高考物理一轮复习 第三章 第2单元 牛顿第二定律 动力学两类问题课件.ppt

必考部分 第三章牛顿运动定律 第2单元牛顿第二定律动力学两类问题 网控基础点提炼命题源 一 牛顿第二定律1 内容 物体加速度的大小跟它受到的 成正比 跟它的 成反比 加速度的方向跟 的方向相同 2 公式 3 物理意义 它表明了力是产生 的原因 1 作用力质量作用力2 f ma3 加速度 读读教材 4 适用范围 1 只适用于研究 中运动与力的关系 不能用于非惯性系 2 只适用于解决 物体的 运动问题 不能用来处理微观粒子高速运动问题 1 惯性系 2 宏观低速 二 单位制1 单位制 由 和导出单位一起构成单位制 1 基本单位 在力学中 选定 时间和 三个物理量的单位为基本单位 2 导出单位 根据物理公式中其他物理量和 的关系 推导出的物理量的单位 基本单位 1 长度质量 2 基本物理量 2 在中学阶段国际单位制中的基本物理量和基本单位mkgs 三 动力学两类基本问题1 由物体的受力情况判断运动情况 处理这类问题的基本思路是 先求出几个力的合力 由牛顿第二定律 f合 ma 求出 再由运动学的有关公式求出速度或位移 2 由物体的运动情况判断受力情况 处理这类问题的基本思路是 已知加速度或根据运动规律求出 再由牛顿第二定律求出合力 从而确定未知力 1 加速度2 加速度 练练基础 题组一 对牛顿第二定律的理解 解析 牛顿第二定律的表达式f ma表明了各物理量之间的数量关系 即已知两个量 可求第三个量 但物体的质量是由物体本身决定的 与受力无关 作用在物体上的合力 是由和它相互作用的物体作用产生的 与物体的质量和加速度无关 故a b错误 c d正确 2 多选 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 3 多选 一个质量为2kg的物体 在5个共点力的作用下保持静止 若同时撤去其中大小分别为15n和10n的两个力 其余的力保持不变 此时该物体的加速度大小可能是 a 2m s2b 3m s2c 12m s2d 15m s2 题组二 牛顿第二定律的简单计算 解析 物体所受合力范围为5n f合 25n 因m 2kg 故2 5m s2 a 12 5m s2 故b c正确 5 多选 关于单位制 下列说法中正确的是 a kg m s n是导出单位b kg m c是基本单位c 在国际单位制中 时间的基本单位是sd 在国际单位制中 力的单位是根据牛顿第二定律定义的 题组三 单位制 解析 kg是基本单位 故a错误 c是电量单位 1c 1a s 是导出单位 故b错误 1n 1kg 1m s2 1kg m s2 故c d正确 6 在国际单位制 简称si 中 力学和电学的基本单位有 m 米 kg 千克 s 秒 a 安培 导出单位v 伏特 用上述基本单位可表示为 a m2 kg s 4 a 1b m2 kg s 3 a 1c m2 kg s 2 a 1d m2 kg s 1 a 1 解析 本题考查基本单位与导出单位间的关系 意在考查考生对单位制的认识 由1j 1v a s 1kg m s 2 m可得 1v 1m2 kg s 3 a 1 因此选b 小思考微总结 细研核心点练透经典题 考点一对牛顿第二定律的理解 试题调研 解题探究 1 轻杆和轻弹簧这两个模型有何不同 提示 轻杆发生微小形变 弹力可以突变 轻弹簧发生明显形变 弹力不能突变 2 抽出木板瞬间 轻杆弹力是否突变 若突变 变为多少 提示 抽出木板瞬间 物块1 2连同轻杆做自由落体运动 轻杆弹力突变为零 3 抽出木板前和抽出木板瞬间 物块3 4的受力情况是否变化 提示 由于弹力不能突变 所以物块3的受力不变 合力仍为零 由于木板对4的支持力突然消失 物块4的受力情况变化 瞬时性问题的解题技巧 1 求瞬时加速度的常见模型 名师归纳点题破疑 2 在求解瞬时加速度问题时应注意 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 加速度可以随着力的突变而突变 而速度的变化需要一个积累的过程 不会发生突变 1 1 2015 石家庄模拟 如图所示 沿直线运动的小车内悬挂的小球a和车水平底板上放置的物块b都相对车厢静止 关于物块b受到的摩擦力 下列判断中正确的是 a 物块b不受摩擦力作用b 物块b受摩擦力作用 大小恒定 方向向左c 物块b受摩擦力作用 大小恒定 方向向右d 因小车的运动方向不能确定 故物块b受的摩擦力情况无法判断 类题练熟 解析 由图知a球的加速度大小为a gtan 方向向左 则小车向右减速 或向左加速 行驶 物块b相对小车有向右运动的趋势 它所受的摩擦力方向向左 大小为f mbgtan 只有b正确 1 2 2014 新课标全国卷 如图 用橡皮筋将一小球悬挂在小车的架子上 系统处于平衡状态 现使小车从静止开始向左加速 加速度从零开始逐渐增大到某一值 然后保持此值 小球稳定地偏离竖直方向某一角度 橡皮筋在弹性限度内 与稳定在竖直位置时相比 小球的高度 a 一定升高b 一定降低c 保持不变d 升高或降低由橡皮筋的劲度系数决定 1 解决两类基本问题的思路 考点二动力学两类问题 2 两类动力学问题的解题步骤 试题调研 解题指导 1 分清物块的运动过程 