高中物理第2輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題1 第2講 牛頓運(yùn)動(dòng)定律和直線運(yùn)動(dòng)課件

1、2021/8/11 星期三1第 講2牛頓運(yùn)動(dòng)定律和直線運(yùn)動(dòng)專(zhuān)題一 力和運(yùn)動(dòng)2021/8/11 星期三2 1力和直線運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 當(dāng)物體所受合外力與速度共線時(shí)，物體做直線運(yùn)動(dòng) (1)若F合=0，v00，物體保持勻速直線運(yùn)動(dòng) (2)若F合恒定且不為零，且與v0同向時(shí)，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng) (3)若F合恒定且不為零，且與v0反向時(shí)，物體將做勻減速直線運(yùn)動(dòng) (4)若F合不恒定，物體做變加速或變減速直線運(yùn)動(dòng)2021/8/11 星期三3瞬時(shí)性力和加速度同生、同滅、同變化同體性在F=ma中，m、F、a都是針對(duì)同一個(gè)研究對(duì)象的物理量矢量性a與F的方向總是相同的獨(dú)立性當(dāng)物體受到幾個(gè)力的作用時(shí)，每一個(gè)力分別產(chǎn)生的加

2、速度只與此力有關(guān)，與其他力無(wú)關(guān)相對(duì)性適用于低速、宏觀；只在慣性系中成立 2牛頓第二定律 (1)牛頓第二定律表達(dá)式F=ma， (2)牛頓第二定律的特性Fx=maxFy=may2021/8/11 星期三4 3.勻變速直線運(yùn)動(dòng)的規(guī)律及推論2021/8/11 星期三5 4典型的勻變速直線運(yùn)動(dòng) (1)只受重力作用的自由落體運(yùn)動(dòng)和豎直上拋運(yùn)動(dòng) (2)帶電粒子在勻強(qiáng)電場(chǎng)中由靜止開(kāi)始被加速或帶電粒子沿著平行于電場(chǎng)方向射入電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) (3)物體、質(zhì)點(diǎn)或帶電粒子所受的各種外力的合力恒定，且合力方向與初速度方向平行的運(yùn)動(dòng)2021/8/11 星期三6 5物體在變力作用下的直線運(yùn)動(dòng) (1)受力特點(diǎn) 物體(或質(zhì)點(diǎn))受到

3、大小不斷變化，方向始終與速度在一條直線上的合外力作用時(shí)，做加速度大小不斷變化的非勻變速直線運(yùn)動(dòng) (2)典型的非勻變速直線運(yùn)動(dòng) 簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)2021/8/11 星期三7 a物體做簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的受力條件是回復(fù)力的大小與物體相對(duì)平衡位置的位移成正比，力的方向與位移方向時(shí)刻相反，可表達(dá)為F=-kx，因而該運(yùn)動(dòng)是加速度不斷變化的非勻變速直線運(yùn)動(dòng) b無(wú)論是水平面還是豎直面(或斜面)上的彈簧振子的運(yùn)動(dòng)都是簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)具有對(duì)稱(chēng)的特點(diǎn)，即回復(fù)力的大小、加速度大小、速率以及動(dòng)能、勢(shì)能(包括重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能)在關(guān)于平衡位置對(duì)稱(chēng)的位置是相等的2021/8/11 星期三8 c定量或定性分析簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中有關(guān)運(yùn)動(dòng)物理量的大小及

4、變化情況，一般需要結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律和功能關(guān)系進(jìn)行分析和判斷2021/8/11 星期三9 類(lèi)型一：運(yùn)用直線運(yùn)動(dòng)的基本規(guī)律 (1)注意物理量的矢量性：對(duì)運(yùn)動(dòng)方程中a、v、s賦值時(shí)，應(yīng)注意它們的正、負(fù)號(hào) (2)勻減速運(yùn)動(dòng)：利用運(yùn)動(dòng)可逆性，勻減速運(yùn)動(dòng)的位移、速度大小，可以看成反向的勻加速運(yùn)動(dòng)來(lái)求得求剎車(chē)類(lèi)單向不可逆勻減速運(yùn)動(dòng)的位移，應(yīng)注意先求出物體到停止運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 (3)用平均速度解勻變速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題：如果問(wèn)題給出一段位移及對(duì)應(yīng)的時(shí)間，就可求出該段位移的平均速度，再結(jié)合速度公式、位移公式可較方便地求解問(wèn)題2021/8/11 星期三10 (4)追及問(wèn)題：勻減速物體追趕同向勻速運(yùn)動(dòng)物體，恰能追上的臨界條件是：

