高三物理一轮复习 第3章 第2节 牛顿第二定律精品课件 新人教版.ppt

第2节牛顿第二定律 考点1 应用牛顿第二定律解题的基本方法 例1 一物体放置在倾角为 的斜面上 斜面固定于加速上升的电梯中 加速度为a 如图3 2 1所示 在物体始终相对于斜面静止的条件下 下列说法中正确的是 a 当 一定时 a越大 斜面对物体的正压力越小b 当 一定时 a越大 斜面对物体的摩擦力越大c 当a一定时 越大 斜面对物体的正压力越小d 当a一定时 越大 斜面对物体的摩擦力越小 图3 2 1 切入点 运用牛顿第二定律解题 当 一定时 a越大 fn越大 a不正确 当 一定时 a越大 ff越大 b正确 当a一定时 越大 fn越小 c正确 当a一定时 越大 ff越大 d不正确 解法二 应用正交分解法求解 物体受重力 支持力 摩擦力的作用 由于支持力 摩擦力相互垂直 所以把加速度a在沿斜面方向和垂直于斜面方向分解 如图所示 沿斜面方向 由牛顿第二定律得 ff mgsin masin 垂直于斜面方向 由牛顿第二定律得 fn mgcos macos 当 一定时 由 得 a越大 ff越大 b正确 由 得 a越大 fn越大 a错误 当a一定时 由 得 越大 ff越大 d错误 由 得 越大 fn越小 c正确 答案 bc点评 解题方法要根据题设条件灵活选择 本题的解法二中 要分析的支持力和摩擦力相互垂直 所以分解加速度比较简单 但是当多数力沿加速度方向时 分解力比较简单 考点2 临界 极值问题 例2 如图3 2 2所示 一个质量为m 0 2kg的小球用细绳吊在倾角为 53 的光滑斜面上 当斜面静止时 绳与斜面平行 当斜面以10m s2的加速度向右做加速运动时 求绳子的拉力及斜面对小球的弹力 图3 2 2 切入点 从物理问题的实际过程入手分析 解析 先分析物理现象 用极限法把加速度a推到两个极端 当a较小 a 0 时 小球受到三个力 重力 拉力 支持力 的作用 此时绳平行于斜面 当a增大 足够大 时 小球将 飞离 斜面 不再受支持力 此时绳与水平方向的夹角未知 那么 当斜面以加速度a 10m s2向右加速运动时 必须先求出小球离开斜面的临界值a0才能确定小球受力情况 点评 物理问题要分析透彻物体运动的情景 而具体情景中存在的各种临界条件往往会掩盖问题的实质 所以有些问题挖掘隐含条件就成为解题的关键 题型一 瞬时性问题分析 例3 如图3 2 3甲所示 一质量为m的物体系于长度分别为l1 l2的两根细线上 l1的一端悬挂在天花板上 与竖直方向夹角为 l2水平拉直 物体处于平衡状态 1 现将l2线剪断 求剪断瞬间物体的加速度 2 若将图甲中的细线l1改为质量不计的轻弹簧而其余情况不变 如图3 2 3乙所示 求剪断l2线瞬间物体的加速度 图3 2 3 解析 1 对图甲的情况 l2剪断的瞬间 绳l1不可伸缩 物体的加速度只能沿切线方向 由mgsin ma1所以a1 gsin 方向为垂直l1斜向下 2 对图乙的情况 设弹簧上拉力为ft1 l2线上拉力为ft2 重力为mg 物体在三力作用下保持平衡 有ft1cos mg ft1sin ft2 ft2 mgtan 剪断线的瞬间 ft2突然消失 物体即在ft2反方向获得加速度 因为mgtan ma2 所以加速度a2 gtan 方向与ft2反向 即水平向右 点评 1 物体在某一瞬时的加速度只取决于这一瞬间的合力 而与这一瞬时之前或之后的合外力没有关系 2 求解此类瞬时性问题 要注意两个理想模型的区别 刚性绳 弹力大小可发生突变 弹簧 橡皮绳 有弹力作用时 物体的形变量较大 恢复形变需要较长时间 在瞬时性问题中 弹力大小在某一瞬时可视为不变 3 