高考物理第一輪復(fù)習(xí) 第三章 第2講 牛頓第二定律　兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題課件 新人教版必修1.ppt

第2講牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 知識(shí)點(diǎn)1牛頓第二定律 單位制 1 內(nèi)容物體加速度的大小跟 成正比 跟 成反比 加速度的方向跟 相同 2 表達(dá)式 受到的作用力 物體的質(zhì)量 作用力的方向 f ma 3 慣性 靜止 勻速直線 宏觀 低速 4 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)中選定的物理量有三個(gè) 它們分別是 和 它們的國(guó)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(lái)的其他物理量的單位 基本單位 導(dǎo)出單位 選定的物理量 質(zhì)量 時(shí)間 長(zhǎng)度 千克 kg 秒 s 米 m 選定的物理量 知識(shí)點(diǎn)2牛頓定律的應(yīng)用 1 動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題 1 已知受力情況求物體的 2 已知運(yùn)動(dòng)情況求物體的 2 解決兩類基本問(wèn)題的方法以 為 橋梁 由 和 列方程求解 具體邏輯關(guān)系如圖 運(yùn)動(dòng)情況 受力情況 加速度 運(yùn)動(dòng)學(xué)公式 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 思考辨析 1 物體加速度的方向與所受合外力的方向可以不同 2 對(duì)靜止在光滑水平面上的物體施加一水平力 當(dāng)力剛開(kāi)始作用瞬間 物體立即獲得加速度 3 物體由于做加速運(yùn)動(dòng) 所以才受合外力作用 4 物體所受合力變小 物體的速度一定變小 5 物體所受合力大 其加速度就一定大 6 牛頓第二定律適用于一切運(yùn)動(dòng)情況 7 單位 牛頓 是基本單位 分析 物體的加速度是由合外力產(chǎn)生的 其方向與合外力的方向相同 故 1 錯(cuò) 物體的加速度與合外力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 當(dāng)力作用在物體上的瞬間 物體立即獲得加速度 故 2 對(duì) 物體的加速度與所受合外力具有因果關(guān)系 合外力是產(chǎn)生加速度的原因 并不是由于物體有加速度 而使物體受到了合外力 故 3 錯(cuò) 物體所受的合力變小 由牛頓第二定律可知 物體的加速度變小 而物體的速度方向與加速度的方向關(guān)系不確定 無(wú)法判斷物體速度的變化 故 4 錯(cuò) 物體的加速度大小跟它受到的合外力 成正比 跟它的質(zhì)量成反比 所受合力大的物體 其質(zhì)量可能也很大 產(chǎn)生的加速度不一定大 故 5 錯(cuò) 牛頓第二定律只適用于慣性參考系和解決宏觀物體的低速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 不能用來(lái)處理微觀粒子的高速運(yùn)動(dòng)問(wèn)題 故 6 錯(cuò) 基本量的單位是基本單位 力學(xué)中的基本量只有質(zhì)量 時(shí)間和長(zhǎng)度 力不是基本量 其單位也不是基本單位 而是導(dǎo)出單位 故 7 錯(cuò) 考點(diǎn)1對(duì)牛頓第二定律的理解 三年6考 深化理解 考點(diǎn)解讀 牛頓第二定律的 五性 典例透析1 2012 海南高考 根據(jù)牛頓第二定律 下列敘述正確的是 a 物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比b 物體所受合力必須達(dá)到一定值時(shí) 才能使物體產(chǎn)生加速度c 物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個(gè)的大小成正比d 當(dāng)物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時(shí) 物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比 解題探究 1 物體的加速度與合力是否存在累積過(guò)程 提示 力是產(chǎn)生加速度的原因 只要合力不為零 物體就有加速度 它們之間具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 不存在累積過(guò)程 2 物體的每一個(gè)分力是不是可以獨(dú)立產(chǎn)生加速度 提示 牛頓第二定律具有獨(dú)立性 每一個(gè)分力都可以獨(dú)立產(chǎn)生各自的加速度 解析 選d 物體加速度的大小與物體受到的合力成正比 與物體的質(zhì)量成反比 選項(xiàng)a錯(cuò)誤 力是產(chǎn)生加速度的原因 只要有合力 物體就有加速度 它們之間有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 不存在累積效應(yīng) 選項(xiàng)b錯(cuò)誤 物體加速度的大小與它受到的合力的大小成正比 選項(xiàng)c錯(cuò)誤 根據(jù)矢量的合成和分解得fx max 選項(xiàng)d正確 總結(jié)提升 力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 1 力是產(chǎn)生加速度的原因 加速度是反映物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化快慢的物理量 