5、追上時(shí)兩者速度相同勻加速物體追趕同向勻速運(yùn)動(dòng)物體，追上前具有最大距離的臨界條件是：兩者速度相同勻速運(yùn)動(dòng)物體追趕同向勻加速物體，具有最小距離的臨界條件是：兩者速度相同 (5)對(duì)于等時(shí)間間隔的位移問(wèn)題(如頻閃照片)，優(yōu)先用“打點(diǎn)計(jì)時(shí)器紙帶問(wèn)題”公式求解2021/8/11 星期三11【例1】(2011全國(guó)新課標(biāo))甲乙兩輛汽車(chē)都從靜止出發(fā)做加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度方向一直不變?cè)诘谝欢螘r(shí)間間隔內(nèi)，兩輛汽車(chē)的加速度大小不變，汽車(chē)乙的加速度大小是甲的兩倍；在接下來(lái)的相同時(shí)間間隔內(nèi)，汽車(chē)甲的加速度大小增加為原來(lái)的兩倍，汽車(chē)乙的加速度大小減小為原來(lái)的一半求甲乙兩車(chē)各自在這兩段時(shí)間間隔內(nèi)走過(guò)的總路程之比2021/8/

6、11 星期三12【解析】設(shè)汽車(chē)甲在第一段時(shí)間間隔末時(shí)刻t0的速度為v，第一段時(shí)間間隔內(nèi)行駛的路程為s1，加速度為a；在第二段時(shí)間間隔內(nèi)行駛的路程為s2.由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得2021/8/11 星期三13 設(shè)汽車(chē)乙在時(shí)刻t0的速度為v，在第一、二段時(shí)間間隔內(nèi)行駛的路程分別為s1、s2.同樣有2021/8/11 星期三14 設(shè)甲、乙兩車(chē)行駛的總路程分別為s、s，則有 s=s1+s2 s=s1+s2 聯(lián)立以上各式解得，甲、乙兩車(chē)各自行駛的總路程之比為2021/8/11 星期三15【變式題】如圖121所示，長(zhǎng)12m質(zhì)量為50kg的木板右端有一立柱木板置于水平地面上，木板與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，質(zhì)量為5

7、0kg的人立于木板左端，木板與人均靜止，當(dāng)人以4m/s2的加速度勻加速向右奔跑至板的右端時(shí)，立刻抱住立柱，(取g=10m/s2)試求：(1)人在奔跑過(guò)程中受到的摩擦力的大小(2)人在奔跑過(guò)程中木板的加速度(3)人從開(kāi)始奔跑至到達(dá)木板右端所經(jīng)歷的時(shí)間圖1212021/8/11 星期三16【解析】(1)設(shè)人的質(zhì)量為m，加速度為a1，木板的質(zhì)量為M，加速度為a2，人對(duì)木板的摩擦力為f.則對(duì)人有：f=ma1=200N，方向向右【解析】(1)設(shè)人的質(zhì)量為m，加速度為a1，木板的質(zhì)量為M，加速度為a2，人對(duì)木板的摩擦力為f.則對(duì)人有：f=ma1=200N，方向向右2021/8/11 星期三172021/8

8、/11 星期三18 類(lèi)型二：力和加速度的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 在牛頓第二定律中，物體所受的合外力和加速度具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，即F和a具有同時(shí)性在這些問(wèn)題中關(guān)鍵注意繩子或彈簧模型中力是否發(fā)生突變2021/8/11 星期三19【例2】如圖122所示，在傾角為 的光滑斜面P上有兩個(gè)用輕質(zhì)彈簧相連的物塊A、B，C為一垂直固定在斜面上的擋板P和C總質(zhì)量為M，A、B質(zhì)量均為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，系統(tǒng)靜止于光滑水平面上現(xiàn)開(kāi)始用一水平力F作用于P，且從零開(kāi)始逐漸增大，求：物塊B剛要離開(kāi)C時(shí)力F的大小和從開(kāi)始到此時(shí)物塊A相對(duì)斜面的位移d.(物塊A一直沒(méi)有離開(kāi)斜面，重力加速度為g)圖1222021/8/11 星期三20【

