《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運動定律 基礎(chǔ)課時7 牛頓第二定律 兩類動力學(xué)問題課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運動定律 基礎(chǔ)課時7 牛頓第二定律 兩類動力學(xué)問題課件.ppt（59頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

基礎(chǔ)課時7牛頓第二定律兩類動力學(xué)問題 知識梳理 知識點一 牛頓第二定律單位制1 牛頓第二定律 1 內(nèi)容物體加速度的大小跟作用力成 跟物體的質(zhì)量成 加速度的方向與 方向相同 2 表達(dá)式 F 3 適用范圍 只適用于 參考系 相對地面靜止或 運動的參考系 只適用于 物體 相對于分子 原子 低速運動 遠(yuǎn)小于光速 的情況 正比 反比 作用力 ma 慣性 勻速直線 宏觀 2 單位制 1 單位制由 和 一起組成了單位制 2 基本單位 的單位 力學(xué)中的基本量有三個 它們分別是 和 它們的國際單位分別是 和 3 導(dǎo)出單位由 根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位 基本物理量 質(zhì)量 長度 時間 kg m s 基本單位 基本單位 導(dǎo)出單位 思考 如圖1所示 小強(qiáng)自己拉車子時 無論怎么用力也難以拉動 最后在小紅的幫助下 他們才將車子拉著前進(jìn) 圖1 1 根據(jù)牛頓第二定律 有力作用就產(chǎn)生加速度 為什么小強(qiáng)用力拉車時車子不動呢 小強(qiáng)的拉力不產(chǎn)生加速度嗎 2 小強(qiáng)和小紅一起用力的瞬間 車子是否馬上獲得加速度 是否馬上獲得速度 知識點二 兩類動力學(xué)問題1 動力學(xué)的兩類基本問題 第一類 已知受力情況求物體的 第二類 已知運動情況求物體的 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 具體邏輯關(guān)系如圖 運動情況 受力情況 加速度 牛頓第二定律 思考 如圖2所示 質(zhì)量為m的物體在水平面上從速度vA均勻減為vB的過程中前進(jìn)的距離為x 圖2 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 知識點三 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 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 大于 向上 小于 向下 等于零 g 診斷自測 1 多選 下列說法正確的是 A 物體只有在受力的前提下才會產(chǎn)生加速度 因此 加速度的產(chǎn)生要滯后于力的作用B F ma是矢量式 a的方向與F的方向相同 與速度方向無關(guān)C 物體所受的合外力減小 加速度一定減小 而速度不一定減小D 物理公式不僅確定了物理量之間的數(shù)量關(guān)系 同時也確定了物理量間的單位關(guān)系答案BCD 2 關(guān)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 解析物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài) 具有向下的加速度時處于失重狀態(tài) 超重和失重并非物體的重力發(fā)生變化 而是物體對支持物的壓力或?qū)覓煳锏睦Πl(fā)生了變化 綜上所述 A B C錯誤 D正確 答案D 3 多選 關(guān)于力與運動的關(guān)系 下列說法正確的是 A 物體的速度不斷增大 表示物體必受力的作用B 物體的位移不斷增大 表示物體必受力的作用C 若物體的位移與時間的平方成正比 表示物體必受力的作用D 物體的速率不變 則其所受合力必為零解析物體的速度不斷增大 表明物體有加速度 所以A正確 物體勻速運動也會導(dǎo)致位移增大 故B錯誤 位移與時間的平方成正比表明物體在做加速運動 所以C正確 若物體的速率不變 但速度方向改變 則物體仍然有加速度 合力不為零 故D錯誤 答案AC 4 如圖3所示 質(zhì)量m 10kg的物體在水平面上向左運動 物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為0 2 與此同時物體受到一個水平向右的推力F 20N的作用 則物體產(chǎn)生的加速度是 g取10m s2 圖3A 0B 4m s2 水平向右C 2m s2 水平向左D 2m s2 水平向右 答案B 5 一個木塊以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面 在水平面上運動的v t圖象如圖4所示 已知重力加速度為g 則根據(jù)圖象不能求出的物理量是 圖4A 木塊的位移B 木塊的加速度C 