2019版高考物理總復習 第三章 牛頓運動定律 基礎課2 牛頓第二定律 兩類動力學問題課件.ppt

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基礎課2牛頓第二定律兩類動力學問題 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 表達式 F 3 適用范圍 1 只適用于參考系 相對地面靜止或運動的參考系 2 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 知識排查 正比 反比 作用力 ma 慣性 勻速直線 宏觀 單位制 1 單位制由和一起組成了單位制 2 基本單位基本物理量的單位 力學中的基本量有三個 它們分別是 和 它們的國際單位分別是 和 3 導出單位由根據(jù)物理關系推導出來的其他物理量的單位 基本單位 導出單位 質(zhì)量 長度 時間 kg m s 基本單位 1 動力學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 由運動學公式和列方程求解 具體邏輯關系如下 兩類動力學問題 運動情況 受力情況 加速度 牛頓第二定律 1 思考判斷 小題速練 1 對靜止在光滑水平面上的物體施加一個水平力 當力剛作用瞬間 物體立即獲得加速度 2 F ma是矢量式 a的方向與F的方向相同 與速度方向無關 3 物理公式不僅確定了物理量之間的數(shù)量關系 同時也確定了物理量間的單位關系 4 物體所受合外力減小 加速度一定減小 速度也一定減小 答案 1 2 3 4 2 多選 下列哪些物理量的單位是導出單位 A 力的單位NB 壓強的單位PaC 長度的單位mD 加速度的單位m s2答案ABD 3 人教版必修1 P86 例2改編 如圖1所示 截面為直角三角形的木塊置于粗糙的水平地面上 其傾角 30 斜面長為7m 現(xiàn)木塊上有一質(zhì)量為m 1 0kg的滑塊從斜面頂端下滑 測得滑塊在0 40s內(nèi)速度增加了1 4m s 且知滑塊滑行過程中木塊處于靜止狀態(tài) 重力加速度g取10m s2 求 1 滑塊滑行過程中受到的摩擦力大小 2 滑塊滑到木塊底部時的速度大小 圖1 答案 1 1 5N 2 7m s 牛頓第二定律的理解和應用 1 牛頓第二定律的性質(zhì) 2 合力 加速度 速度的關系 1 多選 下列關于速度 加速度 合外力之間的關系 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解析物體的速度大小和加速度大小沒有必然聯(lián)系 一個很大 另一個可以很小 甚至為0 物體所受合外力的大小決定加速度的大小 同一物體所受合外力越大 加速度一定也越大 故選項C D正確 答案CD 2 如圖2所示 一木塊在光滑水平面上受一個恒力F作用而運動 前方固定一個輕質(zhì)彈簧 當木塊接觸彈簧后 下列判斷正確的是 A 木塊將立即做勻減速直線運動B 木塊將立即做變減速直線運動C 在彈簧彈力大小等于恒力F時 木塊的速度最大D 在彈簧壓縮量最大時 木塊的加速度為零答案C 圖2 3 2017 上海單科 如圖3 在勻強電場中 懸線一端固定于地面 另一端拉住一個帶電小球 使之處于靜止狀態(tài) 忽略空氣阻力 當懸線斷裂后 小球?qū)⒆?A 曲線運動B 勻速直線運動C 勻加速直線運動D 變加速直線運動 解析在懸線斷裂前 小球受重力 電場力和懸線拉力作用而處于平衡狀態(tài) 故重力與電場力的合力與拉力等值反向 懸線斷裂后 小球所受重力與電場力的合力大小 方向均不變 故小球?qū)⒀卦瓉響揖€拉力的反方向做勻加速直線運動 選項C正確 答案C 圖3 牛頓第二定律的瞬時性 兩種模型 典例 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4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 設小球A B的加速度分別用a1和a2表示 則 A a1 g a2 gB a1 0 a2 2gC a1 g a2 0D a1 2g a2 0 審題關鍵點 兩條輕繩連接 剪斷輕繩的瞬間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 圖4 拓展延伸1 把 輕繩 換成 輕彈簧 在 典例 中只將A B間的輕繩換成輕質(zhì)彈簧 其他不變 如圖5所示 則 典例 選項中正確的是 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 圖5 拓展延伸2 改變平衡狀態(tài)的呈現(xiàn)方式把 拓展延伸1 的題圖放置在傾角為 30 的光滑斜面上 如圖6所示 系統(tǒng)靜止時 彈簧與細線均平行于斜面 在細線被燒斷的瞬間 則下列說法正確的是 圖6 解析細線被燒斷的瞬間 小球B的受力情況不變 加速度為0 燒斷前 分析整體受力可知線的拉力為T 2mgsin 燒斷瞬間 A受的合力沿斜面向下 大小為2mgsin 所以A球的瞬時加速度為aA 2gsin30 g 故選項B正確 答案B 1 求解瞬時加速度的一般思路 2 加速度可以隨著力的突變而突變 而速度的變化需要一個積累的過程 不會發(fā)生突變 1 如圖7 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 圖7 解析當細線剪斷瞬間 細線的彈力突然變?yōu)榱?則B物體與A物體突然有了相互作用的彈力 此時彈簧形變?nèi)圆蛔?