适用于新高考新教材备战2025届高考物理一轮总复习第3章运动和力的关系第2讲牛顿第二定律的基本应用课件

第2讲牛顿第二定律的基本应用考点一动力学的两类基本问题强基础•固本增分1.两类动力学问题

关键都是受力分析和运动状态第一类:已知受力情况求物体的运动情况。第二类:已知运动情况求物体的受力情况。2.解决两类基本问题的方法

求加速度以

为“桥梁”,由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解,具体逻辑关系如图所示。

加速度√√×研考点•精准突破1.动力学两类基本问题的解题步骤

2.等时圆模型(1)质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到圆环的最低点所用时间相等,如图甲所示。(2)质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等,如图乙所示。(3)两个竖直圆环相切且两环的竖直直径均过切点,质点沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等,如图丙所示。考向一

已知受力情况求运动情况典题1

四旋翼无人机是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器,目前得到越来越广泛的应用。一架质量m=2kg的无人机,其动力系统所能提供的最大升力F=36N,运动过程中所受空气阻力大小恒为f=4N。g取10m/s2。(1)无人机在地面上从静止开始,以最大升力竖直向上起飞。求在t=5s时离地面的高度h。(2)当无人机悬停在距离地面高度H=100m处时,由于动力设备故障,无人机突然失去升力而坠落。求无人机坠落到地面时速度v的大小。答案

(1)75m

(2)40m/s解析

(1)设无人机上升时加速度为a,由牛顿第二定律得F-mg-f=ma解得a=6

m/s2由h=at2解得h=75

m。(2)设无人机坠落过程中加速度为a1,由牛顿第二定律得mg-f=ma1解得a1=8

m/s2由v2=2a1H解得v=40

m/s。★一题多变

若在典题1无人机坠落过程中,由于遥控设备的干预,动力设备重新启动提供向上的最大升力。为使无人机着地时速度为零,求无人机从开始下落到恢复升力的最长时间t1。解析

设无人机恢复升力后向下减速时加速度为a2,由牛顿第二定律得F-mg+f=ma2,解得a2=10

m/s2名师点拨

(1)把握“两个分析”“一个桥梁”(2)找到不同过程之间的“联系”,如第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度,若过程较为复杂,可画位置示意图确定位移之间的联系。考向二

已知运动情况求受力情况典题2(多选)古代劳动人民常用夯锤(如图甲所示)将地砸实,打夯时四个劳动者每人分别握住夯锤的一个把手,一个人喊号,号声一响,四人同时用力将地上质量为90kg的夯锤竖直向上提起;号音一落,四人同时松手,夯锤落下将地面砸实。以竖直向上为正方向,若某次打夯过程松手前夯锤运动的v-t图像如图乙所示。不计空气阻力,g取10m/s2,下列说法正确的是(

)A.松手后,夯锤立刻做自由落体运动B.夯锤离地的最大高度为0.45mC.夯锤上升过程所用的时间为0.45sD.松手前,夯锤所受合外力的大小为300NBD考向三等时圆模型典题3(多选)如图所示,Oa、Ob和ad是竖直平面内三根固定的光滑细杆,O、a、b、c、d位于同一圆周上,c为圆周的最高点,a为最低点,O'为圆心。每根杆上都套着一个小滑环(未画出),两个滑环从O点无初速度释放,一个滑环从d点无初速度释放,用t1、t2、t3分别表示滑环沿Oa、Ob、da到达a、b所用的时间。下列关系正确的是(

)A.t1=t2

B.t2>t3

C.t1<t2

D.t1=t3BCD解析

设想还有一根光滑固定细杆ca,则ca、Oa、da三细杆交于圆的最低点a,三杆顶点均在圆周上,根据等时圆模型可知,由c、O、d无初速度释放的小滑环到达a点的时间相等,即tca=t1=t3;由c→a和由O→b滑动的小滑环,滑行位移大小相同,初速度均为零,但加速度aca>aOb,由s=at2可知,t2>tca,故A项错误,B、C、D项正确。反思提升

考点二超重与失重问题大于向上减速下降小于向下减速上升向下×√×提示

电梯启动瞬间加速度方向向上,人受到的合力方向向上,所以人受到的支持力大于其所受重力;电梯匀速向上运动时,人受到的合力为零,所以人受到的支持力等于其所受重力。研考点•精准突破判断超重和失重的方法