9、解析】當(dāng)B剛要離開(kāi)擋板時(shí)，由于A、B質(zhì)量相等，它們的重力在斜面上的分力也相等，所以彈簧無(wú)形變B受力如圖，設(shè)此時(shí)三物塊有共同的加速度a. 則有 對(duì)P、A、B用整體法，根據(jù)牛頓第二定律得F=(2m+M)a2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三22【變式題】(2011全國(guó)新課標(biāo))如圖123，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m1的足夠長(zhǎng)的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等現(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)間t增大的水平力F=kt(k是常數(shù))，木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2，下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是( )圖1232021/8/11 星期三23

10、答案：A2021/8/11 星期三24【解析】由外力F=kt可知F隨時(shí)間增大，初始時(shí)選m1和 2021/8/11 星期三25 類(lèi)型三：超重失重問(wèn)題 超重和失重并非物體在同一位置重力發(fā)生變化，也不是指物體在不同地理位置時(shí)重力發(fā)生變化，而是指在同一地點(diǎn)物體的“視重”，即物體對(duì)其支持物的壓力或它對(duì)懸掛物的拉力大小發(fā)生變化超重和失重與物體的運(yùn)動(dòng)方向即與速度方向無(wú)關(guān)，而只與物體的加速度方向有關(guān)物體加速向上或減速向下運(yùn)動(dòng)時(shí)超重；加速向下或減速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)失重，具有重力加速度g時(shí)完全失重2021/8/11 星期三26【例3】(2011北京)“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長(zhǎng)彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)等處，從幾十米高處跳下

11、的一種極限運(yùn)動(dòng)某人做蹦極運(yùn)動(dòng)，所受繩子拉力F的大小隨時(shí)間t變化的情況如圖124所示將蹦極過(guò)程近似為在豎直方向的運(yùn)動(dòng)，重力加速度為g.據(jù)圖可知，此人在蹦極過(guò)程中最大加速度約為( )圖124AG B2gC3g D4g 2021/8/11 星期三27【解析】從圖中可以看出，最后繩子拉力穩(wěn)定不變，表明人已經(jīng)靜止不動(dòng)，此時(shí)繩子的拉力等于重力，所以，根據(jù)牛頓第二定律，最大加速度【答案】B2021/8/11 星期三28【變式題】(2011四川)如圖125是“神舟”系列航天飛船返回艙返回地面的示意圖，假定其過(guò)程可簡(jiǎn)化為：打開(kāi)降落傘一段時(shí)間后，整個(gè)裝置勻速下降，為確保安全著陸，需點(diǎn)燃返回艙的緩沖火箭，在火箭噴氣

12、過(guò)程中返回艙做減速直線運(yùn)動(dòng)，則( )A火箭開(kāi)始噴氣瞬間傘繩對(duì)返回艙的拉力變小B返回艙在噴氣過(guò)程中減速的主要原因是空氣阻力C返回艙在噴氣過(guò)程中所受合外力可能做正功D返回艙在噴氣過(guò)程中處于失重狀態(tài)A圖1252021/8/11 星期三29【解析】火箭開(kāi)始噴氣前降落傘勻速下降，拉力等于阻力減去降落傘受到的重力，火箭開(kāi)始噴氣瞬間降落傘減速運(yùn)動(dòng)有f-mg-T=ma，因而傘繩對(duì)返回艙的拉力變小，A對(duì)；減速的主要原因是噴氣緩沖的結(jié)果，B錯(cuò)；噴氣過(guò)程合外力向上，做負(fù)功，加速度方向向上，返回艙處于超重狀態(tài)，故CD錯(cuò)2021/8/11 星期三30 類(lèi)型四：簡(jiǎn)單的連接體問(wèn)題 兩個(gè)或兩個(gè)以上物體相互連接參與運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)稱(chēng)

