高考物理二轮专题复习 辅导与训练 1.2 牛顿运动定律及其应用课件.ppt

第2讲牛顿运动定律及其应用 主干回顾 核心精华 知识规律 1 牛顿第二定律的 四性 矢量性 公式f ma是矢量式 f与a方向相同 瞬时性 力与加速度同时产生 同时变化 同体性 f ma中 f m a对应同一物体 独立性 分力产生的加速度相互独立 与其他加速度无关 2 超重和失重 超重 a 受力特点 合外力的方向竖直向上 b 运动特点 向上加速运动或向下减速运动 失重 a 受力特点 合外力的方向竖直向下 b 运动特点 向下加速运动或向上减速运动 c 完全失重 只受重力作用 思想方法 1 物理思想 理想实验的思想 分解的思想 2 物理方法 假设法 控制变量法 整体法 隔离法 合成法等 热点考向一动力学图像问题 典题1 师生探究 多选 在光滑水平面上 a b两小球沿水平面相向运动 当小球间距小于或等于l时 受到大小相等 方向相反的相互排斥恒力作用 小球间距大于l时 相互间的斥力为零 小球在相互作用区间运动时始终未接触 两小球运动时速度v随时间t的变化关系图像如图所示 由图可知 a a小球质量大于b小球质量b 在t1时刻两小球间距最小c 在0 t2时间内两小球间距逐渐减小d 在0 t3时间内b小球所受斥力方向始终与运动方向相反 破题关键 1 由题干中 当小球间距小于或等于l时 受到大小相等 方向相反的相互排斥恒力作用 可知两个小球在该段时间内做 2 由题干中 小球间距大于l时 相互间的斥力为零 可知两个小球在该段时间内做 匀变速直线运动 匀速直线运动 3 由图像可判断0 t1时间内两球运动方向 t2时刻两球速度相等 此刻两球相距 0 t3时间内两个小球做 t3时刻之后两个小球在该段时间内做 相反 最近 匀变速直线运动 匀速 直线运动 解析 选a c 由图像可知 在两球相互作用的过程中 a球的加速度小于b球的加速度 因此a球质量大于b球质量 选项a正确 在t2时刻两球速度相同 此时距离最小 0 t2时间内两小球间距逐渐减小 因此选项b错误 选项c正确 由两球受力运动分析可知 b球所受排斥力的方向在0 t1时间内与运动方向相反 在t1 t3时间内与运动方向相同 因此选项d错误 所以答案选a c 拓展延伸 1 在 典题1 中 假设t2时刻二者的速率为v 则两小球的质量之比为多少 解析 a球的加速度大小为a1 在0 t2内 b球加速度大小为a2 或a2 再由牛顿第二定律f ma得两球质量之比为或 2 在 典题1 中 试由题中的图像计算在0 t2时间内 两球的间距改变了多少 解析 由图像可知 在0 t2时间内 两球间距减少了 l s面积 v0 v0 t2 v0t2 典题2 自主探究 2014 南京模拟 如图甲所示 粗糙斜面与水平面的夹角为30 质量为0 3kg的小物块静止在a点 现有一沿斜面向上的恒定推力f作用在小物块上 作用一段时间后撤去推力f 小物块能达到的最高位置为c点 小物块从a到c的v t图像如图乙所示 g取10m s2 则下列说法正确的是 a 小物块到c点后将沿斜面下滑b 小物块加速时的加速度是减速时加速度的c 小物块与斜面间的动摩擦因数为d 推力f的大小为6n 审题流程 第一步 审题干 提取信息 1 物块静止在a点物块受力平衡物块受的最大静摩擦力不小于重力下滑分力 2 由图像乙物块先做匀加速直线运动 后做匀减速直线运动 第二步 审问题 明确解题思路 1 比较物块加 减速时的加速度研究图像乙求得运动的加速度 2 求斜面的动摩擦因数 选0 9 1 2s时间段为研究过程由牛顿第二定律列方程 3 求推力f选0 0 9s时间段为研究过程由牛顿第二定律列方程f 