在恒力f作用下 物块做匀加速直线运动 撤去拉力后 物块减速上升 速度减为零后 又返向加速下滑 2 由于三个过程都属于第一类问题 所以分析物体受力 准确计算出三个过程的加速度是解题关键 解决动力学两类问题的两个关键点 名师归纳点题破疑 2 1 在游乐场 有一种大型游乐设施跳楼机 如图所示 参加游戏的游客被安全带固定在座椅上 提升到离地最大高度64m处 然后由静止释放 开始下落过程可认为自由落体运动 然后受到一恒定阻力而做匀减速运动 且下落到离地面4m高处速度恰好减为零 已知游客和座椅总质量为1500kg 下落过程中最大速度为20m s 重力加速度取g 10m s2 求 1 游客下落过程的总时间 2 恒定阻力的大小 类题练熟 答案 1 6s 2 22500n 解析 设下落过程中最大速度为v 自由落体运动的高度为h1则v2 2gh1 v gt1解得t1 2s设匀减速运动的高度为h2 加速度大小为a 则v2 2ah2 v at2下落的总距离h h1 h2 64m 4m 60m联立解得a 5m s2 t2 4s游客下落过程的总时间为t t1 t2 6s 2 匀减速过程中 设阻力为f 由牛顿第二定律得f mg ma已知m 1500kg 可得f 22500n 1 常见的两类动力学图象问题 1 已知物体在某一过程中所受的合力 或某个力 随时间的变化图线 要求分析物体的运动情况 2 已知物体在某一过程中速度 加速度随时间的变化图线 要求分析物体的受力情况 考点三牛顿第二定律与图象的综合应用 2 解决图象综合问题的关键 1 分清图象的类别 即分清横 纵坐标所代表的物理量 明确其物理意义 掌握物理图象所反映的物理过程 会分析临界点 2 注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义 图线与横 纵坐标的交点 图线的转折点 两图线的交点等 3 明确能从图象中获得哪些信息 把图象与具体的题意 情境结合起来 再结合斜率 特殊点 面积等的物理意义 确定从图象中反馈出的有用信息 这些信息往往是解题的突破口或关键点 调研3 为了探究物体与斜面间的动摩擦因数 某同学进行了如下实验 取一质量为m的物体 使其在沿斜面方向的推力作用下向上运动 如图甲所示 通过力传感器得到推力随时间变化的规律如图乙所示 通过频闪照相处理后得出速度随时间变化的规律如图丙所示 若已知斜面的倾角 30 取重力加速度g 10m s2 1 求物体与斜面间的动摩擦因数 2 求撤去推力f后 物体还能上升的距离 斜面足够长 试题调研 数形结合解决物理问题物理公式与物理图象的结合是一种重要题型 动力学中常见的图象有v t图象 x t图象 f t图象 f a图象等 解决图象问题的关键有 1 分清图象的横 纵坐标所代表的物理量及单位 并且注意坐标原点是否从零开始 明确其物理意义 2 明确图线斜率的物理意义 如v t图线的斜率表示加速度 注意图线中一些特殊点所表示的物理意义 图线与横 纵坐标的交点 图线的转折点 两图线的交点等 3 明确能从图象中获得哪些信息 把图象与具体的题意 情境结合 并结合斜率 特殊点等的物理意义 确定能从图象中反馈出哪些有用信息 如v t图线所围面积表示位移等 并结合牛顿运动定律求解 4 利用横 纵坐标物理量间的函数关系对图象作出判断 名师归纳点题破疑 3 1 多选 如图甲所示 为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移x与斜面倾角 的关系 将某一物体每次以不变的初速率v0沿足够长的斜面向上推出 调节斜面与水平方向的夹角 实验测得x与斜面倾角 的关系如图乙所示 取g 10m s2 根据图象可求出 类题练熟 3 2 在风洞实验室里 一根足够长的均匀直细秆与水平面成 37 角固定 质量为m 1kg的小球穿在细杆上静止于细杆底端o 如图甲所示 开启送风装置 有水平向右的恒定风力f作用于小球上 在t1 2s时刻风停止 小球沿细杆运动的部分v t图象如图乙所示 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 忽略浮力 求 1 小球在0 2s内的加速度a1和2 5s内的加速度a2 2 小球与细杆间的动摩擦因数 和水平风力f的大小 答案 1 15m s2 10m s2 2 0 550n 传送带模型研究 归类 建模 提能 二 名师点睛 传送带模型可分为水平传送带和倾斜传送带 物体在传送带上运动的各种情况如下表 1 水平传送带模型 2 倾斜传送带模型 经典范例 水平传送带被广泛地应用于机场和火车站 如图所示为一水平传送带装置示意图 紧绷的传送带ab始终保持恒定的速率v 1m s运行 一质量为m 4kg的行李无初速度地放在a处 传送带对行李的滑动摩擦力使行李开始做匀加速直线运动 随后行李又以与传送带相等的速率做匀速直线运动 设行李与传送带之间的动摩擦因数 0 1 a b间的距离l 2m 取g 10m s2 1 求行李刚开始运动时所受滑动摩擦力的大小与加速度的大小 2 求行李做匀加速直线运动的时间 3 如果提高传送带的运行速率 行李就能被较快地传送到b处 求行李从a处传送到b处的最短时间和传送带对应的最小运行速率 解决传送带问题的关键在于对物体所受