創(chuàng)新設(shè)計2018版高考物理大一輪復習第三章牛頓運動定律基次2牛頓第二定律兩類動力學問題課件

1、基礎(chǔ)課2　牛頓第二定律　兩類動力學問題,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。,

2、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(guān)系推導出來的其他物理量的單位。,基本單位,導出單位,基本物理量,質(zhì)量,長度,時間

3、,kg,m,s,基本單位,知識點二、兩類動力學問題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___________。,運動情況,受力情況,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(guān)系如圖：,加速度,牛頓第二定律,[思考判斷](1)牛頓第二定律表達式F＝ma在任何情況下都適用。(　　)(2

4、)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。(　　)(3)物體由于做加速運動，所以才受合外力作用。(　　)(4)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)。(　　)(5)物體所受合外力減小，加速度一定減小，而速度不一定減小。(　　),(6)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。(　　)(7)運動物體的加速度可根據(jù)運動速度、位移、時間等信息求解，所

5、以加速度由運動情況決定。(　　)答案　(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√　(7)×,對牛頓第二定律的理解,1．牛頓第二定律的“五個性質(zhì)”,1．[對牛頓第二定律的理解]由牛頓第二定律F＝ma可知，無論怎樣小的力都可能使物體產(chǎn)生加速度，可是當用很小的力去推很重的桌子時，卻推不動，這是因為(　　)A．牛頓第二定律不適用于靜止的物體B．桌子加速度很小，速度增量也很小，眼睛觀察不到

6、C．推力小于桌子所受到的靜摩擦力，加速度為負值D．桌子所受的合力為零，加速度為零答案　D,2．[速度、加速度、合外力之間的關(guān)系](多選)下列關(guān)于速度、加速度、合外力之間的關(guān)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

7、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對。答案　CD,3．[應(yīng)用牛頓第二定律定性分析]如圖1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1,A．物體從A到O先加速后減速B．物體從A到O做

8、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，速度達到最大。此后，隨著物體繼續(xù)向右運動

9、，彈力繼續(xù)減小，阻力大于彈力，合力方向變?yōu)橄蜃蟆Ｖ罯點時彈力減為零，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,牛頓第二定律的瞬時性,【典例】　(2016·安徽合肥一中二模)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2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

10、球A、B的加速度分別用a1和a2表示，則(　　),圖2,A．a(chǎn)1＝g，a2＝gB．a(chǎn)1＝0，a2＝2gC．a(chǎn)1＝g，a2＝0D．a(chǎn)1＝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3所示，則典例選項中正確的是(　　),圖3,解析　剪斷輕繩OA后

11、，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,【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θ＝30°的光滑斜面上，如圖4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4,解析　細線被燒斷的瞬間，小球B的受力情況不變，加速度為零。燒斷前，分析整體受力

12、可知線的拉力為T＝2mgsin θ，燒斷瞬間，A受的合力沿斜面向下，大小為2mgsin θ，所以A球的瞬時加速度為aA＝2gsin 30°＝g，故選項B正確。答案　B,,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”：①明確繩或線類、彈簧或橡皮條類模型的特點。②分析瞬時前、后的受力情況和運動狀態(tài)。(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

13、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。,方法技巧,1．[靜態(tài)瞬時問題]如圖5所示，A、B兩球質(zhì)量相等，光滑斜面的傾角為θ，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5,A．兩圖中兩球加速度均為gsin θB．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

14、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 θ，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 θ，加速度為2gsin θ；圖乙中桿的彈力突變?yōu)榱悖珹、B球所受合力均為mgsin θ，加速度均為gsin θ，可知只有D正確。答案　D,2．[動態(tài)瞬時問題](2017·蕪湖模擬)如圖6所示，光滑水平面上，A、B兩物體用輕彈簧連接在一

15、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動，加速度大小為a，某時刻突然撤去拉力F，此瞬時A和B的加速度大小為a1和a2，則(　　),,圖6,答案　D,動力學兩類基本問題,1．解決兩類動力學基本問題應(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．解決動力學基本問題時對力的處理方法(1)合成法：在物體受力個數(shù)

16、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”。,【典例】　(12分)如圖7所示為四旋翼無人機，它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＝2 kg的無人機，其動力系統(tǒng)所能提供的最大升力F＝36 N，運動過程中所受空氣阻力大小恒為f＝4 N。g取10 m/s2。,,圖7,(1)無人機在地面上從靜止開始，以最大升力豎直向上起飛。

