高考物理大一轮复习 第三章 牛顿运动定律（第2课时）牛顿第二定律课件.ppt

第2课时牛顿第二定律 回扣教材 考点扫描 真题在线 回扣教材 梳理知识夯基础 知识整合 一 牛顿第二定律1 内容 物体加速度的大小跟它受到的作用力成 跟它的质量成 加速度的方向跟的方向相同 2 表达式 f 正比 反比 作用力 ma 3 五个特性 惯性 4 适用范围适用于参考系中物体的低速运动 二 力学单位制1 单位制 由和一起组成了单位制 2 基本单位 基本物理量的 力学中的基本量有 长度和 它们的国际单位分别是kg m和 3 导出单位 由基本单位根据推导出来的其他物理量的单位 宏观 基本单位 导出单位 单位 质量 时间 s 物理关系 问题思考 必修1p75图4 3 1 答案 见解析 2 某质量为300kg的电动小汽车 在水平路面上受到600n的水平牵引力时做加速度为1 5m s2的匀加速运动 要使它产生1m s2的加速度 需要施加多大的牵引力 解析 当电动小汽车的加速度为1 5m s2时 由牛顿第二定律有f1 f阻 ma1得f阻 150n当电动小汽车的加速度为1m s2时 由牛顿第二定律有f2 f阻 ma2得f2 450n 答案 450n 必修1p75图4 3 2 3 在所有的物理公式中 等号左侧表达式的单位与等号右侧表达式的单位有什么关系 这为我们判断物理量间关系的正误 物理公式的正误有何启示 答案 等号左 右两侧的单位必须是相同的 对某些物理量间关系可先通过 单位 加以判断 若等号左 右两侧单位相同 则物理公式 或关系式 可能正确 考点扫描 重点透析通热点 考点一牛顿第二定律的理解和瞬时加速度的求解 要点透析 1 合力 加速度 速度间的决定关系 1 物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向 只要合力不为零 不管速度是多少 物体都有加速度且与合外力的方向一定相同 合外力 或加速度 与速度无必然的联系 2 合外力 或加速度 与速度同向时 物体做加速运动 合外力 或加速度 与速度反向时 物体做减速运动 2 力与运动的关系 1 力是产生加速度的原因 2 作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律 3 速度的改变需经历一定的时间而不能突变 有力就一定有加速度 但有力速度可能为0 3 动力学中瞬时对应关系的几种模型 典例突破 例1 如图所示 a b两小球分别连在轻绳两端 b球另一端用弹簧固定在倾角为30 的光滑斜面上 a b两小球的质量分别为ma mb 重力加速度为g 若不计弹簧质量 在绳被剪断瞬间 a b两球的加速度大小分别为 审题图示 答案 c 误区警示分析瞬时加速度问题的易错点 1 没有深刻理解绳或线类 弹簧或橡皮绳类弹力的特性 不能分析出多种状态下物体受到的各类弹力的变化情况 2 找不到求解物体的瞬时加速度问题的关键点和分析思路 关键点是分析瞬时前后的受力情况和运动状态 物体的受力情况和运动状态是时刻对应的 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 分析求解思路是 分析瞬时变化前后物体的受力情况 列牛顿第二定律方程 求瞬时加速度 1 牛顿运动定律的理解 2016 银川模拟 多选 物体a b c均静止在同一水平面上 它们的质量分别为ma mb mc 与水平面的动摩擦因数分别为 a b c 在水平外力f作用下三物体沿水平面加速运动 a f关系图线如图所示 物体a b c分别对应直线甲 乙 丙 其中甲 乙直线平行 则以下说法正确的是 a a cmb mcc b cmb mcd a cma mc 即时巩固 ad 2 导学号00622162 应用牛顿运动定律求解物体的受力 2016 江苏常州期末 如图 一截面为椭圆形的容器内壁光滑其质量为m 置于光滑水平面上 内有一质量为m的小球 当容器受到一个水平向右的力f作用向右匀加速运动时 小球处于图示位置 相对于容器静止 此时小球对椭圆面的压力大小为 b 3 导学号00622163 求解物体的瞬时加速度 如图所示 轻绳的一端连接质量为m的物体 另一端固定在左侧竖直墙壁上 轻绳与竖直墙壁的夹角 45 轻弹簧的一端连接物体 另一端固定在右侧竖直墙壁上 物体对地面的压力恰好为0 物体与地面间的动摩擦因数为 