2025高考物理總復(fù)習(xí)牛頓第二定律的基本應(yīng)用

第2講牛頓第二定律的基本應(yīng)用高考總復(fù)習(xí)2025考點(diǎn)一動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題強(qiáng)基礎(chǔ)?固本增分1.兩類動(dòng)力學(xué)問題

關(guān)鍵都是受力分析和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)第一類:已知受力情況求物體的運(yùn)動(dòng)情況。第二類:已知運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力情況。2.解決兩類基本問題的方法

求加速度以

為“橋梁”,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解,具體邏輯關(guān)系如圖所示。

加速度√√×研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破1.動(dòng)力學(xué)兩類基本問題的解題步驟

2.等時(shí)圓模型(1)質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到圓環(huán)的最低點(diǎn)所用時(shí)間相等,如圖甲所示。(2)質(zhì)點(diǎn)從豎直圓環(huán)上最高點(diǎn)沿不同的光滑弦由靜止開始滑到下端所用時(shí)間相等,如圖乙所示。(3)兩個(gè)豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過切點(diǎn),質(zhì)點(diǎn)沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到下端所用時(shí)間相等,如圖丙所示?？枷蛞?/p>

已知受力情況求運(yùn)動(dòng)情況典題1

四旋翼無人機(jī)是一種能夠垂直起降的小型遙控飛行器,目前得到越來越廣泛的應(yīng)用。一架質(zhì)量m=2kg的無人機(jī),其動(dòng)力系統(tǒng)所能提供的最大升力F=36N,運(yùn)動(dòng)過程中所受空氣阻力大小恒為Ff=4N。g取10m/s2。(1)無人機(jī)在地面上從靜止開始,以最大升力豎直向上起飛。求在t=5s時(shí)離地面的高度h。(2)當(dāng)無人機(jī)懸停在距離地面高度H=100m處時(shí),由于動(dòng)力設(shè)備故障,無人機(jī)突然失去升力而墜落。求無人機(jī)墜落到地面時(shí)速度v的大小。答案

(1)75m

(2)40m/s解析

(1)設(shè)無人機(jī)上升時(shí)加速度為a,由牛頓第二定律得F-mg-Ff=ma解得a=6

m/s2由h=at2解得h=75

m。(2)設(shè)無人機(jī)墜落過程中加速度為a1,由牛頓第二定律得mg-Ff=ma1解得a1=8

m/s2由v2=2a1H解得v=40

m/s?！镆活}多變

若在典題1無人機(jī)墜落過程中,由于遙控設(shè)備的干預(yù),動(dòng)力設(shè)備重新啟動(dòng)提供向上的最大升力。為使無人機(jī)著地時(shí)速度為零,求無人機(jī)從開始下落到恢復(fù)升力的最長(zhǎng)時(shí)間t1。解析

設(shè)無人機(jī)恢復(fù)升力后向下減速時(shí)加速度為a2,由牛頓第二定律得F-mg+Ff=ma2,解得a2=10

m/s2名師點(diǎn)撥

(1)把握“兩個(gè)分析”“一個(gè)橋梁”(2)找到不同過程之間的“聯(lián)系”,如第一個(gè)過程的末速度就是下一個(gè)過程的初速度,若過程較為復(fù)雜,可畫位置示意圖確定位移之間的聯(lián)系?？枷蚨?/p>

已知運(yùn)動(dòng)情況求受力情況典題2(多選)古代勞動(dòng)人民常用夯錘(如圖甲所示)將地砸實(shí),打夯時(shí)四個(gè)勞動(dòng)者每人分別握住夯錘的一個(gè)把手,一個(gè)人喊號(hào),號(hào)聲一響,四人同時(shí)用力將地上質(zhì)量為90kg的夯錘豎直向上提起;號(hào)音一落,四人同時(shí)松手,夯錘落下將地面砸實(shí)。以豎直向上為正方向,若某次打夯過程松手前夯錘運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示。不計(jì)空氣阻力,g取10m/s2,下列說法正確的是(

)A.松手后,夯錘立刻做自由落體運(yùn)動(dòng)B.夯錘離地的最大高度為0.45mC.夯錘上升過程所用的時(shí)間為0.45sD.松手前,夯錘所受合外力的大小為300NBD考向三