13、為連接體，以平衡態(tài)或非平衡態(tài)下連接體問(wèn)題擬題屢次出現(xiàn)在高考試題中，常用整體法和隔離法相結(jié)合解決問(wèn)題2021/8/11 星期三31【例4】用質(zhì)量為m、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的繩沿著光滑水平面拉動(dòng)質(zhì)量為M的物體，在繩的一端施加的水平拉力為F，如圖126所示，求：(1)物體與繩的加速度；(2)繩中各處張力的大小(假定繩的質(zhì)量分布均勻，下垂度可忽略不計(jì))圖1262021/8/11 星期三32【解析】(1)以物體和繩整體為研究對(duì)象，根據(jù)牛頓第二定律可得：F=(M+m)a， 解得a=F/(M+m) (2)以物體和靠近物體x長(zhǎng)的繩為研究對(duì)象，如圖所示根據(jù)牛頓第二定律可得：2021/8/11 星期三33【變式題】(山東省育

14、才中學(xué)2010屆高三9月月考)如圖127所示，質(zhì)量M=8kg的小車(chē)放在水平光滑的平面上，在小車(chē)左端加一水平推力F=8N，當(dāng)小車(chē)向右運(yùn)動(dòng)的速度達(dá)到1.5m/s時(shí)，在小車(chē)前端輕輕地放上一個(gè)大小不計(jì)，質(zhì)量為m=2kg的小物塊，物塊與小車(chē)間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.2，小車(chē)足夠長(zhǎng)求(1)小物塊放后，小物塊及小車(chē)的加速度各為多大？(2)經(jīng)多長(zhǎng)時(shí)間兩者達(dá)到相同的速度？圖127(3)從小物塊放上小車(chē)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)t=1.5s小物塊通過(guò)的位移大小為多少？(取g=10m/s2)2021/8/11 星期三34【解析】2021/8/11 星期三352021/8/11 星期三36 類(lèi)型五：牛頓運(yùn)動(dòng)定律與電學(xué)的綜合問(wèn)題 涉及電磁力

15、的運(yùn)動(dòng)，特別是涉及實(shí)際生活應(yīng)用，如運(yùn)用傳感器，設(shè)計(jì)電路測(cè)量力、速度、加速度等物理量的綜合問(wèn)題這類(lèi)問(wèn)題對(duì)知識(shí)綜合運(yùn)用的要求較高，能較好的考查學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的能力，將成為近年高考的熱點(diǎn)題型2021/8/11 星期三37【例5】如圖128所示，為一種測(cè)定風(fēng)力儀器的原理示意圖，圖中P為金屬球，懸掛在一細(xì)長(zhǎng)金屬絲下面，O是懸點(diǎn)，R0是保護(hù)電阻，CD是水平放置的光滑電阻絲，與細(xì)金屬絲始終保持良好接觸無(wú)風(fēng)時(shí)細(xì)金屬絲與電阻絲在C點(diǎn)接觸，此時(shí)電路中電流為I0；有風(fēng)時(shí)金屬絲將偏轉(zhuǎn)一角度，偏轉(zhuǎn)角度 的大小與風(fēng)力大小有關(guān)已知風(fēng)力方向水平向左，OC=H，CD=L，球質(zhì)量為m，電阻絲單位長(zhǎng)度的阻值為K，電源內(nèi)阻和金屬絲電阻均不計(jì)金屬絲偏轉(zhuǎn) 角時(shí)，電流表的示數(shù)為I，此時(shí)風(fēng)力大小為F，2021/8/11 星期三38試寫(xiě)出：(1)風(fēng)力大小F與 的關(guān)系式(2)風(fēng)力大小F與電流表示數(shù)I的關(guān)系式圖1282021/8/11 星期三39【解析】2021/8/11 星期三402021/8/11 星期三41【變式題】為研究靜電除塵，有人設(shè)計(jì)了一個(gè)盒狀容器，容器側(cè)面是絕緣的透明有機(jī)玻璃，它的上下底面是面積A=0.04m2的金屬板，間距L=0.05m，當(dāng)連接到U=2500V的高壓電源正、負(fù)兩極時(shí)，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個(gè)勻強(qiáng)電場(chǎng)，如圖129所示現(xiàn)把一定量均勻分布的煙