定量地描述了力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系 加速度與速度無(wú)關(guān) 力產(chǎn)生加速度 所以力也與速度無(wú)關(guān) 力不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因 2 作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律 而物體的實(shí)際加速度則是每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和 分力和分加速度在各個(gè)方向上的分量關(guān)系也遵從牛頓第二定律 變式訓(xùn)練 2013 揭陽(yáng)模擬 如圖所示 位于光滑固定斜面上的小物塊p受到一水平向右的推力f的作用 已知小物塊p沿斜面加速下滑 現(xiàn)保持f的方向不變 使其減小 則加速度 a 一定變小b 一定變大c 一定不變d 可能變小 可能變大 也可能不變 解析 選b 受力分析如圖所示 沿斜面方向由牛頓第二定律得 mgsin fcos ma 若f減小 則a增大 故b正確 考點(diǎn)2牛頓第二定律的瞬時(shí)性 三年2考 拓展延伸 考點(diǎn)解讀 牛頓第二定律瞬時(shí)性的 兩種 模型牛頓第二定律的表達(dá)式為f ma 其核心是加速度與合外力的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 二者總是同時(shí)產(chǎn)生 同時(shí)消失 同時(shí)變化 具體可簡(jiǎn)化為以下兩種模型 1 剛性繩 或接觸面 不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體 剪斷 或脫離 后 其彈力立即消失 不需要形變恢復(fù)時(shí)間 2 彈簧 或橡皮繩 兩端同時(shí)連接 或附著 有物體的彈簧 或橡皮繩 特點(diǎn)是形變量大 其形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間 在瞬時(shí)性問(wèn)題中 其彈力的大小往往可以看成保持不變 典例透析2 2013 銀川模擬 如圖所示 a b球的質(zhì)量相等 彈簧的質(zhì)量不計(jì) 傾角為 的斜面光滑 系統(tǒng)靜止時(shí) 彈簧與細(xì)線均平行于斜面 在細(xì)線被燒斷的瞬間 下列說(shuō)法正確的是 a 兩個(gè)小球的瞬時(shí)加速度均沿斜面向下 大小均為gsin b b球的受力情況未變 瞬時(shí)加速度為零c a球的瞬時(shí)加速度沿斜面向下 大小為2gsin d 彈簧有收縮的趨勢(shì) b球的瞬時(shí)加速度向上 a球的瞬時(shí)加速度向下 瞬時(shí)加速度都不為零 解題探究 1 細(xì)線的拉力和彈簧的彈力是否都能發(fā)生突變 提示 細(xì)線的拉力可以發(fā)生瞬間突變 而彈簧的彈力不能發(fā)生突變 2 請(qǐng)畫(huà)出細(xì)線燒斷前后a b球的受力分析圖 提示 解析 選b c 細(xì)線燒斷瞬間 彈簧彈力與原來(lái)相等 b球受力平衡 ab 0 a球所受合力為mgsin kx 2mgsin maa 解得aa 2gsin 故a d錯(cuò)誤 b c正確 總結(jié)提升 瞬時(shí)性問(wèn)題的解題技巧 1 分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度 關(guān)鍵是明確該時(shí)刻物體的受力情況或運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度 此類問(wèn)題應(yīng)注意以下幾種模型 2 在求解瞬時(shí)性加速度問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意 物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí) 需要重新進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析 加速度可以隨著力的突變而突變 而速度的變化需要一個(gè)積累的過(guò)程 不會(huì)發(fā)生突變 變式訓(xùn)練 如圖 天花板上用細(xì)繩吊起兩個(gè)用輕彈簧相連的質(zhì)量相同的小球 兩小球均保持靜止 當(dāng)突然剪斷細(xì)繩時(shí) 上面小球a與下面小球b的加速度a1 a2分別為 a a1 ga2 gb a1 ga2 0c a1 2ga2 0d a1 0a2 g 解析 選c 分別以a b為研究對(duì)象 對(duì)剪斷前和剪斷時(shí)進(jìn)行受力分析 剪斷前a b靜止 a球受三個(gè)力 豎直向上的繩子的拉力f1 豎直向下的重力mg和彈簧的彈力f2 b球受兩個(gè)力 豎直向下的重力mg和豎直向上的彈簧拉力f 大小等于f2 對(duì)a球有f1 mg f2 0 對(duì)b球有f mg 0 解得 f1 2mg f2 mg 剪斷時(shí) 繩子拉力瞬間消失 但由于彈簧的形變不可能瞬間恢復(fù) 所以a球受兩個(gè)力 a球受豎直向下的重力mg 彈簧的彈力f2 同理b球受豎直向下的重力mg和豎直向上的彈簧的彈力f 對(duì)a球有mg f2 ma1 對(duì)b球有f mg ma2 解得a1 2g 方向豎直向下 a2 0 故選項(xiàng)c正確 變式備選 2013 濟(jì)南模擬 一輕彈簧的上端固定 下端懸掛一重物 彈簧伸長(zhǎng)了8cm 再將重物向下拉4cm 然后放手 則在釋放重物瞬間 重物的加速度是 解析 選b 假設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k 