高考物理总复习 第3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 基础过关 1 牛顿第二定律的内容物体加速度的大小跟作用力成 跟物体的质量成 加速度的方向与 相同 2 表达式 f 考点一对牛顿第二定律的理解 d d 正比 反比 作用力方向 ma 3 适用范围 1 只适用于 参考系 相对地面静止或 运动的参考系 2 只适用于 物体 相对于分子 原子 低速运动 远小于光速 的情况 惯性 匀速直线 宏观 4 对牛顿第二定律的理解 过关演练 1 2013 浙江6月学考 如图所示 有人用一簇气球使一座小屋成功升空 当小屋加速上升时 它受到的拉力与重力的关系是 a 一对平衡力b 作用力和反作用力c 拉力小于重力d 拉力大于重力解析加速度方向向上 故合力方向向上 拉力大于重力 选d 答案d 2 2016 温州二外期末 一质量为m的物体放在水平地面上 动摩擦因数为 用一水平拉力f作用于物体上 使其获得加速度a 如图所示 要使该物体的加速度变为3a 应采用的正确方法是 a 将拉力变为3fb 将拉力变为3mac 将拉力变为 3ma mg d 将拉力变为3 f mg 答案c 要点突破 1 运用牛顿第二定律解题的一般步骤 确定研究对象 进行受力分析和运动状态分析 画出受力的示意图 建立直角坐标系 或选取正方向 写出已知量 根据定律列方程 统一已知量单位 代值求解 检查所得结果是否符合实际 舍去不合理的解 2 牛顿第二定律常用方法 1 矢量合成法 若物体只受两个力作用时 应用平行四边形定则求这两个力的合力 再由牛顿第二定律求出物体的加速度的大小及方向 加速度的方向就是物体所受合外力的方向 反之 若知道加速度的方向也可应用平行四边形定则求物体所受的合力 2 正交分解法 当物体受多个力作用时 常用正交分解法求物体的合外力 应用牛顿第二定律求加速度 在实际应用中常将受力分解 且将加速度所在的方向选为x轴或y轴 有时也可分解加速度 即 例题 如图所示 质量为m的人站在自动扶梯上 扶梯正以加速度a向上减速运动 a与水平方向的夹角为 求人受的支持力和摩擦力 解析以人为研究对象 他站在减速上升的扶梯上 受到竖直向下的重力mg和竖直向上的支持力fn 还受到水平方向的静摩擦力f静 由于扶梯斜向下的加速度有一个水平向左的分量 故可判断静摩擦力的方向为水平向左 人受力如图 a 所示 建立如图所示的坐标系 并将加速度分解为水平方向加速度ax和竖直方向加速度ay 如图 b 所示 则ax acos ay asin 由牛顿第二定律得f静 max mg fn may求得f静 macos 方向水平向左 fn m g asin 方向竖直向上 答案m g asin 方向竖直向上macos 方向水平向左 精练题组 1 如图所示 质量为1kg的物体与桌面的动摩擦因数为0 2 物体在7n的水平拉力作用下获得的加速度大小为 g取10m s2 a 0b 5m s2c 8m s2d 12m s2 答案b 2 人站在地面 竖直向上提起质量为1kg的物体 物体获得的加速度为5m s2 g取10m s2 则此过程中人对物体的作用力为 a 5nb 10nc 15nd 20n解析根据牛顿第二定律 物体竖直方向上有f mg ma 求得f 15n 答案c 3 如图所示 质量m 10kg的物体在水平面上向左运动 物体与水平面间的动摩擦因数为0 2 与此同时物体受到一个水平向右的推力f 20n的作用 则物体产生的加速度是 g取10m s2 a 0b 4m s2 水平向右c 2m s2 水平向左d 2m s2 水平向右 答案b 答案d 5 如图所示 楼梯口一倾斜的天花板与水平面成 37 角 一装潢工人手持木杆梆着刷子粉刷天花板 工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上 大小为10n 刷子的质量m 0 5kg 刷子可视为质点 刷子与天花板间的动摩擦因数 0 5 天花板长为l 4m sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 试求 1 刷子沿天花板向上的加速度大小 2 工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间 答案 1 2m s2 2 2s 基础过关 加速度与合外力具有瞬时对应关系 二者总是同时产生 同时变化 同时消失 具体可简化为以下两种模型 考点二牛顿第二定律的瞬时性 d d 过关演练 1 如图所示 物体在力f的作用下沿光滑水平面做匀加速直线运动 某一时刻突然撤去外力f 关于物体此后的运动情况 下列判断正确的是 a 停止运动b 做匀速运动c 做匀加速运动d 做匀减速运动答案b 2 如图所示 两小球悬挂在天花板上 a b两小球用细线连接 上面是一轻质弹簧 a b两球的质量分别为m和2m 在细线烧断瞬间 a b两球的加速度为 取向下为正方向 a 0 gb g gc 2g gd 2g 0 答案c 要点突破 要点求瞬时加速度的基本思路1 首先 确定该瞬时物体受到的作用力 还要注意分析物体在这一瞬时前 后的受力及其变化情况 2 由牛顿第二定律列方程 求解瞬时加速度 答案b 精练题组 1 如图所示 对静止在光滑水平面上的物体施加一水平拉力 当力刚开始作用的瞬间 a 物体立即获得速度b 物体立即获得加速度c 物体同时获得速度和加速度d 由于物体没有来得及运动 因此速度和加速度都为零 解析物体受重力 