《 備考指南 物理 》課件-第3章 第2講

牛頓運動定律第三章

第2講牛頓第二定律兩類動力學(xué)問題欄目導(dǎo)航01知識梳理查漏03配套訓(xùn)練02題點

各個擊破知識梳理查漏11．內(nèi)容：物體的加速度與所受____________成正比，與物體的________成反比，加速度的方向跟__________的方向一致．2．表達式：F合＝ma.(1)式中F、m、a都使用國際單位制單位．(2)定義了力的單位——牛頓．定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的作用力為1N，即1N＝1kg·m/s2.牛頓第二定律合外力知識一質(zhì)量合外力3．物理意義：反映了物體運動的________與合外力的關(guān)系，且這種關(guān)系是瞬時對應(yīng)的．4．適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于________參考系(相對于地面靜止或____________運動的參考系)．(2)牛頓第二定律只適用于________物體(相對于分子、原子)、低速運動(遠小于光速)的情況．加速度慣性勻速直線宏觀小惑易解對物體施加了力，物體產(chǎn)生加速度，受力與產(chǎn)生加速度是同時的，沒有先后之分，但產(chǎn)生加速度的瞬間，物體的速度并沒有馬上改變．【自測1】(2021年廣東名校期末)如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的章魚在水中靜止，經(jīng)過1s速度變?yōu)?m/s，則章魚受到的合力約為 (

)A．1N B．2NC．3N D．4N【答案】A1．三者的區(qū)別合外力、加速度和速度的關(guān)系知識二2．速度大小的變化與加速度的關(guān)系當(dāng)a與v同向時，v______；當(dāng)a與v反向時，v______.而加速度大小由合外力的大小決定，所以要分析v、a的變化情況，必須先分析物體受到的________的變化情況．增大減小合外力【自測2】(多選)下列關(guān)于速度、加速度、合外力之間的關(guān)系，說法正確的是

(

)A．物體的速度越大，則加速度越大，所受的合外力也越大B．物體的速度為0，則加速度為0，所受的合外力也為0C．物體的速度為0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D．物體的速度很大，但加速度可能為0，所受的合外力也可能為0【答案】CD1．動力學(xué)的兩類基本問題(1)由受力情況判斷物體的____________．(2)由運動情況判斷物體的____________．2．解決兩類基本問題的方法：以________為橋梁，由運動學(xué)公式和________________列方程求解．動力學(xué)的兩類基本問題運動情況知識三受力情況加速度牛頓第二定律【自測3】(多選)一個質(zhì)量為1kg的物體放在光滑水平地面上，受到同一水平面內(nèi)三個力作用，這三個力的大小分別為1N、2N、3N，方向不定，則該物體的加速度可能為

(

)A．0 B．2m/s2C．4m/s2 D．8m/s2【答案】ABC1．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．超重與失重大于知識四向上小于向下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＝g，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(dāng)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．等于零無關(guān)不等于小惑易解

超重和失重只針對運動的物體，而且還需要在豎直方向有加速度或有豎直方向的加速度分量，靜止的物體不存在超重和失重的說法．【自測4】如圖所示為運動員跳水時的精彩瞬間，則運動員 (

)A．起跳時跳板對她的支持力大于她對跳板的壓力B．起跳后在上升過程中處于失重狀態(tài)C．經(jīng)過最高點時處于平衡狀態(tài)D．在下降過程中處于超重狀態(tài)【答案】B題點各個擊破21．牛頓第二定律的“五性”命題點一對牛頓第二定律的理解[師生共研類]2．合外力、加速度、速度的關(guān)系(1)加速度與力有瞬時對應(yīng)關(guān)系，加速度隨力的變化而變化．(2)速度的改變需經(jīng)歷一定的時間，不能突變；加速度可以突變．3．獨立性的理解(1)作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都滿足F＝ma.(2)物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和．(3)分力和加速度在各個方向上對應(yīng)的分量也滿足F＝ma，即Fx＝max，F(xiàn)y＝may.例1