等時(shí)圓模型典題3(多選)如圖所示,Oa、Ob和ad是豎直平面內(nèi)三根固定的光滑細(xì)桿,O、a、b、c、d位于同一圓周上,c為圓周的最高點(diǎn),a為最低點(diǎn),O'為圓心。每根桿上都套著一個(gè)小滑環(huán)(未畫出),兩個(gè)滑環(huán)從O點(diǎn)無初速度釋放,一個(gè)滑環(huán)從d點(diǎn)無初速度釋放,用t1、t2、t3分別表示滑環(huán)沿Oa、Ob、da到達(dá)a、b所用的時(shí)間。下列關(guān)系正確的是(

)A.t1=t2

B.t2>t3

C.t1<t2

D.t1=t3BCD解析

設(shè)想還有一根光滑固定細(xì)桿ca,則ca、Oa、da三細(xì)桿交于圓的最低點(diǎn)a,三桿頂點(diǎn)均在圓周上,根據(jù)等時(shí)圓模型可知,由c、O、d無初速度釋放的小滑環(huán)到達(dá)a點(diǎn)的時(shí)間相等,即tca=t1=t3;由c→a和由O→b滑動(dòng)的小滑環(huán),滑行位移大小相同,初速度均為零,但加速度aca>aOb,由x=at2可知,t2>tca,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B、C、D項(xiàng)正確。反思提升

考點(diǎn)二超重與失重問題大于向上減速下降小于向下減速上升向下×√×提示

電梯啟動(dòng)瞬間加速度方向向上,人受到的合力方向向上,所以人受到的支持力大于其所受重力;電梯勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí),人受到的合力為零,所以人受到的支持力等于其所受重力。研考點(diǎn)?精準(zhǔn)突破判斷超重和失重的方法

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(shí),物體處于超重狀態(tài);小于重力時(shí),物體處于失重狀態(tài);等于零時(shí),物體處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí),物體處于超重狀態(tài);具有向下的加速度時(shí),物體處于失重狀態(tài);向下的加速度等于重力加速度時(shí),物體處于完全失重狀態(tài)從速度變化的角度判斷①物體向上加速或向下減速時(shí),處于超重狀態(tài)②物體向下加速或向上減速時(shí),處于失重狀態(tài)考向一

超重、失重的理解典題4(2024山東濟(jì)南模擬)圖甲是某同學(xué)站在接有力傳感器的板上做下蹲、起跳動(dòng)作的示意圖,圖中的O點(diǎn)表示他的重心。圖乙是傳感器所受壓力隨時(shí)間變化的圖像,圖像上a、b兩點(diǎn)的縱坐標(biāo)分別為900N和300N,重力加速度g取10m/s2,不計(jì)空氣阻力。根據(jù)圖像分析可知(

)A.該同學(xué)的重力可由b點(diǎn)讀出,為300NB.該同學(xué)在b到c的過程中先處于超重狀態(tài)再處于失重狀態(tài)C.該同學(xué)在雙腳與板不接觸的過程中處于完全失重狀態(tài)D.該同學(xué)在b點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的加速度大于在c點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的加速度答案

C

解析

開始時(shí)該同學(xué)處于平衡狀態(tài),對(duì)傳感器的壓力為900

N,該同學(xué)的重力也為900

N,A錯(cuò)誤;b到c過程中,該同學(xué)對(duì)板的壓力先小于他的重力,后大于他的重力,則該同學(xué)先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài),B錯(cuò)誤;離開板后該同學(xué)只受重力的作用,處于完全失重狀態(tài),C正確;b點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻彈力與重力的差值要小于c點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻彈力與重力的差值,則該同學(xué)在b點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的加速度要小于在c點(diǎn)對(duì)應(yīng)時(shí)刻的加速度,D錯(cuò)誤?？枷蚨?/p>

超重、失重的計(jì)算典題5

某同學(xué)抱著箱子做蹲起運(yùn)動(dòng)研究超重和失重現(xiàn)象,在箱內(nèi)的頂部和底部均安裝有壓力傳感器。如圖所示,兩質(zhì)量均為2kg的物塊用輕彈簧連接分別抵住傳感器。當(dāng)該同學(xué)抱著箱子靜止時(shí),頂部的壓力傳感器示數(shù)F1=10N。重力加速度g取10m/s2。不計(jì)空氣阻力,則(