木塊所受摩擦力D 木塊與桌面間的動摩擦因數(shù) 解析位移可由圖象與時間軸所圍的面積求出 由v t圖線的斜率可求出加速度a 由牛頓第二定律知 a g 故動摩擦因數(shù) 也可求出 由于不知木塊的質(zhì)量 故不能求出木塊所受摩擦力 答案C 考點一牛頓第二定律的理解 例1 一質(zhì)點受多個力的作用 處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)使其中一個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 其他力保持不變 則質(zhì)點的加速度大小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 解析質(zhì)點受多個力作用而處于靜止?fàn)顟B(tài) 則其中任意一個力與其他各個力的合力等大反向 使其中一個力大小逐漸減小到零的過程中 質(zhì)點受到的合力不斷增大且合力方向與這個力的方向相反 質(zhì)點做加速度不斷增大的變加速運動 當(dāng)這個力減小為零時 質(zhì)點的加速度達(dá)到最大值 此時速度增加得越快 當(dāng)這個力又沿原方向逐漸恢復(fù)的過程中 質(zhì)點受到的合力不斷減小 質(zhì)點的加速度也不斷減小 但加速度與速度仍同向 質(zhì)點開始做加速度不斷減小的變加速運動 當(dāng)這個力恢復(fù)到原來大小時 質(zhì)點受到的合外力為零 加速度減小到零 質(zhì)點的速度達(dá)到最大值 C正確 答案C 變式訓(xùn)練 1 如圖5所示 彈簧左端固定 右端自由伸長到O點并系住質(zhì)量為m的物體 現(xiàn)將彈簧壓縮到A點 然后釋放 物體可以一直運動到B點 如果物體受到的阻力恒定 則 圖5A 物體從A到O先加速后減速B 物體從A到O做加速運動 從O到B做減速運動C 物體運動到O點時 所受合力為零D 物體從A到O的過程中 加速度逐漸減小 解析物體從A到O 初始階段受到的向右的彈力大于阻力 合力向右 隨著物體向右運動 彈力逐漸減小 合力逐漸減小 由牛頓第二定律可知 加速度向右且逐漸減小 由于加速度與速度同向 物體的速度逐漸增大 當(dāng)物體向右運動至AO間某點 設(shè)為點O 時 彈力減小到與阻力相等 物體所受合力為零 加速度為零 速度達(dá)到最大 此后 隨著物體繼續(xù)向右運動 彈力繼續(xù)減小 阻力大于彈力 合力方向變?yōu)橄蜃?至O點時彈力減為零 此后彈力向左且逐漸增大 所以物體越過O 點后 合力 加速度 方向向左且逐漸增大 由于加速度與速度反向 故物體做加速度逐漸增大的減速運動 綜合以上分析 只有選項A正確 答案A 考點二牛頓第二定律的瞬時性加速度與合外力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系 二者總是同時產(chǎn)生 同時變化 同時消失 具體可簡化為以下兩種模型 例2 兩個質(zhì)量均為m的小球 用兩條輕繩連接 處于平衡狀態(tài) 如圖6所示 現(xiàn)突然迅速剪斷輕繩OA 讓小球下落 在剪斷輕繩的瞬間 設(shè)小球A B的加速度分別用a1和a2表示 則 圖6 A a1 g a2 gB a1 0 a2 2gC a1 g a2 0D a1 2g a2 0解析由于繩子張力可以突變 故剪斷OA后小球A B只受重力 其加速度a1 a2 g 故選項A正確 答案A 拓展延伸 在 例2 中只將A B間的輕繩換成輕質(zhì)彈簧 其他不變 如圖7所示 則正確的選項是 圖7 解析剪斷輕繩OA后 由于彈簧彈力不能突變 故小球A所受合力為2mg 小球B所受合力為零 所以小球A B的加速度分別為a1 2g a2 0 故選項D正確 答案D 規(guī)律方法抓住 兩關(guān)鍵 遵循 四步驟 1 分析瞬時加速度的 兩個關(guān)鍵 分析瞬時前 后的受力情況和運動狀態(tài) 明確繩或線類 彈簧或橡皮條類模型的特點 2 四個步驟 第一步 分析原來物體的受力情況 第二步 分析物體在突變時的受力情況 第三步 由牛頓第二定律列方程 第四步 求出瞬時加速度 并討論其合理性 變式訓(xùn)練 2 如圖8所示 物塊1 2間用剛性輕質(zhì)桿連接 物塊3 4間用輕質(zhì)彈簧相連 物塊1 3質(zhì)量為m 物塊2 4質(zhì)量為M 兩個系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上 并處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出 設(shè)抽出后的瞬間 物塊1 2 3 4的加速度大小分別為a1 a2 a3 a4 重力加速度大小為g 則有 圖8 答案C 考點三動力學(xué)兩類基本問題1 解決兩類動力學(xué)基本問題應(yīng)把握的關(guān)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 解決動力學(xué)基本問題時對力的處理方法 