从受力的角度判断当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时,物体处于失重状态;等于零时,物体处于完全失重状态从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时,物体处于超重状态;具有向下的加速度时,物体处于失重状态;向下的加速度等于重力加速度时,物体处于完全失重状态从速度变化的角度判断①物体向上加速或向下减速时,处于超重状态②物体向下加速或向上减速时,处于失重状态考向一

超重、失重的理解典题4(2024山东济南模拟)图甲是某同学站在接有力传感器的板上做下蹲、起跳动作的示意图,图中的O点表示他的重心。图乙是传感器所受压力随时间变化的图像,图像上a、b两点的纵坐标分别为900N和300N,重力加速度g取10m/s2,不计空气阻力。根据图像分析可知(

)A.该同学的重力可由b点读出,为300NB.该同学在b到c的过程中先处于超重状态再处于失重状态C.该同学在双脚与板不接触的过程中处于完全失重状态D.该同学在b点对应时刻的加速度大于在c点对应时刻的加速度答案

C

解析

开始时该同学处于平衡状态,对传感器的压力为900

N,该同学的重力也为900

N,A错误;b到c过程中,该同学对板的压力先小于他的重力,后大于他的重力,则该同学先处于失重状态后处于超重状态,B错误;离开板后该同学只受重力的作用,处于完全失重状态,C正确;b点对应时刻弹力与重力的差值要小于c点对应时刻弹力与重力的差值,则该同学在b点对应时刻的加速度要小于在c点对应时刻的加速度,D错误。考向二

超重、失重的计算典题5

某同学抱着箱子做蹲起运动研究超重和失重现象,在箱内的顶部和底部均安装有压力传感器。如图所示,两质量均为2kg的物块用轻弹簧连接分别抵住传感器。当该同学抱着箱子静止时,顶部的压力传感器显示示数F1=10N。重力加速度g取10m/s2。不计空气阻力,则(

)A.箱子静止时,底部压力传感器显示示数F2=30NB.当F1=5N时,箱子处于失重状态,人可能抱着箱子下蹲C.当F1=15N时,箱子处于超重状态,人可能抱着箱子向上站起D.若箱子保持竖直从高处自由释放,运动中两个压力传感器的示数均为30ND解析

当箱子静止时,对两物块和弹簧组成的系统受力分析可知2mg+F1=F2,得下面压力传感器显示示数F2=50

N,A错误;对上面物体有mg+F1=F弹,得F弹=30

N,当F1=5

N时,对上面物体有mg+F1<F弹,所以加速度方向向上,箱子处于超重状态,B错误;当F1=15

N时,mg+F1>F弹,加速度方向向下,箱子处于失重状态,C错误;当箱子自由下落时处于完全失重状态,两个物体所受合力均为mg,则应有F弹=F1=F2,弹簧长度没变,所以两个压力传感器的示数均为30

N,D正确。考点三动力学的图像问题动力学图像

体现数形结合的思想1.动力学图像反映了两个变量之间的函数关系,必要时需要根据物理规律进行推导,得到函数关系后结合图线的斜率、截距、面积、交点坐标、拐点的物理意义对图像及运动过程进行分析。2.常见的动力学图像及问题类型3.动力学图像问题的解题策略(1)问题实质是力与运动的关系,解题的关键在于弄清图像斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义。(2)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。考向一由动力学图像分析有关问题典题6(多选)将一小球竖直上抛,过一段时间小球回到抛出点。以向上为正方向,绘制出小球从抛出到回到抛出点(t2时刻)的v-t图像如图所示。小球运动过程中仅受重力和空气阻力。下列说法正确的有(

)A.小球上升过程所用时间为全过程所用时间的一半B.小球速率越大,受到的空气阻力越大C.小球回到出发点时的速率v2一定比抛出时的速率v1小D.v-t图在t轴上方所围面积与在t轴下方所围面积相等BCD解析

上升过程中

,则上升过程的加速度大于下降过程的加速度,研究上升过程的逆过程,两个过程均为初速度为零的加速运动,根据h=at2可知上升过程时间短,小球上升过程所用时间小于全过程所用时间的一半,选项A错误;由图像可知上升过程加速度逐渐减小,即随速率减小,阻力减小,下降过程加速度逐渐减小,即随速率增大,阻力增大,选项B正确;整个过程由于有阻力做负功,则小球回到出发点时的速率v2一定比抛出时的速率v1小,选项C正确;v-t图在t轴上方所围面积等于上升的位移大小,在t轴下方所围面积等于下降的位移大小,则两部分面积应该相等,选项D正确。考向二由已知条件确定某有关