0 3 g取10m s2 剪断轻绳的瞬间物体的加速度大小是 a 3m s2b 10m s2c 7m s2d 10m s2 解析 剪断轻绳前物体受力如图 甲 所示 物体受重力mg 弹簧的拉力f 轻绳的拉力ft 有f mgtan mg 剪断轻绳后物体受力如图 乙 所示 物体受重力mg 地面对物体的支持力fn 弹簧的拉力f 地面对物体的摩擦力ff 由牛顿第二定律得 f mg ma 即a 1 g 7m s2 故选项c正确 c 考点二动力学的两类基本问题 要点透析 1 解决两类基本问题的方法以加速度为 桥梁 由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解 2 两类动力学问题的解题步骤 多维突破 例2 2016 西北工大附中模拟 如图所示 电动机带动滚轮做逆时针匀速转动 在滚轮的摩擦力作用下 将一金属板由斜面底端a从静止开始送往上部 已知斜面光滑且足够长 倾角 30 滚轮与金属板的切点b到斜面底端a的距离为l 6 5m 当金属板的下端运动到切点b处时 立即提起滚轮使它与板脱离接触 已知金属板的质量为m 1 103kg 滚轮边缘线速度恒为v 4m s 滚轮对金属板的正压力fn 2 104n 滚轮与金属板间的动摩擦因数 0 35 取重力加速度g 10m s2 求 1 金属板加速上升时受到的滑动摩擦力大小 2 金属板加速至与滚轮边缘线速度相同时前进的距离 3 金属板匀速上升的时间 已知物体的受力情况求运动情况 高考题型1 审题指导 解析 1 金属板加速上升过程中 板的速度小于滚轮边缘的线速度 滚轮对金属板有沿斜面向上的滑动摩擦力 其大小为ff fn 7 103n 答案 1 7 103n 2 4m 3 0 625s 题后反思解决已知物体的受力情况求运动情况问题的关键点 1 物体的受力情况分析 应用合成法直接求出合力或应用正交分解法在两个垂直方向上求合力f合x f合y 求出合力后应用牛顿第二定律求加速度 2 物体的运动过程分析 找出物体运动过程中各物理量 然后灵活运用匀变速运动的规律求出加速度 针对训练 导学号00622164从地面以初速度v0竖直向上抛出一质量为m的小物体 假定物块所受的空气阻力ff大小不变 已知重力加速度为g 求 1 物体上升的最大高度h 2 物体在空中飞行的时间t和落回地面的速率v 例3 一质量为m 2kg的滑块能在倾角为 30 的足够长的斜面上以加速度a 2 5m s2匀加速自由下滑 如图所示 若用一水平向右恒力f作用于滑块上 使之由静止开始在t 2s内能沿斜面运动位移x 4m g取10m s2 求 1 滑块和斜面之间的动摩擦因数 已知物体的运动情况求受力情况 高考题型2 核心点拨 1 已知滑块自由下滑的加速度 则根据牛顿第二定律可求出滑块和斜面之间的动摩擦因数 2 恒力f的大小 核心点拨 2 在水平恒力f作用下 滑块做匀加速运动 加速度大小确定 但方向则有沿斜面向上和向下两种可能 题后反思已知物体的运动情况求受力情况的分析技巧 1 若已知物体加速度 也就是已知了合力 再联系受力分析可求出物体具体的受力情况 2 物体受4个以上力时 应用正交分解法 在加速度方向和垂直加速度方向建立直角坐标系 在垂直加速度方向的各分力满足平衡条件 在沿加速度方向遵循牛顿第二定律 针对训练 导学号00622165如图所示 水平桌面由粗糙程度不同的ab bc两部分组成 且ab bc 小物块p 可视为质点 以某一初速度从a点滑上桌面 最后恰好停在c点 已知物块经过ab与bc两部分的时间之比为1 4 则物块p与桌面上ab bc部分之间的动摩擦因数 1 2之比为 p物块在ab bc上所做的运动均可看做匀变速直线运动 a 1 1b 1 4c 4 1d 8 1 d 例4 2015 全国 卷 25 下暴雨时 有时会发生山体滑坡或泥石流等地质灾害 某地有一倾角为 37 sin37 的山坡c 上面有一质量为m的石板b 其上下表面与斜坡平行 b上有一碎石堆a 含有大量泥土 a和b均处于静止状态 如图所示 假设某次暴雨中 a浸透雨水后总质量也为m 可视为质量不变的滑块 在极短时间内 a b间的动摩擦因数 1减小为 b c间的动摩擦因数 2减小为0 5 a b开始运动 此时刻为计时起点 在第2s末 b的上表面突然变为光滑 2保持不变 已知a开始运动时 a离b下边缘的距离l 