高中物理復(fù)習(xí)3-2第2講牛頓第二定律的應(yīng)用課件

第2講牛頓第二定律的應(yīng)用課

程

標(biāo)

準(zhǔn)通過實驗，探究物體運動的加速度與物體受力、質(zhì)量的關(guān)系．理解牛頓第二定律．素

養(yǎng)

目

標(biāo)科學(xué)思維：(1)掌握動力學(xué)兩類基本問題的求解方法．(2)會利用牛頓第二定律對超重、失重、瞬時加速度問題進行分析計算．考點一考點一用牛頓第二定律求解瞬時加速度

●———【必備知識·自主落實】———●1．兩種模型合外力與加速度具有因果關(guān)系，二者總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失，當(dāng)物體所受合外力發(fā)生變化時，加速度也隨著發(fā)生變化，而物體運動的速度________發(fā)生突變．不能2．解題思路

●———【關(guān)鍵能力·思維進階】———●例1[2024·江蘇揚州市質(zhì)檢]如圖甲、乙所示，細繩拴一個質(zhì)量為m的小球，小球分別用固定在墻上的輕質(zhì)鉸鏈桿和輕質(zhì)彈簧支撐，平衡時細繩與豎直方向的夾角均為53°，輕桿和輕彈簧均水平．已知重力加速度為g，sin53°＝0.8，cos53°＝0.6.

答案：C

例2[2024·四川師范大學(xué)附屬中學(xué)校考模擬]如圖所示，兩個質(zhì)量均為m的金屬小球拴在輕質(zhì)橡皮筋的兩端，橡皮筋的中點固定在紙盒底部的正中間．小球放在紙盒口邊上，現(xiàn)讓紙盒從一定高度自由下落，小球被橡皮筋拉回盒中并能發(fā)生碰撞．不計空氣阻力，則釋放的瞬間(

)A．橡皮筋的彈力為0B．小球加速度大小等于重力加速度gC．紙盒加速度大小小于重力加速度gD．橡皮筋對紙盒作用力大小等于2mg答案：D

例3如圖所示，吊籃A、物體B、物體C的質(zhì)量均為m，B和C分別固定在豎直彈簧兩端，彈簧的質(zhì)量不計，整個系統(tǒng)在輕繩懸掛下處于靜止?fàn)顟B(tài)．現(xiàn)將懸掛吊籃的輕繩剪斷，在輕繩剛斷的瞬間(

)A．物體B的加速度大小為gB．物體C與吊籃A間的彈力大小為0C．物體C的加速度大小為2gD．吊籃A的加速度大小為1.5g答案：D解析：在輕繩剛斷的瞬間，彈簧的彈力不變，則物體B受力情況不變，故物體B的加速度大小為零，選項A錯誤；將C和A看成一個整體，根據(jù)牛頓第二定律得F＋2mg＝2maAC，其中F＝mg，解得aAC＝aA＝aC＝1.5g；剪斷細線的瞬間，A受到重力和C對A的作用力，對A由牛頓第二定律得NAC＋mg＝maA，可得物體C與吊籃A間的彈力大小為NAC＝0.5mg，B、C錯誤，D正確．故選D.考點二考點二超重與失重問題

●———【必備知識·自主落實】———●1．實重和視重(1)實重：物體實際所受的重力，與物體的運動狀態(tài)________(選填“無關(guān)”或“相關(guān)”)．(2)視重：當(dāng)物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的示數(shù)稱為視重．無關(guān)2．超重、失重和完全失重的對比名稱超重失重完全失重現(xiàn)象視重_______實重視重________實重視重等于______產(chǎn)生條件物體的加速度________物體的加速度________物體豎直向下的加速度等于______對應(yīng)運動情境加速上升或減速下降加速下降或減速上升自由落體運動、豎直上拋運動、宇宙航行等原理F－mg＝maF＝________mg－F＝maF＝________mg－F＝mgF＝________大于小于0

向上向下g

mg＋mamg－ma0●———【關(guān)鍵能力·思維進階】———●考向1對超、失重現(xiàn)象的理解例4如圖所示，一蹦極愛好者正進行蹦極．從愛好者跳出高臺直至最后在空中靜止下來的整個運動過程中，下列說法正確的是(

)A．愛好者在加速下落過程中，其慣性增大B．愛好者離開高臺瞬間，其速度和加速度都為零C．愛好者第一次下落到最低點時，其處于超重狀態(tài)D．愛好者第一次從最低點向上運動的過程中，繩對愛好者的拉力大于重力，處于超重狀態(tài)答案：C解析：慣性的大小只與物體的質(zhì)量有關(guān)，質(zhì)量不變，慣性大小不變，故A錯誤；愛好者離開高臺瞬間，速度為零，加速度不為零，故B錯誤；愛好者第一次下落到最低點時，繩的拉力大于重力，具有向上的加速度，處于超重狀態(tài)，故C正確；愛好者第一次從最低點向上運動的過程中，繩的拉力先大于重力，加速度向上，人處于超重狀態(tài)；隨著人向上運動，繩的拉力逐漸減小，當(dāng)拉力等于重力時，人處于平衡狀態(tài)，速度達到最大；人繼續(xù)上升，繩的拉力小于重力，加速度向下，人處于失重狀態(tài)，故D錯誤．故選C.思維提升判斷超重和失重的方法(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，物體處于失重狀態(tài)；等于零時，物體處于完全失重狀態(tài)．(2)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的(分)加速度時，物體處于超重狀態(tài)；具有向下的(分)加速度時，物體處于失重狀態(tài)；向下的加速度等于重力加速度時，物體處于完全失重狀態(tài)．考向2超、失重現(xiàn)象的圖像問題例5