(2021年浙江卷)機動車禮讓行人是一種文明行為．如圖所示，質(zhì)量m＝1.0×103kg的汽車以v1＝36km/h的速度在水平路面上勻速行駛，在距離斑馬線s＝20m處，駕駛員發(fā)現(xiàn)小朋友排著長l＝6m的隊伍從斑馬線一端開始通過，立即剎車，最終恰好停在斑馬線前．假設(shè)汽車在剎車過程中所受阻力不變，且忽略駕駛員反應(yīng)時間．(1)求開始剎車到汽車停止所用的時間和所受阻力的大??；(2)若路面寬L＝6m，小朋友行走的速度v0＝0.5m/s，求汽車在斑馬線前等待小朋友全部通過所需的時間；(3)假設(shè)駕駛員以v2＝54m/h超速行駛，在距離斑馬線s＝20m處立即剎車，求汽車到斑馬線時的速度．【答案】C3．(2021年海南卷)如圖，兩物塊P、Q用跨過光滑輕質(zhì)定滑輪的輕繩相連，開始時P靜止在水平桌面上．將一個水平向右的推力F作用在P上后，輕繩的張力變?yōu)樵瓉淼囊话耄阎狿、Q兩物塊的質(zhì)量分別為mp＝0.5kg、mQ＝0.2kg，P與桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2.則推力F的大小為

(

)A．4.0N B．3.0NC．2.5N D．1.5N【答案】A4．(多選)(2021年惠州模擬預(yù)測)如圖，用夾磚器把兩塊質(zhì)量都為m的相同長方體磚塊夾住后豎直向上加速提起，提起過程加速度的最大值為a、已知重力加速度為g，則加速提起磚塊過程中 (

)A．握住夾磚器的力越大，夾磚器對磚塊的摩擦力越大B．兩塊磚塊之間的摩擦力為零C．夾磚器對兩塊磚塊的壓力大小可能不相等D．每個磚塊受到夾磚器的摩擦力最大值均為m(g＋a)【答案】BD解題方略動力學(xué)中三個決定關(guān)系(1)力與物體的質(zhì)量決定加速度．(2)加速度與時間決定速度變化量．(3)速度方向與加速度方向(或合力方向)決定物體的運動狀態(tài)．1．解決兩類基本問題的方法以加速度為“橋梁”，由運動學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解，具體邏輯關(guān)系如下．命題點二動力學(xué)的兩類基本問題[師生共研類]2．兩類動力學(xué)問題的解題步驟考向1由運動狀態(tài)分析物體受力例2如圖，電影中蜘蛛俠利用蜘蛛絲粘住墻體產(chǎn)生的阻力，來拯救一列質(zhì)量為1×106kg，速度為360km/h飛馳的失去制動能力的列車，使列車在其正前方400米斷軌處剛好停止．若鐵軌和空氣的阻力為車重的0.25倍，列車的運動可視為勻減速直線運動，則蜘蛛絲對列車產(chǎn)生的平均阻力為

(

)A．1×105N B．1×106NC．1×107N D．1×108

N【答案】C【解析】根據(jù)運動學(xué)公式v2＝－2ax可得加速度的大小為a＝12.5m/s2，根據(jù)牛頓第二定律有kmg＋f＝ma，解得蜘蛛絲對列車產(chǎn)生的平均阻力為f＝1×107N，C正確．考向2由受力分析判斷物體運動狀態(tài)例3

(2022年山西太原五中高三模擬)如圖甲所示，一個質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.5，t＝0時刻對物體施加一個水平向左、大小恒為8N的力F1，同時在豎直方向施加一豎直向下的力F2，力F2的大小隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示，g取10m/s2，則下列說法正確的是 (

)A．0～2s內(nèi)物體的加速度大小為3m/s2B．0～5s內(nèi)物體運動的最大速度為6m/sC．0～4s內(nèi)物體的平均速度大小為4m/sD．0～5s內(nèi)物體的位移大小為8m【答案】D1．(多選)(2021年海南名校聯(lián)考)物體只在力F的作用下從靜止開始運動，其F－t圖像如圖所示，則物體 (

)A．在t1時刻加速度最大B．在0～t1時間內(nèi)做勻加速運動C．從t1時刻后便開始反向運動D．在0～t2時間內(nèi)，速度一直在增大【答案】AD2．近幾年，我國科研人員自主研制了多款無人機，已在多個領(lǐng)域廣泛應(yīng)用．一架微型無人機在某次執(zhí)行任務(wù)時由靜止開始豎直向上運動，一段時間后關(guān)閉動力系統(tǒng)，其v－t圖像如圖所示．已知無人機質(zhì)量為3kg，運動過程中空氣阻力大小恒定，g取10m/s2.無人機的升力大小為