当物体受力突然变化时 物体的加速度也会瞬间发生变化 但是速度在该瞬间是不变的 因为速度的变化需要过程的积累 题型二 牛顿运动定律应用 例4 如图3 2 4所示 质量为m 1kg小球穿在斜杆上 斜杆与水平方向的夹角为 37 球恰好能在杆上匀速滑动 若球受到一大小为f 40n的水平推力作用 可使小球沿杆向上加速滑动 g取10m s2 求 1 小球与斜杆间的动摩擦因数 的大小 2 小球沿杆向上加速滑动的加速度大小 图3 2 4 解析 1 对小球受力分析 由平衡条件可知 mgsin f1 n1 mgcos f1 n1 解得 tan37 0 75 2 水平推力作用后 由牛顿第二定律 fcos mgsin f2 ma f2 n2 fsin mgcos 解得a 2m s2 点评 运用牛顿运动定律解决力学问题的一般程序为 1 选择研究对象 2 受力分析 3 合成或分解 正交分解 4 列式计算 在受力分析时 应注意被动力随主动力变化的特点 1 2011 天津 如图3 2 5所示 a b两物块叠放在一起 在粗糙的水平面上保持相对静止地向右做匀减速直线运动 运动过程中b受到的摩擦力 a 方向向左 大小不变b 方向向左 逐渐减小c 方向向右 大小不变d 方向向右 逐渐减小 图3 2 5 a 解析 对ab整体合外力向左 对b隔离 由牛顿第二定律可知合外力为摩擦力 必向左做匀减速运动 则合外力恒定 故选a 2 2011 北京 蹦极 就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处 从几十米高处跳下的一种极限运动 某人做蹦极运动 所受绳子拉力f的大小随时间t变化的情况如图3 2 6所示 将蹦极过程近似为在竖直方向的运动 重力加速度为g 据图可知 此人在蹦极过程中最大加速度约为 a gb 2gc 3gd 4g 图3 2 6 b 3 2012 江苏卷 将一只皮球竖直向上抛出 皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比 下列描绘皮球在上升过程中加速度大小a与时间t关系的图象 可能正确的是 c 解析 由题意设空气阻力与速度的关系为f kv 皮球上升过程由牛顿第二定律有mg f ma 得mg kv ma 皮球上升速度v减小 所以皮球的加速度a减小 加速度减小 说明速度减小得越来越慢 而速度减小得越来越慢 得到加速度减小得也越来越慢 即图线的斜率减小 当速度减小到零时 加速度a g 所以c正确 图3 2 8 c 5 如图3 2 9所示 轻质弹簧上放一物体且不拴接 现用手将物体向下压到某一位置且保持静止 突然将手撤去 物体被弹射出去 则物体离开弹簧前下列说法正确的是 a 在手撤去瞬间 弹簧对地的压力等于静止时手对物体的压力加上物体重力b 物体一直加速c 物体先加速 后减速d 弹簧对地面的压力一直大于物体的重力 图3 2 9 ac 解析 由于弹簧不能发生突变 所以在手撤去瞬间 弹簧没有立即恢复不受力的状态 仍然保持手压的状态 因此它对地的压力还是等于静止时手对物体的压力加上物体重力 即a选项正确 在手刚撤去后 弹簧对物体竖直向上的弹力大于物体的重力 所以物体向上做加速运动 随着物体向上运动 弹簧对物体向上的弹力越来越小 物体的加速度越来越小 到某一时刻 弹力等于物体的重力 此时物体的加速度等于零 接着物体的重力又大于弹簧对物体的弹力 物体所受合力方向向下 与速度方向相反 所以物体又做减速运动 因此选项b不正确 c正确 根据前面所述 物体在做减速运动时 弹簧的弹力小于物体的重力 从而也就有弹簧对地面的压力小于物体的重力 即选项d错误 6 如图3 2 10所示 在光滑水平