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 例3 如圖9所示 在傾角 37 的足夠長的固定斜面上 有一質(zhì)量m 1kg的物體 物體與斜面間的動摩擦因數(shù) 0 2 物體受到沿平行于斜面方向向上的輕繩的拉力F 9 6N的作用 從靜止開始運動 經(jīng)2s繩子突然斷了 求繩斷后經(jīng)多長時間物體速度的大小達(dá)到22m s sin37 0 6 取g 10m s2 圖9 讀題 完成運動過程分析 1 物體在最初2s內(nèi)做初速度為零的勻加速直線運動 第一個過程 2 繩子斷了以后 物體做勻減速直線運動到速度減為零 第二個過程 3 從最高點開始物體沿斜面向下做初速度為零的勻加速直線運動 第三個過程 再讀題 完成 大題小做 答案 解析第一過程 在最初2s內(nèi) 物體在F 9 6N的拉力作用下 從靜止開始沿斜面做勻加速直線運動 受力分析如圖甲所示 甲沿斜面方向有F mgsin37 Ff ma1 沿垂直斜面方向有FN mgcos37 且Ff FN 2s末繩斷時 物體的瞬時速度v1 a1t1 4m s第二過程 從撤去F到物體繼續(xù)沿斜面向上運動達(dá)到速度為零的過程 設(shè)此過程物體運動時間為t2 加速度大小為a2 乙沿斜面方向有mgsin37 Ff ma2 根據(jù)運動學(xué)公式得v1 a2t2 由 得t2 0 53s 第三過程 物體從運動的最高點沿斜面下滑 設(shè)第三階段物體加速度大小為a3 所需時間為t3 由對物體的受力分析得mgsin37 Ff ma3 丙由運動學(xué)公式得v3 a3t3 由 得t3 5s綜上所述 從繩斷到物體速度達(dá)到22m s所經(jīng)歷的總時間t t2 t3 0 53s 5s 5 53s 答案5 53s 方法提煉兩類動力學(xué)問題的解題步驟 變式訓(xùn)練 3 2016 江西重點中學(xué)六校聯(lián)考 如圖10所示 一個豎直固定在地面上的透氣圓筒 筒中有一勁度系數(shù)為k的輕彈簧 其下端固定 上端連接一質(zhì)量為m的薄滑塊 圓筒內(nèi)壁涂有一層新型智能材料 ER流體 它對滑塊的阻力可調(diào) 滑塊靜止時 ER流體對其阻力為零 此時彈簧的長度為L 現(xiàn)有一質(zhì)量也為m 可視為質(zhì)點 的物體在圓筒正上方距地面2L處自由下落 與滑塊碰撞 碰撞時間極短 后粘在一起 并以物體碰前瞬間速度的一半向下運動 ER流體對滑塊的阻力隨滑塊下移而變化 使滑塊做勻減速運動 當(dāng)下移距離為d時 速度減小為物體與滑塊碰撞前瞬間速度的四分之一 取重力加速度為g 忽略空氣阻力 試求 圖10 1 物體與滑塊碰撞前瞬間的速度大小 2 滑塊向下運動過程中的加速度大小 3 當(dāng)下移距離為d時 ER流體對滑塊的阻力大小 考點四對超重和失重的理解與應(yīng)用1 超重 失重和完全失重比較 2 對超重和失重的進(jìn)一步理解 1 超重并不是重力增加了 失重并不是重力減小了 完全失重也不是重力完全消失了 在發(fā)生這些現(xiàn)象時 物體的重力依然存在 且不發(fā)生變化 只是物體對支持物的壓力 或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生了變化 即 視重 發(fā)生變化 2 只要物體有向上或向下的加速度 物體就處于超重或失重狀態(tài) 與物體向上運動還是向下運動無關(guān) 3 盡管物體的加速度不是在豎直方向 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) 例4 如圖11所示是某同學(xué)站在力傳感器上 做下蹲 起立的動作時記錄的力隨時間變化的圖線 縱坐標(biāo)為力 單位為N 橫坐標(biāo)為時間 單位為s 由圖可知 該同學(xué)的體重約為650N 除此以外 還可以得到的信息有 圖11 A 該同學(xué)做了兩次下蹲 起立的動作B 該同學(xué)做了一次下蹲 起立的動作 且下蹲后約2s起立C 下蹲過程中人處于失重狀態(tài)D 下蹲過程中人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)解析在3 4s下蹲過程中 先向下加速再向下減速 故人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài) 在6 7s起立過程中 先向上加速再向上減速 故人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài) 選項A C D錯誤 B正確 答案B 方法提煉超重和失重現(xiàn)象判斷的 三 技巧 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 物體處于超重狀態(tài) 小于重力時處于失重狀態(tài) 等于零時處于完全失重狀態(tài) 2 從加速度的角度判斷 當(dāng)物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài) 