解析 选b 撤去推力f后 物块在滑动摩擦力作用下做匀减速直线运动 由v t图像求得小物块在加速和减速两个过程中的加速度大小分别为a1 m s2 a2 10m s2 在匀减速直线运动过程中 由牛顿第二定律可知mgsin30 mgcos30 ma2 选项b正确 c错误 由此判断mgsin30 ffm mgcos30 因此小物块到达c点后将静止在斜面上 选项a错误 在匀加速阶段f mgsin30 mgcos30 ma1 f 4n 选项d错误 解题悟道 处理动力学图像问题的一般思路 1 依据题意 合理选取研究对象 2 对物体先受力分析 再分析其运动过程 3 将物体的运动过程与图像对应起来 4 对于相对复杂的图像 可通过列解析式的方法进行判断 对点训练 1 如图所示 足够长的水平传送带以v0 2m s的速度匀速运行 t 0时 在最左端轻放一个小滑块 t 2s时 传送带突然制动停下 已知滑块与传送带之间的动摩擦因数为 0 2 g取10m s2 在图中 关于滑块相对地面运动的v t图像正确的是 解析 选d 滑块放上去后在摩擦力作用下先做初速度为0的匀加速运动 加速度a1 g 2m s2 匀加速运动的时间为t1 1s 此时滑块速度与传送带相等 两者相对静止 相对地面做v 2m s的匀速直线运动 运动时间为t2 1s 从此时起传送带停止运动而滑块做匀减速运动 其加速度为a2 g 2m s2 t3 1s 由以上分析可知只有d选项正确 2 多选 2014 山东高考 一质点在外力作用下做直线运动 其速度v随时间t变化的图像如图 在图中标出的时刻中 质点所受合外力的方向与速度方向相同的有 a t1b t2c t3d t4 解析 选a c 合外力与速度方向相同说明质点做加速运动 在图像中表示质点正在做加速运动的时刻有t1和t3时刻 做减速运动的时刻为t2和t4时刻 故选项a c正确 b d错误 加固训练 多选 2014 四川高考 如图所示 水平传送带以速度v1匀速运动 小物体p q由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连 t 0时刻p在传送带左端具有速度v2 p与定滑轮间的绳水平 t t0时刻p离开传送带 不计定滑轮质量和摩擦 绳足够长 正确描述小物体p速度随时间变化的图像可能是 解析 选b c 当v1 v2时 p相对于传送带向左滑动 受到的滑动摩擦力向右 当ff ft时 合外力向右 p向右做加速运动 当达到与传送带速度一样时 一起做匀速运动 受力分析如图甲 则b正确 当ff ft时 一直减速直到减为零 再反向加速 当v1 v2时 p相对于传送带向右滑动 受力分析如图乙 p向右做减速运动 当p的速度与传送带速度相等时 若ff ft p又相对于传送带向左滑动 相对地面向右减速 受力分析如图甲 加速度减小 则c正确 当ff ft时匀速运动 a d错误 热点考向二连接体问题 典题3 师生探究 如图甲所示 一长木板静止在水平地面上 在t 0时刻 一小物块以一定速度从左端滑上长木板 以后长木板运动的v t图像如图乙所示 已知小物块与长木板的质量均为m 1kg 小物块与长木板间及长木板与地面间均有摩擦 经1s后小物块与长木板相对静止 g取10m s2 求 1 小物块与长木板间动摩擦因数的值 2 在整个运动过程中 系统所产生的热量 破题关键 1 题干中小物块以一定的速度滑上原来静止的长木板 说明 刚开始的一段时间内 小物块受到方向 的滑动摩擦力作用向右做 长木板受到物块提供的 的滑动摩擦力和地面提供的方向 的滑动摩擦力作用而向右做 2 题干中 经1s后小物块与长木板相对静止 说明 二者具有共同的 