支持力与水平拉力f三个力的作用 重力和支持力合力为零 因此物体受的合力即水平拉力f 由牛顿第二定律可知 力f作用的同时物体立即获得了加速度 但是速度还是零 因为合力f与速度无关 而且速度只能渐变不能突变 所以b正确 a c d错误 答案b 2 原来做匀加速直线运动的物体 当它的合外力逐渐减小时 a 加速度将减小 速度也减小b 加速度将减小 速度在增加c 加速度和速度都保持不变d 情况复杂 加速度和速度的变化均无法确定解析物体原来做匀加速直线运动 所以合外力逐渐减小时 加速度也逐渐减小 而速度仍在增加 答案b 答案c 4 多选 正在加速上升的气球 下面悬挂重物的绳子突然断开 此时 a 重物的加速度立即发生改变b 重物的速度立即发生改变c 气球的速度立即改变d 气球的加速度立即增大解析速度不能突变 加速度随力的变化而立即变化 答案ad 答案bd 方法总结 求解瞬时加速度问题关键1 区分两种不同的弹力模型 轻弹簧 两端有物体连着 弹力不会突变 其他弹力会突变 2 注意分析清楚物体在瞬间前后受力情况 基础过关 1 已知受力情况求物体的运动情况 由受力情况判断物体的运动情况 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 求出加速度 再由运动学的相关公式求出速度或位移等 考点三动力学的两类基本问题 d d 2 已知运动情况求物体的受力情况 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加速度 再由牛顿第二定律求出合力 从而确定未知力 至于牛顿第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法 平行四边形定则 或正交分解法 3 动力学的两类基本问题运用牛顿运动定律研究力和运动的关系包括两类基本问题 分析思路如下 说明 解决两类基本问题的方法 以 为桥梁 由 和 列方程求解 加速度 加速度 加速度 牛顿第二定律 运动学公式 过关演练 1 2014 浙江1月学考 有经验的司机能通过控制油门使汽车做匀加速直线运动 某品牌轿车连同司机在内总质量为m 1500kg 当轿车受到大小为f1 500n的牵引力时恰好在水平路面上匀速行驶 现司机通过控制油门使轿车受到f2 2000n的牵引力 从v0 5m s开始加速 假设轿车运动时所受的阻力保持不变 试求 1 轿车运动过程中所受到的阻力大小 2 轿车做加速运动时的加速度大小 3 轿车开始加速后3s内通过的位移大小 答案 1 500n 2 1m s2 3 19 5m 2 2015 浙江1月学考 航天飞机着陆时速度很大 可以用阻力伞使它减速 如图所示 假设一架质量为m的航天飞机在一条水平直跑道上着陆 着陆时速度为v0 着陆的同时立即打开阻力伞 减速过程所经时间为t 假定航天飞机着陆过程中所受阻力不变 问 1 这条跑道至少要多长 2 着陆过程所受阻力是多大 要点突破 要点一动力学两类问题的解题步骤1 明确研究对象 根据问题的需要和解题的方便 选出被研究的物体 2 分析物体的受力情况和运动情况 画好受力分析图 明确物体的运动性质和运动过程 3 明确问题性质 由运动求力 需先用运动学公式求出加速度 然后根据受力分析结合牛顿第二定律求力 由受力求运动 需先根据受力分析求出加速度 然后根据运动学公式求位移或速度 例1 2016 4月浙江选考 如图是上海中心大厦 小明乘坐大厦快速电梯 从底层到达第119层观光平台仅用时55s 若电梯先以加速度a1做匀加速运动 达到最大速度18m s 然后以最大速度匀速运动 最后以加速度a2做匀减速运动恰好到达观光平台 假定观光平台高度为549m 1 若电梯经过20s匀加速达到最大速度 求加速度a1及上升高度h 2 在 1 问中的匀加速上升过程中 若小明的质量为60kg 求小明对电梯地板的压力 3 求电梯匀速运动的时间 答案 1 0 9m s2180m 2 654n 3 6s 要点二多过程问题的处理方法1 将复杂物理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 例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 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 答案 1 4m s 2 0 4 3 3 2m s 答案a 2 假设汽车突然紧急制动后所受到的阻力的大小与汽车所受的重力的大小差不多 当汽车以20m s的速度行驶时突然制动 它还能继续滑动的距离约为 a 40mb 20mc 10md 5m 答案b 3 质量为1t的汽车在平直公路上以10m s的速度匀速行驶 阻力大小不变 从某时刻开始 汽车牵引力减少2000n 那么从该时刻起经过6s 汽车行驶的路程是 a 50mb 42mc 25md 24m 答案c 4 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 5 如图所示 某次滑雪训练 运动员站在水平雪道上第一次利用滑雪杖对雪面的作用获得水平推力f 84n 而从静止向前滑行 其作用时间为t1 1 0s 撤除水平推力f后经过t2 2 0s 他第二次利用滑雪杖对雪面的作用获得同样的水平推力 作用距离与第一次相同 已知该运动员连同装备的总质量为m 60kg 在整个运动过程中受到的滑动摩擦力大小恒为ff 12n 求