對A B整體受力分析可知 整體受重力G mA mB g 20N 彈力為F mAg 15N 由牛頓第二定律G F mA mB a 解得a 2 5m s2 對B受力分析 B受重力和A對B的彈力F1 對B有mBg F1 mBa 可得F1 3 75N 選項D正確 答案D 2 多選 如圖8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 圖8 解析初始系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 把B C看成整體 B C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B C看成整體 根據(jù)牛頓第二定律得B C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 答案CD 1 解決動力學兩類問題的兩個關鍵點 2 解決動力學基本問題的處理方法 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 動力學的兩類基本問題 典例 如圖9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 圖9 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 解析 1 A恰好在水平地面上做勻速直線運動 滑動摩擦力等于推力的水平分力 2 將重力及向上的推力合成后 將二者的合力向垂直于斜面方向及沿斜面方向分解 在沿斜面方向有 F2 mg cos Ff1 ma 在垂直斜面方向上有 FN F2 mg sin 則Ff1 F2 mg sin 答案 1 0 5 2 2m s 兩類動力學問題的解題步驟 1 2018 徐州質(zhì)檢 多選 如圖10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 圖10 答案BC 2 2017 南寧模擬 如圖11所示 航空母艦上的起飛跑道由長度為l1 1 6 102m的水平跑道和長度為l2 20m的傾斜跑道兩部分組成 水平跑道與傾斜跑道末端的高度差h 4 0m 一架質(zhì)量為m 2 0 104kg的飛機 其噴氣發(fā)動機的推力大小恒為F 1 2 105N 方向與速度方向相同 在運動過程中飛機受到的平均阻力大小為飛機重力的0 1倍 假設航母處于靜止狀態(tài) 飛機質(zhì)量視為不變并可看成質(zhì)點 取g 10m s2 1 求飛機在水平跑道運動的時間及到達傾斜跑道末端時的速度大小 2 為了使飛機在傾斜跑道的末端達到起飛速度100m s 外界還需要在整個水平跑道對飛機施加助推力 求助推力F推的大小 圖11 解析 1 飛機在水平跑道上運動時 水平方向受到推力與阻力作用 設加速度大小為a1 末速度大小為v1 運動時間為t1 有F合 F Ff ma1 v1 a1t1 注意到v0 0 Ff 0 1mg 代入已知數(shù)據(jù)可得a1 5 0m s2 v1 40m s t1 8 0s 飛機在傾斜跑道上運動時 沿傾斜跑道受到推力 阻力與重力沿斜面分力作用 設沿斜面方向的加速度大小為a2 末速度大小為v2 沿斜面方向有F合 F Ff mgsin ma2 注意到v1 40m s 代入已知數(shù)據(jù)可得a2 3 0m s2 2 飛機在水平跑道上運動時 水平方向受到推力 助推力與阻力作用 設加速度大小為a1 末速度大小為v1 有F合 F推 F Ff ma1 飛機在傾斜跑道上運動時 沿傾斜跑道受到推力 阻力與重力沿斜面分力作用沒有變化 加速度大小仍有a2 3 0m s2v2 2 v1 2 2a2 l2根據(jù)題意 v2 100m s 代入數(shù)據(jù)解得F推 5 2 105N 答案 1 8 0s41 5m s 2 5 2 105N 光滑斜面模型和等時圓模型 模型建構(gòu)能力的培養(yǎng) 模型一光滑斜面模型如圖12所示 質(zhì)量為m的物體從傾角為 高度為h的光滑斜面頂端由靜止下滑 則有如下規(guī)律 圖12 例1 如圖13所示 一物體分別從高度相同 傾角不同的三個光滑斜面頂端由靜止開始下滑 下列說法正確的是 A 滑到底端時的速度相同B 滑到底端所用的時間相同C 在傾角為30 的斜面上滑行的時間最短D 在傾角為60 的斜面上滑行的時間最短解析由規(guī)律 2 可知物體從高度相同的斜面滑到底端時的速度大小相同 但方向不同 選項A錯誤 由規(guī)律 1 可知物體在傾角 60 的斜面上滑行時間最短 選項D正確 答案D 圖13 針對訓練1 一間新房即將建成 現(xiàn)要封頂 若要求下雨時落至房頂?shù)挠甑文茏羁斓靥孰x房頂 假設雨滴沿房頂下淌時做無初速度 無摩擦的運動 則必須要設計好房頂?shù)母叨?下列四種情況中最符合要求的是 解析如圖 設房頂寬為2b 高度為h 斜面傾角為 由圖中幾何關系有h btan 答案C 模型二衍生模型 等時圓模型1 模型特征 1 質(zhì)點從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到環(huán)的最低點所用時間相等 如圖甲所示 2 質(zhì)點從豎直圓環(huán)上最高點沿不同的光滑弦由靜止開始滑到下端所用時間相等 如圖乙所示 3 兩個豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過切點 質(zhì)點沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到下端所用時間相等 如圖丙所示 2 思維模板 例2 如圖14所示 位于豎直平面內(nèi)的圓周與水平面相切于M點 與豎直墻相切于點A 豎直墻上另一點B與M的連線和水平面的夾角為60 C是圓環(huán)軌道的圓心 已知在同一時刻 甲 乙兩球分別從A B兩點由靜止開始沿光滑傾斜直軌道運動到M點 丙球由C點自由下落到M點 則 A 甲球最先到達M點B 乙球最先到達M點C 丙球最先到達M點D 三個球同時到達M點 圖14 答案C 針對訓練2 如圖15所示 固定支架ACB AC豎直 AB為光滑鋼絲 AC BC l 一穿在鋼絲中的小球從A點靜止出發(fā) 則它滑到B點的時間t為 答案C 圖15