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示數(shù)隨時間變化的F-t圖像如圖所示，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：結(jié)合圖像分析可知，該同學(xué)的重力約為500N，①和②是下蹲過程，④和⑤是起立過程，即這個同學(xué)完成了一次下蹲與起立，選項A正確，選項B、C、D錯誤．[教你解決問題]讀圖考向3超、失重現(xiàn)象的分析和計算例6[2024·浙江杭州校聯(lián)考二模]神舟十四號又被稱為“最忙乘組”，在空間站工作期間迎接了問天、夢天、天舟五號和神舟十五號，它于12月4日返回祖國．返回時在穿越大氣層時對返回艙起主要減速作用的降落傘(主傘)面積達1200m2，質(zhì)量為120kg，由96根堅韌的傘繩均勻連接返回艙懸掛點和降落傘邊緣，降落傘邊緣為圓形，半徑為15m，設(shè)每一根傘繩長度為39m，返回艙(不含航天員)的質(zhì)量為2670kg，艙內(nèi)三個航天員的質(zhì)量每人平均為70kg.設(shè)某一段過程，返回艙受到的空氣阻力為返回艙總重力的0.05，中軸線(返回艙懸掛點與降落傘中心的連線)保持豎直，返回艙以0.5m/s2的加速度豎直向下減速．此過程的重力加速度可以近似?。篻＝10m/s2.對此以下分析正確的是(

)A．在迎接神舟十五號的時候，神舟十四號處于完全失重狀態(tài)，不受外力B．題中減速階段，傘繩對返回艙的合力大于返回艙的總重力C．題中減速階段，每根傘繩的拉力為325ND．題中減速階段，降落傘受到的空氣阻力為31500N答案：C

考點三考點三動力學(xué)兩類基本問題

●———【必備知識·自主落實】———●1．從受力確定運動情況如果已知物體的受力情況，可以由________________求出物體的加速度，再通過________的規(guī)律確定物體的運動情況．2．從運動情況確定受力如果已知物體的運動情況，根據(jù)________規(guī)律求出物體的加速度，結(jié)合受力分析，再根據(jù)________________求出力．牛頓第二定律運動學(xué)運動學(xué)牛頓第二定律

●———【關(guān)鍵能力·思維進階】———●1．動力學(xué)問題的解題思路2．解題關(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)兩個橋梁——加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；連接點的速度是聯(lián)系各物理過程的橋梁．

(1)求貨物在傾斜滑軌上滑行時加速度a1的大??；(2)求貨物在傾斜滑軌末端時速度v的大??；(3)若貨物滑離水平滑軌末端時的速度不超過2m/s，求水平滑軌的最短長度l2.答案：(1)2m/s2

(2)4m/s

(3)2.7m解析：(1)牛頓定律

mgsin24°－μmg

cos24°＝ma1a1＝2m/s2(2)勻加速

v2＝2a1l1v＝4m/s(3)勻減速

v′2－v2＝2a2l2a2＝－μgl2＝2.7m考向2已知物體運動分析物體受力情況例8[2024·九省聯(lián)考黑龍江、吉林卷]滑雪是我國東北地區(qū)冬季常見的體育運動，如圖(a)，在與水平面夾角θ＝14.5°的滑雪道上，質(zhì)量m＝60kg的滑雪者先采用兩滑雪板平行的滑雪姿勢(此時雪面對滑雪板的阻力可忽略)，由靜止開始沿直線勻加速下滑x1＝45m之后采取兩滑雪板間呈一定角度的滑雪姿勢，通過滑雪板推雪獲得阻力，勻減速繼續(xù)下滑x2＝15m后停止．已知sin14.5°＝0.25，sin37°＝0.6，取重力加速度g＝10m/s2，不計空氣阻力．(1)求減速過程中滑雪者加速度a的大?。淮鸢福?.5m/s2

(2)如圖(b)，若減速過程中兩滑雪板間的夾角α＝74°，滑雪板受到沿雪面且垂直于滑雪板邊緣的阻力均為F，求F的大?。鸢福?00N

例92023年1月17日，翔安大橋正式通車．如圖所示為大橋通往濱海東大道的引橋段的簡化模型，一輛質(zhì)量為1500kg的轎車以54km/h的初速度從A點進入輔道，沿下坡路段剎車做勻減速直線運動至B點時速度為36km/h，接著保持該速率通過水平圓弧BC路段，最后經(jīng)過CD路段進入濱海東大道．若輔道AB長為250m、與水平面夾角為θ，水平圓弧段BC的半徑為50m，重力加速度g取10m/s2，sinθ＝0.05，求：(1)轎車通過水平圓弧段BC時所需的向心力大小；答案：3000N

(2)轎車在AB路段行駛時的加速度大??；答案：0.25m/s2

(3)轎車在AB路段行駛時受到的總阻力大小(忽略發(fā)動機動力)．答案：1125N解析：由牛頓第二定律可得mgsinθ－f＝ma代入數(shù)據(jù)可得轎車在AB路段行駛時受到的總阻力大小f＝1500×10×0.05－1500×(－0.25)N＝1125N.

典例1如圖，將光滑長平板的下端置于鐵架臺水平底座上的擋板P處，上部架在橫桿上．橫桿的位置可在豎直桿上調(diào)節(jié)，使得平板與底座之間的夾角θ可變．將小物塊由平板與豎直桿交點Q處靜止釋放，物塊沿平板從Q點滑至P點所用的時間t與夾角θ的大小有關(guān)．若θ由30°逐漸增大至60°，物塊的下滑時間t將(

)A．逐漸增大B．逐漸減小C．先增大后減小D．先減小后增大答案：D

模型2等時圓模型——模型建構(gòu)(1)“等時圓”滿足條件

典例2傾角為θ的斜面固定在水平地面上，在與斜面共面的平面上方A點伸出三根光滑輕質(zhì)