（全国通用版）2019版高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 3.2 牛顿第二定律 两类动力学问题课件.ppt

第2讲牛顿第二定律两类动力学问题,【知识导图】,作用力,质量,作用力,惯性,F=ma,宏观,低速,运动情况,受力情况,基本单位,导出单位,质量,时间,长度,基本量,【微点拨】1.a的定义式与决定式:(1)定义式:a=,a与v、t无必然关系。(2)决定式:a=,aF、a。,2.解决动力学问题的关键:(1)两类分析:物体的受力分析和物体的运动过程分析。(2)一个桥梁:物体的加速度是联系运动和力的桥梁。,【慧眼纠错】(1)牛顿第二定律的表达式F=ma在任何情况都适用。纠错:_(2)物体所受的合外力越大,其加速度一定越大。纠错:_,牛顿第二定律的表达式F=ma适用于惯性参考系,中宏观物体低速运动的情景。,由于不知道物体质量是否变化,物体所受合外,力越大,加速度不一定越大。,(3)物体由于做加速运动,所以才受合外力作用。纠错:_(4)物体所受的合外力减小,速度一定减小。纠错:_,物体由于受合外力,才产生加速度。,速度大小与合外力大小无必然关系。,(5)a的方向由F的方向和速度方向共同决定。纠错:_(6)kg、m、s都是基本物理量。纠错:_,a的方向由F的方向决定,与速度方向无关。,kg、m、s都是基本单位。,(7)物体先受合力作用,然后产生加速度。纠错:_,物体受合力作用,同时产生加速度。,考点1对牛顿第二定律的理解【典题探究】【典例1】(多选)(2018商丘模拟)关于速度、加速度、合力的关系,下列说法正确的是()导学号04450057,A.原来静止在光滑水平面上的物体,受到水平推力的瞬间,物体立刻获得加速度B.加速度的方向与合力的方向总是一致的,但与速度的方向可能相同,也可能不同C.在初速度为0的匀加速直线运动中,速度、加速度与合力的方向总是一致的D.合力变小,物体的速度一定变小,【解析】选A、B、C。加速度与力同时产生、同时消失、同时变化,选项A正确;加速度的方向由合力方向决定,但与速度方向无关,选项B正确;在初速度为0的匀加速直线运动中,合力方向决定加速度方向,加速度方向决定末速度方向,选项C正确;合力变小,物体的加速度一定变小,但速度不一定变小,选项D错误。,【通关秘籍】1.牛顿第二定律的五个特点:,2.动力学中的三个决定关系:(1)力与物体的质量决定加速度。(2)加速度与时间决定速度变化量。(3)速度方向与加速度方向(或合力方向)决定物体的运动性质。速度与加速度(或合力)同向时,物体加速运动。速度与加速度(或合力)反向时,物体减速运动。,【考点冲关】1.(多选)(2018济南模拟)关于速度、加速度、合外力之间的关系,正确的是()A.物体的速度越大,则加速度越大,所受的合外力也越大B.物体的速度为零,则加速度为零,所受的合外力也为零,C.物体的速度为零,但加速度可能很大,所受的合外力也可能很大D.物体的速度很大,但加速度可能为零,所受的合外力也可能为零,【解析】选C、D。物体的速度大小和加速度大小没有必然联系,一个很大,另一个可以很小,甚至为零。但物体所受合外力的大小决定加速度的大小,同一物体所受合外力很大,加速度一定很大,故选项C、D正确。,2.根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是()A.物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B.物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度,C.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比,【解析】选D。根据牛顿第二定律a=可知,物体的加速度与速度无关,选项A错误;即使合力很小,也能使物体产生加速度,选项B错误;物体加速度的大小与物体所受的合力成正比,选项C错误;力和加速度为矢量,物体的加速度与质量成反比,选项D正确。,【加固训练】(多选)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是()A.物体的质量跟外力成正比,跟加速度成反比B.加速度的方向一定与合外力的方向一致C.物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比D.由于加速度跟合外力成正比,整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加速度的2倍,【解析】选B、C。物体的质量是物体所含物质的多少,与外力无关,故A项错误;整块砖的重力是半块砖重力的二倍,但是前者质量也是后者质量的二倍,所以D项错误;由牛顿第二定律可知,B、C项正确。,考点2动力学的两类基本问题【典题探究】【典例2】(多选)(2016全国卷)两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它们下落相同的距离,则导学号04450058(),A.甲球用的时间比乙球长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,【题眼直击】(1)由同一种材料制成_。(2)受到的阻力与球的半径成正比_。,两球的密度相等,Ff=kr,【解析】选B、D。