27m c足够长 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 取重力加速度大小g 10m s2 求 1 在0 2s时间内a和b加速度的大小 2 a在b上总的运动时间 动力学的多物体多过程问题 高考题型3 审题图示 解析 1 在0 2s时间内 a和b的受力如图所示 其中f1 n1是a与b之间的摩擦力和正压力的大小 f2 n2是b与c之间的摩擦力和正压力的大小 方向如图所示 由滑动摩擦力公式和力的平衡条件得f1 1n1n1 mgcos f2 2n2n2 n1 mgcos 规定沿斜面向下为正方向 设a和b的加速度分别为a1和a2 由牛顿第二定律得mgsin f1 ma1mgsin f2 f1 ma2n1 n1 f1 f1 联立并代入题给条件得a1 3m s2a2 1m s2 2 在t1 2s时 设a和b的速度分别为v1和v2 则v1 a1t1 6m sv2 a2t1 2m st t1时 设a和b的加速度分别为a1 和a2 此时a与b之间的摩擦力为零 同理可得a1 6m s2a2 2m s2即b做减速运动 设经过时间t2 b的速度减为零 则有v2 a2 t2 0联立得t2 1s在t1 t2时间内 a相对于b运动的距离为 答案 1 3m s21m s2 2 4s 题后反思多物体多过程问题及应对策略 1 问题概述题目情景中涉及几个物体及不同的运动过程 在不同过程中 不同的物体受力 运动情况各不相同 会涉及物体平衡 匀变速运动 圆周运动 平抛运动及动量 能量等知识 2 应对策略 将 多过程 分解为许多 子过程 各 子过程 间由 衔接点 连接 对各 衔接点 进行受力分析和运动分析 必要时画出受力图和过程示意图 根据 子过程 衔接点 的模型特点选择合理的物理规律列方程 分析 衔接点 速度 加速度等的关联 确定各段间的时间关联 并列出相关的辅助方程 联立方程组 分析求解 对结果进行必要的验证或讨论 针对训练 导学号00622166 2016 山东济南模拟 如图所示 ab为光滑竖直杆 acb为光滑直角轨道 c处有一小圆弧连接 可使小球顺利转弯 即通过转弯处不损失机械能 一个套在杆上的小球 可视为质点 自a点静止释放 分别沿ab轨道和acb轨道运动 如果沿acb轨道运动的时间是沿ab轨道运动时间的1 5倍 则ab与ac的夹角为多少 答案 53 考点三动力学的图像问题 要点透析 1 常见的动力学图像 v t图像 a t图像 f t图像 f a图像 f x图像等 2 动力学图像问题的实质 是力与运动的关系问题 求解这类问题的关键是理解图像的物理意义 从图像斜率 截距 交点 拐点 面积等方面找出有用的信息点 结合牛顿运动定律综合求解 3 解题策略 应用物理规律列出与图像对应的函数方程式 进而明确 图像与公式 图像与物体 间的关系 以便对有关物理问题作出准确判断 多维突破 例5 如图所示 放在光滑水平面上的木块受到两个水平力f1与f2的作用 静止不动 现保持力f1不变 使力f2均匀减小到零 再均匀恢复到原来的大小 在这个过程中 能正确描述木块运动情况的图像是 动力学中的图像选择 高考题型1 核心点拨 1 由合力的变化情况及牛顿第二定律分析加速度的变化情况 2 v t图像中 图线切线的斜率表示加速度 分析v t图线切线的斜率的变化情况 就得到加速度的变化情况 3 x t图像中 图线切线的斜率表示速度 分析出图线切线斜率的变化情况 就得出速度的变化情况 解析 由于木块受到两个水平力f1与f2的作用而静止不动 故两个推力大小相等 则f1 f2 f 力f2逐渐减小到零再逐渐恢复到原来大小的过程中 合力先增大到f再减小到零 故加速度也是先增大再减小 故c错误 物体先做加速度增大的加速运动 再做加速度减小的加速运动 最后匀速运动 由速度时间图像切线的斜率表示加速度可知 选项a错误 b正确 由于位移 时间图像的切线的斜率表示速度 d选项中表示物体做减速运动 不符合物体实际运动情况 故选项d错误 答案 b 误区警示 1 本题中不清楚分力变化与合力变化之间的关系而不能做出正确判断 在f2逐渐减小到零的过程中 由于f1的存在 合力是逐渐增大的 同理在f2逐渐恢复到原来的大小的过程中 合力是逐渐减小的 2 对动力学图像中的截距 拐点 斜率 面积等意义不明确 例如本题中不能将加速度变化情况与v