)閙gcos ，重力垂直于繩BC的分量提供加速度，即mgsin ma，解得agsin ，B正確，A錯(cuò)誤；在BC被突然剪斷的瞬間，橡皮筋A(yù)C的拉力不變，小球的合力大小與BC被剪斷前拉力的大小相等，方向沿BC方向斜向下，故加速度a ，C、D錯(cuò)誤.考點(diǎn)二超重和失重問(wèn)題1.超重(1)定義：物體對(duì)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(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦? 物體所受

6、重力的現(xiàn)象.(2)產(chǎn)生條件：物體具有 的加速度.夯實(shí)必備知識(shí)基礎(chǔ)梳理大于向上小于向下3.完全失重(1)定義：物體對(duì)支持物(或懸掛物) 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(shí)重和視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，它與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) .(2)視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時(shí)，物體對(duì)彈簧測(cè)力計(jì)的拉力或?qū)ε_(tái)秤的壓力將不等于物體的重力.此時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)或臺(tái)秤的示數(shù)即為視重.完全沒(méi)有作用力無(wú)關(guān)g1.加速度大小等于g的物體處于完全失重狀態(tài).()2.減速上升的升降機(jī)內(nèi)的物體，物體對(duì)地板的壓力大于物體的重力.()3.加速上升的物體處于超重狀態(tài).()4.物體處于超重

7、或失重狀態(tài)時(shí)其重力并沒(méi)有發(fā)生變化.()5.根據(jù)物體處于超重或失重狀態(tài)，可以判斷物體運(yùn)動(dòng)的速度方向.()1.判斷超重和失重的方法(1)從受力的角度判斷當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；小于重力時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；等于零時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài).(2)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的(分)加速度時(shí)，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的(分)加速度時(shí)，物體處于失重狀態(tài)；向下的加速度等于重力加速度時(shí)，物體處于完全失重狀態(tài).提升關(guān)鍵能力方法技巧2.對(duì)超重和失重現(xiàn)象的理解(1)發(fā)生超重或失重現(xiàn)象時(shí)，物體所受的重力沒(méi)有變化，只是壓力(或拉力)變大或變小了(即“視重”變大或變小了).(

8、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(huì)完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力作用、液柱不再產(chǎn)生壓強(qiáng)等.例4一名乘客乘坐豎直電梯上樓，其位移x與時(shí)間t的圖像如圖所示，其中t1到t2時(shí)間段圖像為直線.則以下說(shuō)法正確的是A.t1t2時(shí)間內(nèi)，乘客的速度一直增大B.t2t3時(shí)間內(nèi)，乘客的速度一直增大C.t1t2時(shí)間內(nèi)，乘客對(duì)電梯的壓力大于乘客重力D.t2t3時(shí)間內(nèi)，乘客對(duì)電梯的壓力小于乘客重力考向1超、失重現(xiàn)象的圖像問(wèn)題根據(jù)xt圖像的斜率表示速度可知，0t1時(shí)間內(nèi)v增大，t2t3時(shí)間內(nèi)v減小，t1t2時(shí)間內(nèi)v不變，故A、B錯(cuò)誤；t1t2時(shí)間內(nèi)，乘客勻速運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)Nmg；t2t3時(shí)間內(nèi)

9、，速度逐漸減小，加速度向下，處于失重狀態(tài)，則FNt3C.t1aOb，t2tca，故A錯(cuò)誤，B、C、D正確.1.質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開(kāi)始滑到圓環(huán)的最低點(diǎn)所用時(shí)間相等，如圖甲所示；2.質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上最高點(diǎn)沿不同的光滑弦由靜止開(kāi)始滑到下端所用時(shí)間相等，如圖乙所示；等時(shí)圓模型方法點(diǎn)撥3.兩個(gè)豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過(guò)切點(diǎn)，質(zhì)點(diǎn)沿不同的光滑弦上端由靜止開(kāi)始滑到下端所用時(shí)間相等，如圖丙所示.等時(shí)圓模型方法點(diǎn)撥例92020年12月，嫦娥五號(hào)成功將采集的月球土壤樣品送回地球.探測(cè)器在取樣過(guò)程中，部分土壤采用了鉆具鉆取的方式采集，并沿豎直方向運(yùn)送到月球表面.嫦娥五號(hào)所配備的鉆桿具有獨(dú)

10、特的空心結(jié)構(gòu)，具有收集土壤的作用，假設(shè)采集時(shí)鉆桿頭部深入月表h2 m深處，已采集到m500 g此深處的月壤，從靜止開(kāi)始豎直向上回收，15 s后鉆桿頭部上升至月球表面，速度恰好為零，此過(guò)程可簡(jiǎn)化成勻加速、考向2已知運(yùn)動(dòng)情況求受力勻速、勻減速三個(gè)階段，上升最大速度是v20 cm/s，已知月球表面的重力加速度為1.63 m/s2，求：(1)上升過(guò)程中勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t；答案5 s設(shè)勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，總時(shí)間為t總，代入數(shù)據(jù)得t5 s(2)若上述過(guò)程中勻加速和勻減速階段加速度的大小相同，求三個(gè)階段鉆桿對(duì)采樣月壤的作用力F的大小(保留三位有效數(shù)字).答案見(jiàn)解析設(shè)勻加速階段加速度大小為a加，勻減速階段加速度大