第一次彈簧伸長(zhǎng)了x1 8cm 第二次彈簧伸長(zhǎng)了x2 12cm 第一次受力平衡 則有kx1 mg 0 第二次由牛頓第二定律得 kx2 mg ma 解得 a 選項(xiàng)b正確 考點(diǎn)3動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題 三年3考 解題技巧 考點(diǎn)解讀 動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題的解題步驟 1 選取研究對(duì)象 根據(jù)問(wèn)題的需要和解題的方便 選出被研究的物體 可以是一個(gè)物體 也可以是幾個(gè)物體組成的整體 2 分析研究對(duì)象的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況 注意畫(huà)好受力分析圖 明確物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程和運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 3 選取正方向或建立坐標(biāo)系 通常以加速度的方向?yàn)檎较蚧蛞约铀俣确较驗(yàn)槟骋蛔鴺?biāo)軸的正方向 4 求合外力f 5 根據(jù)牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程求解 必要時(shí)還要對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論 典例透析3 2013 廈門(mén)模擬 如圖所示 木塊的質(zhì)量m 2kg 與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 2 木塊在拉力f 10n作用下 在水平地面上從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng) 運(yùn)動(dòng)5 2m后撤去外力f 已知力f與水平方向的夾角 37 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 撤去外力前 木塊受到的摩擦力大小 2 剛撤去外力時(shí) 木塊運(yùn)動(dòng)的速度 3 撤去外力后 木塊還能滑行的距離為多少 解題探究 1 木塊在撤去外力前后分別做何種運(yùn)動(dòng) 提示 撤力前 木塊做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng) 撤力后 木塊做勻減速直線運(yùn)動(dòng) 2 請(qǐng)畫(huà)出撤去外力前后木塊的受力分析圖 提示 解析 1 木塊受力如圖所示 由牛頓第二定律得 豎直方向 n fsin37 mg 0f n解得 f 2 8n 2 由牛頓第二定律得 水平方向 fcos37 f ma1解得 a1 2 6m s2由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 vt2 2a1s1解得 vt 5 2m s 3 撤去外力后 木塊受力如圖所示 由牛頓第二定律得 mg ma2解得 a2 2m s2由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 vt2 2a2s2解得 s2 6 76m答案 1 2 8n 2 5 2m s 3 6 76m 總結(jié)提升 解答動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題的基本程序 1 明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程的特點(diǎn) 如果是比較復(fù)雜的問(wèn)題 應(yīng)該明確整個(gè)物理現(xiàn)象是由哪幾個(gè)物理過(guò)程組成的 找出相鄰過(guò)程的聯(lián)系點(diǎn) 再分別研究每一個(gè)物理過(guò)程 2 根據(jù)問(wèn)題的要求和計(jì)算方法 確定研究對(duì)象 進(jìn)行分析 并畫(huà)出示意圖 圖中應(yīng)注明力 速度 加速度的符號(hào)和方向 對(duì)每一個(gè)力都明確施力物體和受力物體 以免分析力時(shí)有所遺漏或無(wú)中生有 3 應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解 通常先用表示物理量的符號(hào)運(yùn)算 解出所求物理量的表達(dá)式 然后將已知物理量的數(shù)值及單位代入 通過(guò)運(yùn)算求結(jié)果 變式訓(xùn)練 2013 德州模擬 質(zhì)量m 10kg的物體 在f 40n的水平向左的力的作用下 沿水平桌面從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng) 物體運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的滑動(dòng)摩擦力f 30n 在開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后的第5s末撤去水平力f 求物體從開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到最后停止總共發(fā)生的位移 保留三位有效數(shù)字 解析 加速過(guò)程由牛頓第二定律得 f f ma1解得 a1 1m s25s末的速度 vt a1t 5m s5s內(nèi)的位移 s1 a1t2 12 5m減速過(guò)程由牛頓第二定律得 f ma2解得 a2 3m s2減速位移 s2 4 2m總位移 s