一起做 水平向左 匀减速 直线运动 水平向右 水平向左 匀加速直线运动 加速度 匀减速直线运动 解析 1 长木板加速过程中 由牛顿第二定律 得 1mg 2 2mg ma1vm a1t1木板和物块相对静止 共同减速过程中 由牛顿第二定律 得 2 2mg 2ma20 vm a2t2由图像可知 vm 2m s t1 1 0s t2 0 8s联立解得 1 0 7 2 小物块在减速过程中 有 1mg ma3vm v0 a3t1在整个运动过程中 由能量守恒定律得联立解得q 40 5j答案 1 0 7 2 40 5j 拓展延伸 1 在 典题3 中 从开始运动到最后静止 长木板运动的位移为多少 解析 根据图乙可知 长木板运动的位移为图像中图线与坐标轴所围成的面积 故长木板运动的位移为x 1 8 2m 1 8m 2 在 典题3 中 若物块未从长木板上掉下来 则长木板至少为多长 解析 在0 1s内 长木板的位移为x1 2 1m 1m在典题中求得v0 9m s小物块的位移为x2 v0 v t1 9 2 1m 5 5m则长木板长度至少为l x2 x1 4 5m 典题4 自主探究 多选 如图甲所示 a b两物体叠放在光滑水平面上 对物体b施加一水平变力f f t关系如图乙所示 两物体在变力f作用下由静止开始运动且始终保持相对静止 则 a t0时刻 两物体之间的摩擦力最大b t0时刻 两物体的速度方向开始改变c t0 2t0时间内 两物体之间的摩擦力逐渐增大d 0 2t0时间内 物体a所受的摩擦力方向始终与变力f的方向相同 审题流程 第一步 审题干 提取信息 1 a b两物体叠放在光滑水平面上f为a b所受的合外力两物体的加速度与f成正比 2 两物体在变力f作用下由静止开始运动且始终保持相对静止两物体加速度始终相同 可以整体分析 第二步 审问题 明确解题思路 1 求两物体的速度 选两物体的整体为研究对象 受力分析 重力 fn f 竖直方向平衡 水平方向有加速度 列方程f ma mb a 判断a的变化规律 判断速度的变化 2 求两物体之间的摩擦力 选物体a为研究对象 受力分析 重力 ff 竖直方向受力平衡 水平方向有加速度 列方程 maa 判断a c d选项 解析 选c d 两物体始终保持相对静止 故t0时刻 两物体的加速度为零 两物体之间无摩擦力 a错误 0 t0时刻两物体做加速度减小的加速运动 t0时刻速度达到最大 t0 2t0时间内两物体做加速度增大的减速运动 到2t0时刻速度减到零 故0 2t0时间内两物体的速度方向没有改变 b错误 0 2t0时间内物体a所受的摩擦力方向始终与变力f的方向相同 d正确 两物体之间的摩擦力ff maa ff随f的变化而变化 c正确 解题悟道 整体法和隔离法的优点及使用条件 1 整体法 优点 研究对象减少 忽略物体之间的相互作用力 方程数减少 求解简捷 条件 连接体中各物体具有共同的加速度 2 隔离法 优点 易看清各个物体具体的受力情况 条件 当系统内各物体的加速度不同时 一般采用隔离法 求连接体内各物体间的相互作用力时必须用隔离法 对点训练 1 多选 2014 绍兴模拟 如图所示 质量分别为m1 m2的两个物块间用一轻弹簧连接 放在倾角为 的粗糙斜面上 物块与斜面间的动摩擦因数均为 平行于斜面 大小为f的拉力作用在m1上 使m1 m2一起向上做匀加速运动 斜面始终静止在水平地面上 则 a 弹簧的弹力为b 弹簧的弹力为c 地面对斜面的摩擦力水平向左d 地面对斜面的摩擦力水平向右 解析 选a c 对m1 m2整体由牛顿第二定律得f m1 m2 gsin m1 m2 gcos m1 m2 a 对m2由牛顿第二定律得f弹 