11、小為a減，a加a減勻加速時(shí)間為t加，勻減速時(shí)間為t減，則t加t減t5 s，勻加速上升時(shí)有FN1mgma加解得FN10.835 N勻速上升時(shí)有FN2mg0.815 N勻減速上升時(shí)有mgFN3ma減解得FN30.795 N.課時(shí)精練1.如圖所示，A、B兩物體疊放在一起，以相同的初速度上拋(不計(jì)空氣阻力).下列說(shuō)法正確的是A.在上升和下降過(guò)程中A對(duì)B的壓力一定為零B.上升過(guò)程中A對(duì)B的壓力大于A物體受到的重力C.下降過(guò)程中A對(duì)B的壓力大于A物體受到的重力D.在上升和下降過(guò)程中A對(duì)B的壓力等于A物體受到的重力必備基礎(chǔ)練12345678910以A、B整體為研究對(duì)象：在上升和下降過(guò)程中僅受重力，由牛頓第二

12、定律知加速度大小為g，方向豎直向下.再以A為研究對(duì)象：因加速度大小為g，方向豎直向下，由牛頓第二定律知A所受合力為A的重力，所以A僅受重力作用，即A和B之間沒(méi)有作用力，故選A.123456789102.生活中經(jīng)常測(cè)量體重.測(cè)量者在體重計(jì)上保持靜止?fàn)顟B(tài)，體重計(jì)的示數(shù)即為測(cè)量者的體重，如圖甲所示.現(xiàn)應(yīng)用體重計(jì)研究運(yùn)動(dòng)與力的關(guān)系，測(cè)量者先靜止站在體重計(jì)上，然后完成下蹲動(dòng)作.該過(guò)程中體重計(jì)示數(shù)的變化情況如圖乙所示.對(duì)此，下列說(shuō)法正確的是A.測(cè)量者的重心經(jīng)歷了加速、減速、再加速、再減速四個(gè)運(yùn)動(dòng)階段B.測(cè)量者的重心在t3時(shí)刻速度最小C.測(cè)量者的重心在t4時(shí)刻加速度最大D.測(cè)量者在t1t2時(shí)間內(nèi)表現(xiàn)為超重1

13、234567891012345678910在t1t3階段，示數(shù)小于重力，測(cè)量者在加速向下運(yùn)動(dòng)，在t3t5階段，示數(shù)大于重力，測(cè)量者在減速向下運(yùn)動(dòng)，所以測(cè)量者經(jīng)歷了加速和減速兩個(gè)運(yùn)動(dòng)階段，A錯(cuò)誤；根據(jù)選項(xiàng)A可知，測(cè)量者的重心在t3時(shí)刻速度最大，B錯(cuò)誤；t4時(shí)刻示數(shù)與重力相差最大，根據(jù)牛頓第二定律，加速度最大，C正確；測(cè)量者在t1t2時(shí)間內(nèi)示數(shù)小于重力，處于失重狀態(tài)，D錯(cuò)誤.3.(2022江蘇揚(yáng)州市高三模擬)如圖所示，質(zhì)量為0.5 kg的物塊A懸掛在彈簧測(cè)力計(jì)下方，木板B托住物塊A使整個(gè)裝置靜止，此時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3.0 N，重力加速度g10 m/s2.現(xiàn)使木板B以5 m/s2的加速度向下運(yùn)動(dòng)，木

14、板B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的瞬間，物塊A的加速度大小為A.0 B.4 m/s2C.5 m/s2 D.6 m/s212345678910木板B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)的瞬間，物塊A受到的合力大小為FmgF2 N12345678910故選B.4.為了使雨滴能盡快地淌離房頂，要設(shè)計(jì)好房頂?shù)母叨?，設(shè)雨滴沿房頂下淌時(shí)做無(wú)初速度無(wú)摩擦的運(yùn)動(dòng)，那么如圖所示的四種情況中符合要求的是12345678910123456789105.如圖甲所示，輕彈簧豎直固定在水平面上，一質(zhì)量為m0.2 kg的小球，從彈簧上端某高度處自由下落，從它接觸彈簧到彈簧壓縮至最短的過(guò)程中(彈簧始終在彈性限度內(nèi))，其速度v和彈簧壓縮量x之間的函數(shù)圖像如圖乙所示，其中A為