17、求在t＝5 s時離地面的高度h；(2)當無人機懸停在距離地面高度H＝100 m處，由于動力設(shè)備故障，無人機突然失去升力而墜落。求無人機墜落地面時的速度v。規(guī)范解答　(1)設(shè)無人機上升時加速度為a，由牛頓第二定律，有F－mg－f＝ma(2分)解得a＝6 m/s2(2分),答案　(1)75 m　(2)40 m/s,【拓展延伸】在【典例】中在無人機墜落過程中，在遙控設(shè)備的干預下，動力設(shè)備重新啟動提供向上最大升力。為保證安全著地，求

18、飛行器從開始下落到恢復升力的最長時間t1。,,兩類動力學問題的解題步驟,方法技巧,1．[已知受力分析運動](12分)為了減少汽車剎車失靈造成的危害，如圖8所示為高速路上在下坡路段設(shè)置的可視為斜面的緊急避險車道。一輛貨車在傾角θ＝30°的連續(xù)長直下坡高速路上，以v0＝7 m/s的速度在剎車狀態(tài)下勻速行駛(在此過程及后面過程中，可認為發(fā)動機不提供牽引力)，突然汽車剎車失靈，開始加速運動，此時汽車所受到的摩擦力和空氣阻力共為車重的0

19、.2。在加速前進了x0＝96 m后，貨車沖上了平滑連接的傾角α＝37°的避險車道，已知貨車在該避險車道上所受到的摩擦力和空氣阻力共為車重的0.65。貨車的各個運動過程均可視為直線運動，取sin 53°＝0.8，g＝10 m/s2。求：,(1)貨車剛沖上避險車道時的速度大小v；(2)貨車在避險車道上行駛的最大距離x。,,圖8,答案　(1)25 m/s　(2)25 m,2．[已知運動分析受力](14分)一質(zhì)量為m＝2

20、kg的滑塊能在傾角為θ＝30°的足夠長的斜面上以a＝2.5 m/s2勻加速下滑。如圖9所示，若用一水平向右的恒力F作用于滑塊，使之由靜止開始在t＝2 s內(nèi)沿斜面運動，其位移x＝4 m。g取10 m/s2。求：,,(1)滑塊和斜面之間的動摩擦因數(shù)μ；(2)恒力F的大小。,圖9,等時圓模型及應(yīng)用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

21、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,,圖10,答案　B,,圖11,A．在同一水平線上 B．在同一豎直線上C．在同一拋物線上 D．在同一圓周上,答案　D,1．(2016·全國卷Ⅱ，19)(多選)兩實心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量。兩球在空氣中由靜止

22、下落，假設(shè)它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關(guān)。若它們下落相同的距離，則(　　)A．甲球用的時間比乙球長B．甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C．甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功,答案　BD,2．(2015·海南單科，8)(多選)如圖12所示，物塊a、b和c的質(zhì)量相同，a和b、b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連，通過系在a上的細線懸掛于固

23、定點O，整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)?，F(xiàn)將細線剪斷，將物塊a的加速度的大小記為a1，S1和S2相對于原長的伸長量分別記為Δl1和Δl2，重力加速度大小為g。在剪斷的瞬間(　　),圖12,答案　AC,3．在遙控直升機下面用輕繩懸掛質(zhì)量為m的攝像機可以拍攝學生在操場上的跑操情況。開始時遙控直升機懸停在C點正上方。若遙控直升機從C點正上方運動到D點正上方經(jīng)歷的時間為t，已知C、D之間距離為L，直升機的質(zhì)量為M，直升機的運動視作水平方向的勻加速直線運動

24、。在拍攝過程中懸掛攝像機的輕繩與豎直方向的夾角始終為β，重力加速度為g，假設(shè)空氣對攝像機的作用力始終水平，則(　　),,圖13,答案　D,4．(2016·陜西西郊中學模擬)如圖14所示，水平平臺ab長為20 m，平臺b端與長度未知的特殊材料制成的斜面bc連接，斜面傾角為30°。在平臺a端放上質(zhì)量為5 kg的物塊，并給物塊施加與水平方向成37°角的大小為50 N的推力后，物塊由靜止開始運動。已知物塊與平臺間的

25、動摩擦因數(shù)為0.4，重力加速度g取10 m/s2，sin 37°＝0.6。,,圖14,(1)求物塊由a運動到b所用的時間；(2)若物塊從a端運動到P點時撤掉推力，則物塊剛好能從斜面b端開始下滑，則a、P間的距離為多少？(物塊在b端無能量損失)(3)若物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)μbc＝0.277＋0.03Lb，式中Lb為物塊在斜面上所處的位置離b端的距離，在(2)中的情況下，物塊沿斜面滑到什么位置時速度最大？,(3)物塊沿斜面