m2gsin m2gcos m2a 解以上两式得f弹 选项a正确 b错误 斜面受竖直向下的重力 竖直向上的支持力 垂直斜面向下的压力和沿斜面向上的摩擦力 若要斜面保持静止 水平方向受力平衡 地面对斜面的摩擦力方向水平向左 选项c正确 d错误 2 多选 2014 江苏高考 如图所示 a b两物块的质量分别为2m和m 静止叠放在水平地面上 a b间的动摩擦因数为 b与地面间的动摩擦因数为 最大静摩擦力等于滑动摩擦力 重力加速度为g 现对a施加一水平拉力f 则 a 当f3 mg时 a相对b滑动d 无论f为何值 b的加速度不会超过 g 解题指南 板块模型的解题思路是抓住临界状态 如本题中假设a b之间摩擦力为最大静摩擦力 计算a b整体对应的拉力和加速度 若物块实际的拉力和加速度大于临界的拉力和加速度 则a b物块发生相对运动 解析 选b c d a b之间的最大静摩擦力为2 mg b物块与地面间的最大静摩擦力为 mg 当 mg3 mg时 a相对b滑动 c项正确 加固训练 多选 2014 桂林模拟 如图所示 质量不等的木块a和b的质量分别为m1和m2 置于光滑的水平面上 当水平力f作用于左端a上 两木块一起做匀加速运动时 a b间作用力大小为f1 当水平力f作用于右端b上 两木块一起做匀加速运动时 a b间作用力大小为f2 则 a 在两次作用过程中 木块的加速度的大小相等b 在两次作用过程中 f1 f2 fc 在两次作用过程中 f1 f2 fd 在两次作用过程中 解析 选a c 当水平力f作用于左端a上 两木块一起做匀加速运动时 由牛顿第二定律 可得整体的加速度a 方向向右 对木块b 由牛顿第二定律可得f1 m2a 当水平力f作用于左端b上 两木块一起做匀加速运动时 由牛顿第二定律可得整体的加速度a 方向向左 对木块a 由牛顿第二定律可得f2 m1a 因此 在两次作用过程中 木块的加速度的大小相等 f1 f2 f 正确选项为a c 热点考向三用牛顿运动定律解多过程问题 典题5 师生互动 如图甲所示 形木块放在光滑水平地面上 木块水平表面ab粗糙 光滑表面bc与水平面夹角为 37 木块右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器 当力传感器受压时 其示数为正值 当力传感器被拉时 其示数为负值 一个可视为质点的滑块从c点由静止开始下滑 运动过程中 传感器记录到的力和时间的关系如图乙所示 已知sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 斜面bc的长度 2 滑块的质量 3 运动过程中滑块克服摩擦力做的功 破题关键 1 由题干可知 滑块在斜面bc上受 作用做 在水平面ab上受 作用做匀减速直线运动 2 由题干可知 形木块始终处于 当滑块在cb上运动时 木块受 滑块在ab上滑动时 木块受 重力 支持力 匀加 速直线运动 重力 支持力 滑动摩擦力 静止状态 重力 地面的支持力 滑块对它的压力 力传感器对它的弹力 重力 地面 的支持力 滑块对它的压力和滑动摩擦力 力传感器对它的拉 力 解析 1 对滑块进行受力分析 如图所示 由牛顿第二定律得 a1 gsin 6m s2由图像可知滑块在斜面上运动的时间为t1 1s由运动学公式得 x1 3m 2 滑块对斜面的压力为f n1 mgcos 木块对传感器的压力为f1 f n1sin 由图像可知 f1 12n解得m 2 5kg 3 滑块滑到b点时的速度为v1 a1t1 6m s由图像可知 f f 5n t2 2s滑块受到的摩擦力ff f f 5n滑块的加速度大小为a2 2m