15、曲線的最高點(diǎn)，小球和彈簧接觸瞬間機(jī)械能損失不計(jì)，取g10 m/s2，則下列說(shuō)法不正確的是A.小球剛接觸彈簧時(shí)速度最大B.當(dāng)x0.3 m時(shí)，小球處于超重狀態(tài)C.該彈簧的勁度系數(shù)為20.0 N/mD.從接觸彈簧到壓縮至最短的過(guò)程中，小球的加速度先減小后增大12345678910由小球的速度圖像知，開(kāi)始小球的速度增大，說(shuō)明小球的重力大于彈簧對(duì)它的彈力，當(dāng)x10.1 m時(shí)，小球的速度最大，說(shuō)明當(dāng)x10.1 m12345678910時(shí)，小球的重力等于彈簧對(duì)它的彈力，所以可得kx1mg，解得k20.0 N/m，A錯(cuò)誤，C正確；彈簧的壓縮量為x20.3 m時(shí)，彈簧彈力為F20.0 N/m0.3 m6 N m

16、g，故此時(shí)小球的加速度向上，小球處于超重狀態(tài)，B正確；12345678910對(duì)小球進(jìn)行受力分析可知，其合力由mg逐漸減小至零，然后反向增加，故小球的加速度先減小后增大，D正確.6.如圖所示，一根彈簧一端固定在左側(cè)豎直墻上，另一端連著A小球，同時(shí)水平細(xì)線一端連著A球，另一端固定在右側(cè)豎直墻上，彈簧與豎直方向的夾角是60，A、B兩小球分別連在另一根豎直彈簧兩端.開(kāi)始時(shí)A、B兩球都靜止不動(dòng)，A、B兩小球的質(zhì)量相等，重力加速度為g，若不計(jì)彈簧質(zhì)量，在水平細(xì)線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為A.aAaBg B.aA2g，aB0能力綜合練12345678910水平細(xì)線被剪斷前，對(duì)A、B進(jìn)行受力分析如圖

17、所示：靜止時(shí)，F(xiàn)TFsin 60，F(xiàn)cos 60mAgF1，F(xiàn)1F1mBg，又mAmB123456789107.如圖所示，有一半圓，其直徑水平且與另一圓的底部相切于O點(diǎn)，O點(diǎn)恰好是下半圓的圓心，它們處在同一豎直平面內(nèi).現(xiàn)有三條光滑直軌道AOB、COD、EOF，它們的兩端分別位于上下兩圓的圓周上，軌道與豎直直徑的夾角關(guān)系為.現(xiàn)讓一小物塊先后從三條軌道頂端由靜止下滑至底端，則小物塊在每一條傾斜軌道上滑動(dòng)時(shí)所經(jīng)歷的時(shí)間關(guān)系為A.tABtCDtEF B.tABtCDtEFC.tABtCDtEF D.tABtCDtCDtEF，B項(xiàng)正確.8.如圖甲所示，物塊的質(zhì)量m1 kg，初速度v010 m/s，在一水

18、平向左的恒力F作用下從O點(diǎn)沿粗糙的水平面向右運(yùn)動(dòng)，某時(shí)刻F突然反向，大小不變，整個(gè)過(guò)程中物塊速度的平方隨位置坐標(biāo)變化的關(guān)系圖像如圖乙所示，g10 m/s2.下列說(shuō)法中不正確的是A.05 m內(nèi)物塊做勻減速運(yùn)動(dòng)B.在t1 s時(shí)刻，恒力F反向C.恒力F大小為10 ND.物塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.312345678910由題圖乙知，物塊的初速度v010 m/s，恒力F在5 m處反向，在05 m內(nèi)物塊運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t 1 s，即在t1 s時(shí)刻，恒力F反向，B正確；513 m內(nèi)，由v222a2x2得物塊的加速度a2 m/s24 m/s2，由牛頓第二定律得Fmgma1，F(xiàn)mgma2，聯(lián)立兩式解得F7 N，

19、0.3，D正確，C錯(cuò)誤.1234567891005 m內(nèi)，由v12v022a1x1，得v122a1x1v02，由題圖乙知，2a120 m/s2，則a110 m/s2，物塊做勻減速運(yùn)動(dòng)，A正確；9.(2018浙江4月選考19)可愛(ài)的企鵝喜歡在冰面上玩游戲.如圖所示，有一企鵝在傾角為37的傾斜冰面上，先以加速度a0.5 m/s2從冰面底部由靜止開(kāi)始沿直線向上“奔跑”，t8 s時(shí)，突然臥倒以肚皮貼著冰面向前滑行，最后退滑到出發(fā)點(diǎn)，完成一次游戲(企鵝在滑動(dòng)過(guò)程中姿勢(shì)保持不變).若企鵝肚皮與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25，已知sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2.求：(1)企鵝向上“奔跑”的位移大??；12345678910答案16 m解得x16 m.12345678910(2)企鵝在冰面滑動(dòng)的加速度大小；12345678910答案8 m/s24 m/s2在企鵝臥倒以后將進(jìn)行兩個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng)，第一個(gè)過(guò)程是從臥倒到最高點(diǎn)，第二個(gè)過(guò)程是從最高點(diǎn)滑到出發(fā)點(diǎn)，兩次過(guò)