高考物理一轮复习第3章牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律两类动力学问题课件.pptx

第2讲牛顿第二定律两类动力学问题,知识排查,牛顿第二定律,1.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_方向相同。2.表达式：F_。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。,ma,正比,反比,作用力,惯性,匀速直线,宏观,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单位。力学中的基本量有三个，它们分别是_、_和_，它们的国际单位分别是_、_和_。3.导出单位由_根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。,单位制,kg,m,s,基本单位,导出单位,质量,长度,时间,基本单位,1.动力学的两类基本问题第一类：已知受力情况求物体的_。第二类：已知运动情况求物体的_。2.解决两类基本问题的方法以_为“桥梁”，由运动学公式和_列方程求解，具体逻辑关系如下,两类动力学问题,运动情况,受力情况,加速度,牛顿第二定律,小题速练,1.思考判断(1)牛顿第一定律是牛顿第二定律的特殊情形()(2)对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，当力刚作用瞬间，物体立即获得加速度()(3)Fma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关()(4)物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系()(5)物体所受合外力减小，加速度一定减小，速度也一定减小()答案(1)(2)(3)(4)(5),2.下列哪些物理量的单位是基本单位()A.力的单位NB.压强的单位PaC.长度的单位mD.加速度的单位m/s2答案C,3.(多选)人教版必修1P86例2改编如图1所示，截面为直角三角形的木块置于粗糙的水平地面上，其倾角30，斜面长为7m。现木块上有一质量为m1.0kg的滑块从斜面顶端下滑，测得滑块在0.40s内速度增加了1.4m/s，且知滑块滑行过程中木块处于静止状态，重力加速度g取10m/s2，则(),A.滑块滑行过程中受到的摩擦力大小为1.2NB.滑块滑行过程中受到的摩擦力大小为1.5NC.滑块滑到木块底部时的速度大小为5m/sD.滑块滑到木块底部时的速度大小为7m/s,图1,答案BD,牛顿第二定律的理解和应用,1.牛顿第二定律的性质,2.合力、加速度、速度的关系,(1)物体的加速度由所受合力决定，与速度无必然联系。(2)合力与速度夹角为锐角，物体加速；合力与速度夹角为钝角，物体减速。,1.下列关于速度、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0，则加速度为0，所受的合外力也为0C.物体的速度为0，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0，所受的合外力也可能很大,解析物体的速度大小和加速度大小没有必然联系，一个很大，另一个可以很小，甚至为0，物体所受合外力的大小决定加速度的大小，同一物体所受合外力越大，加速度一定也越大，故选项C正确。答案C,2.如图2所示，一木块在光滑水平面上受一个恒力F作用而运动，前方固定一个轻质弹簧，当木块接触弹簧后，下列判断正确的是(),图2A.木块将立即做匀减速直线运动B.木块将立即做变减速直线运动C.在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大D.在弹簧压缩量最大时，木块的加速度为零答案C,3.如图3，在匀强电场中，悬线一端固定于地面，另一端拉住一个带电小球，使之处于静止状态。忽略空气阻力，当悬线断裂后，小球将做(),A.曲线运动B.匀速直线运动C.匀加速直线运动D.变加速直线运动解析在悬线断裂前，小球受重力、电场力和悬线拉力作用而处于平衡状态，故重力与电场力的合力与拉力等值反向。悬线断裂后，小球所受重力与电场力的合力大小、方向均不变，故小球将沿原来悬线拉力的反方向做匀加速直线运动，选项C正确。答案C,图3,两种模型,牛顿第二定律的瞬时性,【典例】两个质量均为m的小球，用两条轻绳连接，处于平衡状态，如图4所示。现突然迅速剪断轻绳OA，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别用a1和a2表示，则(),A.a1g，a2gB.a10，a22gC.a1g，a20D.a12g，a20审题关键点两条轻绳连接剪断轻绳的瞬间解析由于绳子张力可以突变，故剪断OA后小球A、B只受重力，其加速度a1a2g。故选项A正确。答案A,图4,【拓展延伸1】把“轻绳”换成“轻弹簧”,在【典例】中只将A、B间的轻绳换成轻质弹簧，其他不变，如图5所示，则【典例】选项中正确的是(),图5,解析剪断轻绳OA后，由于弹簧弹力不能突变，故小球A所受合力为2mg，小球B所受合力为零，所以小球A、B的加速度分别为a12g，a20。故选项D正确。答案D,【拓展延伸2】改变平衡状态的呈现方式,把【拓展延伸1】的题图放置在倾角为30的光滑斜面上，如图6所示，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，则下列说法正确的是(),图6,解析细线被烧断的瞬间，小球B的受力情况不变，加速度为0。烧断前，分析整体受力可知线的拉力为T2mgsin，烧断瞬间，A受的合力沿斜面向下，大小为2mgsin，所以A球的瞬时加速度为aA2gsin30g，故选项B正确。