设小球的密度为,其质量m=,设阻力与球的半径的比值为k,根据牛顿第二定律得:由此可见,由m甲m乙,甲=乙,r甲r乙可知a甲a乙,选项C错误;由于两球由静止下落,两小球下落相同的距离则由x=,t甲F2D.F1=F3,【解题探究】(1)物体运动过程中,受哪些力的作用?提示:受到重力,斜面对它的支持力,斜面对它的摩擦力和拉力F四个力的作用。,(2)物体在三个阶段的加速度的大小、方向如何?提示:在05s内,加速度a1=0.2m/s2,方向沿斜面向下;在510s内,加速度a2=0;在1015s内,加速度a3=0.2m/s2,方向沿斜面向上。,【解析】选A。对物体的受力分析如图所示。根据v-t图象可以知道,在05s内加速度为a1=0.2m/s2,方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律:mgsin-f-F1=ma1,则:F1=mgsin-f-0.2m;在510s内,加速度a2=0,根据牛顿第二定律:mgsin-f-F2=ma2,则:F2=mgsin-f;在1015s内,加速度为a3=-0.2m/s2,方向沿斜面向上,根据牛顿第二定律:f+F3-mgsin=ma3,则:F3=mgsin-f+0.2m。故可以得到:F3F2F1,故选项A正确。,【迁移训练】,迁移1:a-T图象问题(多选)如图甲所示,某人正通过定滑轮将质量为m的货物提升到高处。滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a与绳子对货物竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示。由图可以判断(),A.图线与纵轴的交点M的值aM=-gB.图线与横轴的交点N的值TN=mgC.图线的斜率等于物体的质量mD.图线的斜率等于物体质量的倒数,【解析】选A、B、D。对货物受力分析,受重力mg和拉力T,根据牛顿第二定律,有T-mg=ma,得a=-g,当T=0时,a=-g,即图线与纵轴的交点M的值aM=-g,选项A正确;当a=0时,T=mg,故图线与横轴的交点N的值TN=mg,选项B正确;图线的斜率表示质量的倒数,选项C错误、D正确。,迁移2:v-t图象问题(多选)(2018定州模拟)某同学在地面上从玩具枪中竖直向上射出初速度为v0的塑料小球,若小球运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比,小球运动的速率随时间变化的规律如图所示,t1时刻到达,最高点,再落回地面,落地速率为v1,下列说法中正确的是()导学号04450060A.小球上升过程中的平均速度大于B.小球下降过程中的平均速度大于,C.小球射出时的加速度值最大,到达最高点的加速度值为0D.小球的加速度在上升过程中逐渐减小,在下降过程中也逐渐减小,【解析】选B、D。上升过程若是匀减速直线运动,其平均速度为,而从图中可以看出其面积小于匀减速直线运动的面积,即小球实际上升的位移小于做匀减速上升的位移,而平均速度等于位移与时间之比,故其平均速度小于匀减速运动的平均速度,即小于,选项A错误。同理,可知小球下降过程中的平均速度大于匀加速,下降的平均速度,即大于,选项B正确。小球抛出时,根据牛顿第二定律得:mg+kv=ma,此时速率最大,可知此时的加速度最大,到最高点时,v=0,加速度a=g,不是0,选项C错误。上升过程有:mg+kv=ma,v减小,a减小;下降过程有:mg-kv=ma,v增大,a减小,选项D正确。,迁移3:F-t图象问题质量为2kg的物体静止在足够大的水平面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.3,最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间t的变化规律如图所示。重力加速度g取10m/s2,则物体在t=0到t=10s这段时间内的位移大小为(),A.6mB.18mC.30mD.24m,【解析】选C。物体所受的最大静摩擦力f=mg=6N。在02s内,拉力小于摩擦力,物体不动;在24s内,物体做匀加速直线运动,a1=m/s2=3m/s2,则位移x1=34m=6m;,在46s内,物体做匀减速直线运动,加速度大小a2=g=3m/s2,初速度v0=a1t1=6m/s,则位移x2=v0t2-=12m-34m=6m;物体的末速度v1=v0-a2t2=6m/s-32m/s=0在68s内,物体做匀加速直线运动,匀加速直线运动位移x3=6m,末速度v2=6m/s。,在810s内,物体做匀速直线运动,位移x4=v2t4=12m。则010s内的位移x=6m+6m+6m+12m=30m,故C正确,A、B、D错误。,【通关秘籍】1.动力学图象问题的类型:(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图象,要求分析物体的运动情况。,(2)已知物体在一过程中的位移、速度、加速度随时间变化的图象,要求分析物体的受力情况。(3)已知物体在物理图象中的运动初始条件,分析物体位移、速度、加速度随时间的变化情况。,2.解决动力学图象问题的思路方法:(1)分清图象的类别。即横、纵轴所代表的物理量及其物理意义,分清图象所反映的物理过程,注意临界点。(2)明确图象中特殊点的物理意义。即图象与横、纵轴的交点,图线的转折点,两条图线的交点等。,(3)明确图象中的信息。把图象与题目的题意、情景相结合。再结合斜率、特殊点、面积等物理意义,确定图象中反馈出来的信息,这些信息往往是解题的突破口或关键点。,【加固训练】(多选)物体只在力F的作用下从静止开始