高三物理一轮复习 第3章 第2讲 牛顿第二定律的应用（一）课件.ppt

浙江专用物理 第2讲牛顿第二定律的应用 一 两类动力学问题1 动力学的两类基本问题 1 已知受力情况求物体的 运动情况 2 已知运动情况求物体的 受力情况 2 解决两类基本问题的方法以 加速度为 桥梁 由 牛顿第二定律和 运动学公式列方程求解 具体逻辑关系如图 a 在0 1s内 拉力f不断增大b 在1 3s内 拉力f保持不变c 在3 4s内 拉力f不断增大d 在3 4s内 拉力f不断减小 1 如图甲所示 在粗糙的水平面上 物体a在水平向右的拉力f的作用下做直线运动 其v t图像如图乙中实线所示 下列判断中正确的是 答案bd由v t图像可知 在0 1s内 物体做匀加速直线运动 加速度恒定 由牛顿第二定律可知 合外力恒定 因此拉力恒定 a项错误 在1 3s内 物体做匀速直线运动 合外力为零 拉力大小始终等于摩擦力的大小 b项正确 在3 4s内 物体做的是变减速运动 加速度大小越来越大 摩擦力恒定 则由ff f ma可知 拉力f越来越小 c项错误 d项正确 2 如图所示 几个倾角不同的光滑斜面具有共同的底边ab 若物体由静止沿不同的倾角从顶端滑到底端 下面哪些说法是正确的 a 倾角为30 时所需时间最短b 倾角为45 时所需时间最短c 倾角为60 时所需时间最短d 所需时间均相等 答案b设沿一般斜面下滑 倾角为 斜面长为l 物体沿斜面做初速度为零 加速度为a gsin 的匀加速直线运动 滑到底端的时间为t 则有l gsin t2 l cos 联立解得t 所以当 45 时 t最小 故选b 3 一质点处于静止状态 现对该质点施加力f 力f随时间t按如图所示的正弦规律变化 力f的方向始终在同一直线上 在0 4s内 下列说法正确的是 a 第2s末 质点距离出发点最远b 第2s末 质点的动能最大c 第4s末 质点距离出发点最远d 第4s末 质点的动能最大 答案bc力f随图示的规律变化时 质点在前2s做加速度先增大后减小的加速运动 在2s末速度最大 2 4s内质点做加速度 反方向 先增大后减小的减速运动 在4s末速度为零 质点始终沿正方向运动 故b c正确 4 在水平地面上有一质量为10kg的物体 在水平拉力f的作用下由静止开始运动 10s后拉力大小减为f 4 方向不变 再经过20s停止运动 该物体的速度与时间的关系如图所示 g取10m s2 求 1 整个过程中物体的位移大小 2 物体与地面间的动摩擦因数 答案 1 150m 2 0 1解析 1 整个过程中物体的位移大小就等于图像与t轴所围成的三角形面积 即x 30 10m 150m 2 物体的运动分为两个过程 由题图可知 这两个过程加速度分别为a1 1m s2 a2 0 5m s2 作出这两个过程中物体的受力示意图分别如图所示 对于这两个过程 由牛顿第二定律得 f ff ma1 ff ma2 联立两式解得 ff 10n 由滑动摩擦力公式得 ff fn mg 解得 0 1 重难一牛顿第二定律在两类基本问题中的应用1 已知受力情况求运动情况加速度是联系力与运动的桥梁 这类问题的分析思路是 受力情况加速度运动情况2 已知运动情况求受力情况这类问题的分析思路是 运动情况加速度受力情况 典例1如图所示 质量m 10kg 倾角 30 的木楔静止于粗糙的水平地面上 已知木楔与地面间的动摩擦因数 0 02 有一质量m 1 0kg的物体由静止开始沿斜面下滑 至滑行路程x 1 4m时 其速度v 1 4m s 在这一过程中木楔始终保持静止 求地面对木楔的摩擦力的大小和方向 g取10m s2 对物体有 mgsin ff1 ma ff1 1 0 10 n 1 0 0 7n 4 3n 物体对木楔的压力f1 mgcos30 1 0 10 n 5n 设地面对木楔的摩擦力水平向左 则木楔受力情况如图所示 木楔始终静止 故所受合力为零 由水平方向合力为零有 ff2 ff1cos f1sin 又ff1 ff1 则ff2 5 n 4 3 n 0 35n 0 61 解析设物体下滑的加速度为a 则由v2 2ax解得a m s2 0 7m s2 n 方向水平向左 答案0 61n 方向水平向左 1 1如图所示 一倾角为 的光滑斜面固定在水平地面上 质量m 1kg的物体在平行于斜面向上的恒力f作用下 从a点由静止开始运动 到达b点时立即撤去拉力f 此后 物体到达c点时速度为零 每隔0 2s通过传感器测得物体的瞬时速度 下表给出了部分测量数据 求 1 恒力f的大小 2 撤去外力f的时刻 答案 1 11n 2 1 5s解析 1 加速阶段加速度大小a1 5m s2减速阶段加速度大小a2 6m s2加速阶段中 f mgsin ma1减速阶段中 mgsin ma2由以上两式得f m a1 a2 11n 2 撤去外力瞬间速度最大 有a1t v0 a2 t t 其中 v0 3 3m s t 2 2s 解得t 1 5s 1 2如图所示 倾角为30 的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接 现将一滑块 可视为质点 从斜面上的a点由静止释放 最终停在水平面上的c点 已知a点距水平面的高度h 0 8m b点距c点的距离l 2 0m 滑块经过b点时没有能量损失 取g 