答案B,1.求解瞬时加速度的一般思路,2.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.如图7所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为(),图7,答案B,2.如图8所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g。则有(),图8,答案C,3.如图9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)(),图9A.0，gB.g，gC.2g，gD.2g，0,答案C,1.解决动力学两类问题的两个关键点,2.解决动力学基本问题的处理方法(1)合成法：在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用“合成法”。(2)正交分解法：若物体的受力个数较多(3个或3个以上)，则采用“正交分解法”。,动力学的两类基本问题,【典例1】(20184月浙江选考)可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏。如图10所示，有一企鹅在倾角为37的倾斜冰面上，先以加速度a0.5m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，t8s时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数0.25，已知sin370.6，cos370.8，g10m/s2。求：,(1)企鹅向上“奔跑”的位移大小；(2)企鹅在冰面滑动的加速度大小；(3)企鹅退滑到出发点时的速度大小。(计算结果可用根式表示),图10,解得x16m。(2)在企鹅卧倒以后将进行两个过程的运动，第一个过程是从卧倒到最高点，第二个过程是从最高点滑到出发点，两次过程根据牛顿第二定律分别有mgsin37mgcos37ma1mgsin37mgcos37ma2解得a18m/s2，a24m/s2。(3)企鹅从卧倒滑到最高点的过程中，做匀减速直线运动，设时间为t，位移为x,解得x1m。企鹅从最高点滑到出发点的过程中，设末速度为vt，初速度为0，则有,两类动力学问题的解题步骤,【典例2】如图11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h0.8m，B点距C点的距离L2.0m。(滑块经过B点时没有能量损失，取g10m/s2)求：,图11(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t1.0s时速度的大小。,解析(1)滑块先在斜面上做匀加速运动，然后在水平面上做匀减速运动，故滑块运动到B点时速度最大，设为vmax，设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1，则mgsin30ma1,解得vmax4m/s。(2)设滑块在水平面上运动的加速度大小为a2则mgma2,解得0.4。,(3)设滑块在斜面上运动的时间为t1，vmaxa1t1，得t10.8s，由于tt1，故滑块已经经过B点，做匀减速运动的时间为tt10.2s，设t1.0s时速度大小为v，则vvmaxa2(tt1)解得v3.2m/s。答案(1)4m/s(2)0.4(3)3.2m/s,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。,1.(20164月浙江选考)如图12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。,图12,(2)根据牛顿第二定律FNmgma1得FNmgma1654N由牛顿第三定律可得，小明对地板的压力FNFN654N，方向竖直向下,答案(1)0.9m/s2180m(2)654N(3)6s,2.如图13所示，冰壶运动是一项体力与智力相结合的投掷类高雅运动，有人把冰壶称做“冰上国际象棋”。在一次比赛中，掷球运动员在掷球区的栏线前松手，冰壶沿着冰道做匀减速直线运动，最后停在“营垒”的中心。已知从松手到停止的运动过程中，冰壶的位移x40m，所经过的时间t20s。,图13(1)求冰壶在此过程中平均速度v1大小；(2)求冰壶在此过程中加速度a的大小；(3)求位移x130m处时冰壶速度v2的大小。,解析(1)冰壶做匀减速直线运动，由平均速度公式,(3)由匀变速直线运动规律得：v0at解得此过程中初速度的大小v04m/s,解得位移x130m处时冰壶速度大小v22m/s。答案(1)2m/s(2)0.2m/s2(3)2m/s,3.(201610月浙江选考)如图14所示，在某段平直的铁路上，一列以324km/h高速行驶的列车某时刻开始匀减速行驶，5min后恰好停在某车站，并在该站停留4min，随后匀加速驶离车站，经8.1km后恢复到原速324km/h。,图14(1)求列车减速时的加速度大小；(2)若该列车总质量为8.0105kg，所受阻力恒为车重的0.1倍，求列车驶离车站加速过程中牵引力的大小；(3)求列车从开始减速到恢复原速这段时间内的平均速度大小。,(2)列车驶离车站，经x8.1103m后速度达到v90m/s，,f0.1mg，根据牛顿第二定律得F0.1mgma，代入数值解得F1.2106N。,答案(1)0.3m/s2(2)1.2106N(3)30m/s,科学思维光滑斜面模型,模型特点如图15所示，质量为m的物体从倾角为、高度为h的光滑斜面顶端由静止下滑，则有如下规律：,图15,【例】如图16所示，一物体分别从高度相同、倾角不同的三个光滑斜面顶端由静止开始下滑。下列说法正确的是(),A.滑到底端时的速度相同B.滑到底端所用的时间相同C.在倾角为3