(

)A．12N B．36NC．42N D．48N【答案】D【解析】由題圖知，v－t圖像的斜率即為無人機運動的加速度，故0～9s內(nèi)無人機的加速度大小a1＝4m/s2，9～12s內(nèi)無人機的加速度大小a2＝12m/s2.由牛頓第二定律得F－mg－f＝ma1，f＋mg＝ma2，由以上兩式解得F＝48N，f＝6N，D正確．3．(2020年長沙模擬)如圖所示，A、B兩球質(zhì)量相等，光滑斜面的傾角為θ，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，擋板C與斜面垂直，輕彈簧、輕桿均與斜面平行．在突然撤去擋板的瞬間

(

)A．兩圖中兩球加速度均為gsinθB．兩圖中A球的加速度均為0C．圖乙中輕桿的作用力一定不為0D．圖甲中B球的加速度是圖乙中B球的加速度的2倍【答案】D【解析】撤去擋板前，擋板對球B的彈力大小為2mgsinθ，因彈簧彈力不能突變，而桿的彈力會突變，所以撤去擋板瞬間，圖甲中球A所受合力為0，加速度為0，球B所受合力為2mgsinθ，加速度為2gsinθ；圖乙中由于用桿相連有共同的加速度a，所以整體分析2mgsinθ＝2ma，a＝gsinθ，隔離球B，mgsinθ＋F＝ma，所以F＝0，故A、B、C錯誤，D正確．命題點三牛頓第二定律的瞬時性問題[師生共研類]例4

(多選)(2021年懷化名校月考)如圖所示，A、B兩物體質(zhì)量均為m，疊放在輕質(zhì)彈簧上(彈簧下端固定于地面上)．對A施加一豎直向下、大小為F(F>2mg)的力，將彈簧再壓縮一段距離(彈簧始終處于彈性限度內(nèi))而處于平衡狀態(tài)．現(xiàn)突然撤去力F，設(shè)兩物體向上運動過程中A、B間的相互作用力大小為FN.不計空氣阻力，關(guān)于FN的說法正確的是(重力加速度為g) (

)【答案】BCD1．(2021年江西師大附中模擬)如圖所示，輕繩一端連接一質(zhì)量為m的物體，另一端固定在左側(cè)豎直墻壁上，輕繩與豎直墻壁間夾角為45°，物體右側(cè)與一輕彈簧相連，輕彈簧另一端固定于右側(cè)豎直墻壁上，此時物體對光滑地面的壓力恰好為零，重力加速度g取10m/s2，則 (

)A．此時物體一定受四個力作用B．若突然撤去彈簧的瞬間，物體向左加速運動C．若突然剪斷輕繩的瞬間，物體的加速度大小約為14.1m/s2D．若突然剪斷輕繩的瞬間，物體受3個力作用【答案】D【解析】由題意可知，此時物體對地面壓力恰好是零，對物體受力分析，物體受到重力、輕繩的拉力和輕彈簧的彈力共三個力作用，A錯誤；若突然撤去彈簧的瞬間，輕繩中的張力產(chǎn)生突變，物體受到重力、地面的支持力，共兩個力作用，處于靜止?fàn)顟B(tài)，B錯誤；物體在沒有撤去輕繩前，由共點力平衡條件可得F彈＝mgtan45°＝ma，若突然撤去輕繩的瞬間，彈力不會突變，物體受到重力、輕彈簧的彈力和地面的支持力三個力的作用，由牛頓第二定律可得F彈＝ma，解得a＝g＝10m/s2，C錯誤，D正確．2．(2022年廣東佛山模擬)如圖所示，傾角為θ＝30°的光滑斜面上質(zhì)量分別為2m、m的a、b兩物塊，用一輕彈簧相連，將a用細線懸掛在擋板上，調(diào)整細線使之與斜面平行且使系統(tǒng)靜止時，物塊b恰與斜面底端的擋板間無彈力，此時彈簧的形變量為x，重力加速度為g.若突然剪斷細線，則

(

)A．剪斷細線的瞬間，擋板對物塊b彈力大小為0.5mgB．剪斷細線的瞬間，物塊b的加速度大小為0.5gC．剪斷細線的瞬間，物塊a的加速度大小為gD．剪斷細線后，物塊a沿斜面向下運動3x