10m s2 求 1 滑块在运动过程中的最大速度 2 滑块与水平面间的动摩擦因数 3 滑块从a点释放后 经过时间t 1 0s时速度的大小 答案 1 4m s 2 0 4 3 3 2m s解析 1 滑块先在斜面上做匀加速运动 然后在水平面上做匀减速运动 故滑块运动到b点时速度最大 设为vmax 设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1 则mgsin30 ma1 2a1解得 vmax 4m s 2 设滑块在水平面上运动的加速度大小为a2则 mg ma2 2a2l 解得 0 4 3 设滑块在斜面上运动的时间为t1 vmax a1t1 得t1 0 8s 由于t t1 故滑块已经经过b点 做匀减速运动的时间为t t1 0 2s 设t 1 0s时速度大小为v 则v vmax a2 t t1 解得 v 3 2m s 重难二动力学中的瞬时问题1 处理方法根据牛顿第二定律求物体瞬时加速度大小时 对应瞬时合外力 物体的受力情况和运动情况是时刻对应的 当外界因素发生变化时 需要重新进行受力分析和运动分析 2 熟悉两类模型 典例2如图所示 质量为m的小球用水平轻弹簧系住 并用倾角为30 的光滑木板ab托住 小球恰好处于静止状态 当木板ab突然向下撤离的瞬间 小球的加速度大小为 a 0b gc gd g 解析平衡时 小球受到三个力 重力mg 木板ab的支持力fn和弹簧拉力ft 受力情况如图所示 突然撤离木板时 fn突然消失而其他力不变 因此ft与重力mg的合力f mg 产生的加速度a g b正确 答案b 2 1如图 轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连 下端与另一质量为m的木块2相连 整个系统置于水平放置的光滑木板上 并处于静止状态 现将木板沿水平方向突然抽出 设抽出后的瞬间 木块1 2的加速度大小分别为a1 a2 重力加速度大小为g 则有 a a1 0 a2 gb a1 g a2 gc a1 0 a2 gd a1 g a2 g答案c解析木板抽出前 由平衡条件可知弹簧被压缩产生的弹力大小为mg 木板抽出后瞬间 弹簧弹力保持不变 大小仍为mg 由平衡条件和牛顿第二定律可得a1 0 a2 g 答案为c 2 2如图所示 竖直放置在水平面上的轻弹簧上叠放着质量都为2kg的物体a b 二者处于平衡状态 若突然将一个大小为10n的力竖直向下加在a 上 在此瞬间 a对b的压力大小为 g取10m s2 a 35nb 25nc 15nd 5n 答案b解析突然将一个大小为10n的力竖直向下加在a上 在此瞬间 二者有向下的加速度 加速度大小为a m s2 2 5m s2 隔离b 分析受力 有f mg f弹 ma 而f弹 2mg 40n 解得f 25n 选项b正确 动力学中多过程问题的分析方法1 多过程问题 两个或多个连续的运动过程问题在浙江省高考试题中出现频率极高 它是指在物体不同运动阶段 物体的运动情况和受力情况都发生变化的问题 2 解决方法 过程分解 分而击之 1 将复杂过程分解为几个子过程 2 分析每一个子过程中物体受力情况 运动情况 约束条件 3 注意子过程之间的联系 可以从时间 位移 速度等方面寻找 4 注意画好受力分析图和运动示意图 典例如图所示 质量为10kg的物体在f 200n的水平推力作用下 从粗糙斜面的底端由静止开始沿斜面运动 斜面固定不动 与水平地面的夹角 37 如图所示 力f作用2s后撤去 物体在斜面上继续上滑了1 25s后 速度减为零 求 物体与斜面间的动摩擦因数 和物体的总位移x 已知sin37 0 6 cos37 0 8 g 10m s2 速度大小变为a2 则 a1t1 a2t2有力f作用时 对物体受力分析并建立直角坐标系如图甲所示由牛顿第二定律可得 fcos mgsin ff1 ma1 解析设力f作用时物体沿斜面上滑的加速度大小为a1 撤去力f后其加 甲 撤去力f后 对物体受力分析如图乙所示由牛顿第二定律得 mgsin ff2 ma2ff2 fn2 mgcos 联立各式 代入数据得 a1 5m s2 a2 8m s2 0 25物体运动的总位移x a1 a2 m 16 25m 答案0 2516 25m ff1 fn1 mgcos fsin 乙 针对训练中央电视台推出了一个游戏节目 推矿泉水瓶 选手们从起点开始用力推瓶一段时间后 放手让瓶向前滑动 若瓶最后停在桌上有效区域内 视为成功 若瓶最后不停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下 均视为失败 其简化模型如图所示 ac是长度为l1 5m的水平桌面 选手们可将瓶子放在a点 从a点开始用一恒定不变的水平推力推瓶 bc为有效区域 已知bc长度为l2 1m 瓶子质量为m 0 5kg 瓶子与桌面间的动摩擦因数 0 4 某选手作用在瓶子上的水平推力f 20n 瓶子沿ac做直线运动 g取10m s2 假设瓶子可视为质点 那么该选手要想游戏获得成功 试问 1 推力作用在瓶子上的时间最长不得超过多少 2 推力作用在瓶子上的距离最小为多少 答案 1 s 2 0 4m解析 1 要想游戏获得成功 瓶子滑到c点速度正好为零时 推力作用时间最长 设最长作用时间