s2木块ab的长度为x2 v1t2 8m运动过程中滑块克服摩擦力做的功为w ff x2 5 8j 40j答案 1 3m 2 2 5kg 3 40j 解题悟道 多过程问题求解的一般思路 1 基本思路 受力分析和运动分析是解决问题的关键 而加速度是联系力与运动的桥梁 基本思路如图所示 2 常用方法 整体法与隔离法 正交分解法 3 注意事项 仔细审题 分析物体的受力及受力的变化情况 确定并划分出物体经历的每个不同的过程 逐一分析各个过程中的受力情况和运动情况 以及总结前一过程和后一过程的状态有何特点 前一个过程的结束就是后一个过程的开始 两个过程的交接点受力的变化 状态的特点是解题的关键 对点训练 1 2014 哈尔滨模拟 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上所做两段运动可看作匀变速直线运动 a 1 4b 1 1c 8 1d 4 1 解析 选c 设初速度为va 过b点速度为vb ab bc x tab t tbc 4t 则 2 1gx va vb 1gt 2 2gx vb 4 2gt 解得 1 2 8 1 c正确 2 2014 重庆高考 以不同初速度将两个物体同时竖直向上抛出并开始计时 一个物体所受空气阻力可忽略 另一物体所受空气阻力大小与物体速率成正比 下列用虚线和实线描述两物体运动的v t图像可能正确的是 解析 选d 竖直上抛运动不受空气阻力 向上做匀减速直线运动至最高点再向下做自由落体运动 v t图像为倾斜向下的直线 四个选项均正确表示 考虑阻力f kv的上抛运动 上升中a上 随着v减小 a上减小 对应v t图像的斜率减小 选项a错误 下降中a下 随着v增大 a下继续减小 而在最高点时v 0 a g 对应v t图与t轴的交点 其斜率应该等于g 即过t轴交点的切线应该与竖直上抛运动的直线平行 只有d选项满足 故选d 3 如图甲所示 绷紧的水平传送带始终以恒定速率v1运行 初速度大小为v2的小物块从与传送带等高的光滑水平地面上的a处滑上传送带 若从小物块滑上传送带开始计时 小物块在传送带上运动的v t图像 以地面为参考系 如图乙所示 已知v2 v1 则 a t2时刻 小物块离a处的距离达到最大b t2时刻 小物块相对传送带滑动的距离最大c 0 t2时间内 小物块受到的摩擦力方向先向右后向左d 0 t3时间内 小物块始终受到大小不变的摩擦力作用 解析 选b 物块滑上传送带后将做匀减速运动 t1时刻速度为零 此时小物块离a处的距离达到最大 选项a错误 然后在传送带滑动摩擦力的作用下向右做匀加速运动 t2时刻与传送带达到共同速度 此时小物块相对传送带滑动的距离最大 选项b正确 0 t2时间内 小物块受到的摩擦力方向始终向右 选项c错误 t2 t3时间内小物块不受摩擦力 选项d错误 加固训练 2014 唐山二模 一皮带传送装置如图所示 轻弹簧一端固定 另一端连接一个质量为m的滑块 已知滑块与皮带之间存在摩擦 现将滑块轻放在皮带上 弹簧恰好处于自然长度且轴线水平 若在弹簧从自然长度到第一次达到最长的过程中 滑块始终未与皮带达到共速 则在此过程中滑块的速度和加速度变化情况是 a 速度增大 加速度增大b 速度增大 加速度减小c 速度先增大后减小 加速度先增大后减小d 速度先增大后减小 加速度先减小后增大 解析 选d 滑块在传送带上受力如图所示 当ff kx时 滑块向左做加速运动 由牛顿第二定律得ff kx ma 随着x的增大 加速度a减小 当ff kx时 a 0 速度达到最大值 当ff kx时 由牛顿第二定律得kx ff ma 随着x的增大 加速度a增大 速度v减小 直至为零 此时弹