t图像中的切线斜率相联系而不能得到正确结果 针对训练 2016 南昌七校联考 如图所示 一物体以速度v0冲上粗糙的固定斜面 经过2t0时间返回斜面底端 则物体运动的速度v 以初速度方向为正 随时间t的变化关系可能正确的是 解析 设斜面倾角为 由于斜面粗糙 上滑过程中有mgsin mgcos ma1 而下滑过程中有mgsin mgcos ma2 知a1 a2 即上滑过程图像的斜率的绝对值大于下滑过程图像的斜率的绝对值 又上滑与下滑过程的位移大小相同 由x at2和v2 2ax知t上v1 故选项c正确 c 例6 2015 全国 卷 20 多选 如图 a 一物块在t 0时刻滑上一固定斜面 其运动的v t图线如图 b 所示 若重力加速度及图中的v0 v1 t1均为已知量 则可求出 a 斜面的倾角b 物块的质量c 物块与斜面间的动摩擦因数d 物块沿斜面向上滑行的最大高度 挖掘图像信息 解决动力学综合问题 高考题型2 核心点拨 1 由物块的v t图像可获取物块上滑 下滑的加速度以及上滑的最大位移 2 物块沿斜面上滑 下滑时其摩擦力大小相等 方向相反 图 a 图 b 答案 acd 误区警示分析图像问题时常见的误区 1 没有看清纵 横坐标所表示的物理量及单位 本题中纵坐标表示物体的速度 图线表示物体速度随时间的变化规律 2 不清楚图线的点 斜率 面积等的物理意义 本题中图线的斜率表示加速度 即a 3 忽视对物体的受力情况和运动情况的分析 本题中物体沿斜面上滑时所受摩擦力沿斜面向下 下滑时所受摩擦力沿斜面向上 且摩擦力小于重力沿斜面方向的分力 解析 1 力f拉动木块的过程中 木块的受力如图 1 所示 根据牛顿运动定律有fcos37 ff1 ma1mg fsin37 fn1 0而ff1 fn1a1 6m s2联立解得f 20n 针对训练 导学号00622167如图 甲 所示 质量m 2 3kg的物块静止在水平面上 用与水平方向成 37 角的力f拉动物块 力f作用时间内物块的速度图像如图 乙 所示 2s末撤去力f 已知物块与水平面间的动摩擦因数 0 2 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 力f的大小 答案 1 20n 解析 2 撤去f后 设运动时间为t 运动位移为x 木块的受力情况如图 2 所示 根据牛顿运动定律有fn2 mg 0 ff2 ma2 且ff2 fn2由匀变速直线运动有v2 2a2x v a2t联立解得t 6s x 36m 2 撤去力f后物块运动的时间和位移 答案 2 6s36m 真题在线 体验高考提素能 1 2013 全国 卷 14 一物块静止在粗糙的水平桌面上 从某时刻开始 物块受到一方向不变的水平拉力作用 假设物块与桌面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 以a表示物块的加速度大小 f表示水平拉力的大小 能正确描述f与a之间的关系的图像是 c 解析 设最大静摩擦力为fm 物块所受摩擦力为ff 在水平拉力f作用下 当ffm时 物体会加速运动 由牛顿第二定律f ff ma得f ma ff 由此可知正确描述f与a之间关系的图像是c 故选项c正确 a b d错误 2 2016 天津卷 8 多选 我国高铁技术处于世界领先水平 和谐号动车组是由动车和拖车编组而成 提供动力的车厢叫动车 不提供动力的车厢叫拖车 假设动车组各车厢质量均相等 动车的额定功率都相同 动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比 某列动车组由8节车厢组成 其中第1 5节车厢为动车 其余为拖车 则该动车组 a 启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反b 做匀加速运动时 第5 6节与第6 7节车厢间的作用力之比为3 2c 进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比d 与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1 2 bd 3 2016 海南卷 5 沿固定斜面下滑的物体受到与斜面平行向上的拉力f的作用 其下滑的速度 时间图线如图所示 已知物体与斜