s1 s2 16 7m答案 16 7m 典例透析 如圖所示 一個(gè)質(zhì)量為m 0 2kg的小球用細(xì)繩吊在傾角為 53 的光滑斜面上 當(dāng)斜面靜止時(shí) 繩與斜面平行 當(dāng)斜面以10m s2的加速度向右做加速運(yùn)動(dòng)時(shí) 求繩子的拉力及斜面對(duì)小球的彈力大小 備選例題 規(guī)范解答 小球剛要離開(kāi)斜面時(shí) 受力如圖所示 由牛頓第二定律得 解得 a0 7 5m s2因?yàn)閍 10m s2 7 5m s2 所以小球離開(kāi)斜面向右做加速運(yùn)動(dòng) 則fn 0答案 2 83n0 相對(duì)運(yùn)動(dòng)中的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 典例 14分 水平傳送帶被廣泛地應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)和火車站 如圖所示為一水平傳送帶裝置示意圖 緊繃的傳送帶ab 始終保持恒定的速率v 1m s運(yùn)行 一質(zhì)量為m 4kg的行李 無(wú)初速度地放在a處 傳送帶對(duì)行李的滑動(dòng)摩擦力使行李 開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運(yùn)動(dòng) 設(shè)行李與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 1 a b間的距離l 2m g取10m s2 1 求行李剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)所受 滑動(dòng)摩擦力的大小與加速度的大小 2 求行李做 勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 3 如果提高傳送帶的運(yùn)行速率 行李就能被較快地傳送到b處 求行李從a處傳送到b處的 最短時(shí)間和傳送帶對(duì)應(yīng)的最小運(yùn)行速率 審題 抓住信息 快速推斷 答題 規(guī)范解題 步步得分 1 行李剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí) 受力如圖所示 滑動(dòng)摩擦力 f mg 4n 2分 由牛頓第二定律得 f ma 2分 解得 a 1m s2 1分 2 行李達(dá)到與傳送帶相同速率后不再加速 則 v at 2分 解得t 1s 1分 3 行李始終勻加速運(yùn)行時(shí)間最短 且加速度仍為a 1m s2 當(dāng)行李到達(dá)右端時(shí) 有 vmin2 2al 2分 解得 vmin 2m s 1分 故傳送帶的最小運(yùn)行速率為2m s 1分 行李運(yùn)行的最短時(shí)間 tmin 2s 2分 答案 1 4n1m s2 2 1s 3 2s2m s 雙基題組 1 2013 樂(lè)山模擬 如圖所示 不計(jì)繩的質(zhì)量及繩與滑輪的摩擦 物體a的質(zhì)量為m 水平面光滑 當(dāng)在繩端b施以f 50n的豎直向下的拉力作用時(shí) 物體a的加速度為a1 當(dāng)在b端掛一質(zhì)量為m 5kg的物體時(shí) 物體a的加速度為a2 則a1與a2的關(guān)系是 g取10m s2 a a1 a2b a1 a2c a1 a2d 無(wú)法判斷 解析 選c 當(dāng)在繩b端施力f時(shí) 對(duì)a由牛頓第二定律得f ma1 解得a1 當(dāng)在繩b端掛質(zhì)量為m的物體時(shí) 對(duì)整體由牛頓第二定律得mg m m a2 解得a2 故a1 a2 c正確 2 2013 蕪湖模擬 如圖所示 光滑水平面上 a b兩物體用輕彈簧連接在一起 a b的質(zhì)量分別為m1 m2 在拉力f作用下 a b共同做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 加速度大小為a 某時(shí)刻突然撤去拉力f 此瞬時(shí)a和b的加速度大小為a1和a2 則 解析 選d 撤去拉力f前 設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k 形變量為x 對(duì)a由牛頓第二定律得kx m1a 撤去拉力f后 彈簧的形變量保持不變 對(duì)a由牛頓第二定律得kx m1a1 對(duì)b由牛頓第二定律得kx m2a2 解得a1 a a2 故選項(xiàng)d正確 3 2013 山師附中模擬 如圖所示 質(zhì)量m 2kg的物體靜止于水平地面的a處 a b間距l(xiāng) 20m 用大小為30n 沿水平方向的外力拉此物體 經(jīng)t0 2s拉至b處 取g 10m s2 1 求物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 該外力作用一段時(shí)間后撤去 使物體從a處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)并能到達(dá)b處 求該力作用的最短時(shí)間t 解析 1 物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 則 l at02解得 a 10m s2由牛頓第二定律得 f mg ma解得 0 5 2 力f作用時(shí) a1 a 撤去f時(shí) 加速度a2 g 則有 l a1t12 a2t22v a1t1 a2t2聯(lián)立以上各式 解得 答案 1 0 5 2 高考題組 4 2012 安徽高考 如圖所示 放在固定斜面上的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑 若在物塊上再施加一個(gè)豎直向下