時速度最大【答案】D【解析】開始物塊b靜止，物塊b恰與斜面底端的擋板無彈力，設(shè)此時彈簧的彈力為F，對b，根據(jù)平衡條件得F＝mgsin30°＝0.5mg，方向沿斜面向上，彈簧處于拉伸狀態(tài)．剪斷細線瞬間，彈簧的彈力不能突變，物塊b的受力情況不變，物塊b所受合力為零，加速度為0，擋板對物塊b的彈力仍然為0，A、B錯誤；剪斷細線瞬間彈簧彈力不變，對物塊a，由牛頓第二定律得2mgsin30°＋F＝2ma，解得a＝0.75g，C錯誤；開始彈簧處于拉伸狀態(tài)，伸長量為x，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，則kx＝0.5mg，剪斷細線后a向下做加速運動，a向下運動x時彈簧恢復(fù)原長，然后a繼續(xù)向下做加速運動，彈簧被壓縮，彈簧彈力向上，開始彈簧彈力小于a的重力沿斜面方向的分力F1＝2mgsin30°＝mg，物塊繼續(xù)向下做加速運動，設(shè)彈簧壓縮量為x′時物塊a所受合力為零，則kx′＝F1＝mg，x′＝2x，當(dāng)物塊a所受合力為零時速度最大，在此過程物塊下滑的距離s＝x＋x′＝3x，D正確．超重和失重的區(qū)分方法：命題點四超重與失重問題[師生共研類]例5

(2021年重慶市育才中學(xué)聯(lián)考)在一架直升飛機的頂板上用一細繩懸掛一個質(zhì)量為M＝2kg的三角形箱子，在箱子的底板上固定一個輕質(zhì)彈簧，彈簧上端栓接一質(zhì)量為m＝0.5kg的小球，開始時，整個系統(tǒng)隨直升機一起以加速度a＝2m/s2向上加速，某時刻細繩突然斷裂，忽略空氣阻力，g取10m/s2，則下列說法正確的是 (

)A．細繩未斷裂時彈簧彈力為F＝4NB．細繩斷裂瞬間小球處于失重狀態(tài)C．細繩斷裂瞬間小球的加速度大小為am＝8m/s2D．細繩斷裂瞬間箱子的加速度大小為aM＝13m/s2【答案】D【解析】對小球受力分析，受豎直向下的重力和豎直向上的彈力，根據(jù)牛頓第二定律可得F彈－mg＝ma，解得F彈＝mg＋ma＝6N，A錯誤；細繩斷裂瞬間，彈簧彈力不會突變，小球依然有向上的加速度，大小等于2m/s2，小球處于超重狀態(tài)，B、C錯誤；細繩斷裂瞬間，箱子受豎直向下的重力和豎直向下的彈簧的彈力，根據(jù)牛頓第二定律可得Mg＋F彈＝MaM，解得aM＝13m/s2，D正確．1．(2021年廣州模擬)如圖甲，某同學(xué)站在壓力傳感器上完成下蹲和起立的動作，用計算機采集到的壓力傳感器讀數(shù)隨時間變化的F－t圖像如圖乙，則

(

)A．該同學(xué)重力約為500NB．該同學(xué)重力約為700NC．該同學(xué)完成了兩次下蹲和起立D．該同學(xué)完成了四次下蹲和起立【答案】A【解析】穩(wěn)定時傳感器的讀數(shù)500N等于學(xué)生的重力，A正確，B錯誤；傳感器的讀數(shù)先小于重力后大于重力，說明該同學(xué)先加速下降再減速下降，完成一次下蹲，然后傳感器的讀數(shù)先大于重力后小于重力，說明該同學(xué)先加速上升再減速上升，完成一次起立，故該同學(xué)共完成一次下蹲和起立，C、D錯誤．2．如圖，垂直電梯里有一個“轎廂”和一個“對重”，它們通過鋼絲繩連接起來，驅(qū)動裝置帶動鋼絲繩使“轎廂”和“對重”在豎直方向做上下運動．當(dāng)“轎廂”向上做勻減速直線運動時 (

)A．電梯的“對重”處于失重狀態(tài)B．電梯的“對重”向下勻加速運動C．鋼絲繩的拉力等于“轎廂