具有向下的加速度時處于失重狀態(tài) 向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài) 3 從速度變化的角度判斷 物體向上加速或向下減速時 超重 物體向下加速或向上減速時 失重 變式訓(xùn)練 4 2014 北京理綜 18 應(yīng)用物理知識分析生活中的常見現(xiàn)象 可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入 例如平伸手掌托起物體 由靜止開始豎直向上運動 直至將物體拋出 對此現(xiàn)象分析正確的有 A 手托物體向上運動的過程中 物體始終處于超重狀態(tài)B 手托物體向上運動的過程中 物體始終處于失重狀態(tài)C 在物體離開手的瞬間 物體的加速度大于重力加速度D 在物體離開手的瞬間 手的加速度大于重力加速度 解析物體由靜止開始向上運動時 物體和手掌先一起加速向上 物體處于超重狀態(tài) 之后物體和手掌分離前 應(yīng)減速向上 物體處于失重狀態(tài) 故A B均錯誤 當(dāng)物體離開手的瞬間 物體只受重力 此時物體的加速度等于重力加速度 選項C錯誤 手和物體分離之前速度相同 分離之后手速度的變化量比物體速度的變化量大 物體離開手的瞬間 手的加速度大于重力加速度 所以選項D正確 答案D 1 下列實例屬于超重現(xiàn)象的是 A 汽車駛過拱形橋頂端時B 火箭點火后加速升空時C 跳水運動員被跳板彈起 離開跳板向上運動時D 體操運動員雙手握住單杠吊在空中不動時 解析發(fā)生超重現(xiàn)象時 物體的加速度方向豎直向上 汽車駛過拱形橋頂端時 其向心加速度豎直向下指向圓心 汽車處于失重狀態(tài) A錯誤 火箭點火后加速升空 加速度豎直向上 處于超重狀態(tài) B正確 跳水運動員離開跳板向上運動時 只受重力 運動員處于完全失重狀態(tài) C錯誤 體操運動員握住單杠在空中不動時 運動員處于平衡狀態(tài) D錯誤 答案B 2 如圖12所示 水平面上B點左側(cè)是光滑的 B點右側(cè)是粗糙的 把質(zhì)量為m1和m2的兩個小物塊 可看作質(zhì)點 放在B點左側(cè)的光滑水平面上 相距L 它們以相同的速度向右運動 先后進(jìn)入表面粗糙的水平面 最后停止運動 它們與粗糙水平面間的動摩擦因數(shù)相同 靜止后兩個小物塊間的距離為x 則有 圖12A 若m1 m2 則x LB 若m1 m2 則x LC 若m1 m2 則x LD 無論m1 m2的大小關(guān)系如何 都有x 0 解析根據(jù)牛頓第二定律可知 兩個小物塊在B點右側(cè)運動時的加速度相同 即a g 而且兩個小物塊到達(dá)B點時的速度相同 又v2 2ax 那么它們在B點右側(cè)粗糙的水平面上的位移相同 所以無論m1 m2的大小關(guān)系如何 都有x 0 答案D 3 如圖13所示 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 擋板C與斜面垂直 輕彈簧 輕桿均與斜面平行 則在突然撤去擋板的瞬間有 圖13A 兩圖中兩球加速度均為gsin B 兩圖中A球的加速度均為零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2倍 解析撤去擋板前 擋板對B球的彈力大小為2mgsin 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A球所受合力為零 加速度為零 B球所受合力為2mgsin 加速度為2gsin 圖乙中桿的彈力突變?yōu)榱?A B球所受合力均為mgsin 加速度均為gsin 可知只有D正確 答案D 4 如圖14所示 質(zhì)量為M的框架放在水平地面上 一輕質(zhì)彈簧上端固定在框架上 下端拴著一質(zhì)量為m的小球 小球上下振動時 框架始終沒有跳起 當(dāng)框架對地面的壓力為零的瞬間 小球的加速度大小為 圖14 答案C 5 2016 江蘇南京模擬 如圖15為一條平直公路中的兩段 其中A點左邊的路段為足夠長的柏油路面 A點右邊路段為水泥路面 已知汽車輪胎與柏油路面的動摩擦因數(shù)為 1 與水泥路面的動摩擦因數(shù)為 2 當(dāng)汽車以速度v0沿柏油路面行駛時 若剛過A點時緊急剎車后 車輪立即停止轉(zhuǎn)動 汽車要滑行一段距離到B處才能停下 若該汽車以速度2v0在柏油路面上行駛 突然發(fā)現(xiàn)B處有障礙物 需在A點左側(cè)的柏油路段上某處緊急剎車 若最終汽車剛好撞不上障礙物 求 重力加速度為g 圖15 1 水泥路面AB段的長度 2 在第二種情況下汽車運動了多長時間才停下 解析 1 水泥路面上運動的加速度為a1 則 2mg ma1 小結(jié)巧記1個定律 牛頓第二定律2個概念 超重 失重1種方法 解決動力學(xué)問題的基本方法1種思想方法 整體法與隔離法2種模型 剛性繩模型 彈簧模型3個熱點 牛頓第二定律的理解 牛頓第二定律的瞬時性問題 動力學(xué)的兩類基本問題