)A.箱子靜止時(shí),底部壓力傳感器示數(shù)F2=30NB.當(dāng)F1=5N時(shí),箱子處于失重狀態(tài),人可能抱著箱子下蹲C.當(dāng)F1=15N時(shí),箱子處于超重狀態(tài),人可能抱著箱子向上站起D.若箱子保持豎直從高處自由釋放,運(yùn)動(dòng)中兩個(gè)壓力傳感器的示數(shù)均為30ND解析

當(dāng)箱子靜止時(shí),對(duì)兩物塊和彈簧組成的系統(tǒng)受力分析可知2mg+F1=F2,得下面壓力傳感器顯示示數(shù)F2=50

N,A錯(cuò)誤;對(duì)上面物體有mg+F1=F彈,得F彈=30

N,當(dāng)F1=5

N時(shí),對(duì)上面物體有mg+F1<F彈,所以加速度方向向上,箱子處于超重狀態(tài),B錯(cuò)誤;當(dāng)F1=15

N時(shí),mg+F1>F彈,加速度方向向下,箱子處于失重狀態(tài),C錯(cuò)誤;當(dāng)箱子自由下落時(shí)處于完全失重狀態(tài),兩個(gè)物體所受合力均為mg,則應(yīng)有F彈=F1=F2,彈簧長(zhǎng)度沒變,所以兩個(gè)壓力傳感器的示數(shù)均為30

N,D正確。考點(diǎn)三動(dòng)力學(xué)的圖像問題動(dòng)力學(xué)圖像

體現(xiàn)數(shù)形結(jié)合的思想1.動(dòng)力學(xué)圖像反映了兩個(gè)變量之間的函數(shù)關(guān)系,必要時(shí)需要根據(jù)物理規(guī)律進(jìn)行推導(dǎo),得到函數(shù)關(guān)系后結(jié)合圖線的斜率、截距、面積、交點(diǎn)坐標(biāo)、拐點(diǎn)的物理意義對(duì)圖像及運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行分析。2.常見的動(dòng)力學(xué)圖像及問題類型3.動(dòng)力學(xué)圖像問題的解題策略(1)問題實(shí)質(zhì)是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系,解題的關(guān)鍵在于弄清圖像斜率、截距、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、面積的物理意義。(2)應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖像對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程式,進(jìn)而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系,以便對(duì)有關(guān)物理問題作出準(zhǔn)確判斷?？枷蛞?/p>

由動(dòng)力學(xué)圖像分析有關(guān)問題典題6(2024浙江金華聯(lián)考)煙花彈從豎直的炮筒中被推出,升至最高點(diǎn)后爆炸。上升的過程由于空氣阻力的影響,v-t圖像如圖所示,從推出到最高點(diǎn)所用的時(shí)間為t,上升的最大高度為H,圖線上C點(diǎn)的切線與AB平行,t0、vC為已知量,且煙花彈t0時(shí)間內(nèi)上升的高度為h,則下列說法正確的是(

)A.煙花彈上升至最高點(diǎn)時(shí),加速度大小為零B.煙花彈上升至最高點(diǎn)過程中,空氣阻力大小不變C.煙花彈剛從炮筒被推出的速度v滿足

<HD.煙花彈剛從炮筒被推出的速度v滿足D解析

煙花彈上升至最高點(diǎn)時(shí),受重力作用,加速度為g,A錯(cuò)誤;v-t圖像的斜率代表加速度,由圖可知加速度逐漸減小,根據(jù)牛頓第二定律有mg+Ff=ma,可知空氣阻力逐漸減小,B錯(cuò)誤;若煙花彈做勻變速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)位移為H',由圖面積可知H<H',結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知

>H,C錯(cuò)誤;同C項(xiàng)分析,煙花彈上升到速度為vC時(shí),若煙花彈做勻變速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)位移為h',由圖面積可知h'>h,結(jié)合勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律可知

,D正確?？枷蚨?/p>

由已知條件確定某有關(guān)圖像典題7(2023山東濟(jì)南一模)如圖所示,豎直輕彈簧一端與地面相連,另一端與物塊相連,物塊處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)對(duì)物塊施加一個(gè)豎直向上的拉力F,使物塊向上做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),此過程中彈簧的形變量始終在彈性限度內(nèi)