2019版高考物理一輪復(fù)習(xí) 專(zhuān)題三 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第2講 牛頓第二定律課件.ppt

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第2講牛頓第二定律 考點(diǎn)1 牛頓第二定律 1 內(nèi)容 物體的加速度跟所受 成正比 跟物體的 成反比 加速度的方向跟 的方向一致 2 表達(dá)式 F與a具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 3 適用范圍 合外力 質(zhì)量 合外力 F ma 1 牛頓第二定律只適用于 參考系 相對(duì)地面靜止 或做 運(yùn)動(dòng)的參考系 慣性 勻速直線 2 牛頓第二定律只適用于 物體 相對(duì)于分子 原 子 低速運(yùn)動(dòng) 遠(yuǎn)小于光速 的情況 宏觀 考點(diǎn)2 合外力 加速度和速度的關(guān)系 1 三者關(guān)系如下表 2 速度大小變化與加速度的關(guān)系 當(dāng)a與v同向時(shí) v 當(dāng)a與v反向時(shí) v 而加速度大小由合外力的大小決定 所以要分析v a的變化情況 必須先分析物體受到的 的變化情況 增大 減小 合外力 考點(diǎn)3 動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題 1 由物體的受力情況求解運(yùn)動(dòng)情況的基本思路 先求出幾個(gè)力的合力 由牛頓第二定律 F ma 求出 再由運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式求出速度或位移 2 由物體的運(yùn)動(dòng)情況求解受力情況的基本思路 根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出 再由牛頓第二定律求出合力 從而確定未 知力 加速度 加速度 說(shuō)明 牛頓第二定律是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)問(wèn)題與受力問(wèn)題的橋梁 加速度是解題的關(guān)鍵 基礎(chǔ)自測(cè) 1 2017年上海靜安區(qū)高三質(zhì)檢 靜止在光滑水平面上的物 體 在受到一個(gè)水平力作用的瞬間 A 物體立刻獲得加速度 但速度仍等于零B 物體立刻獲得速度 但加速度為零C 物體立刻獲得加速度 同時(shí)也獲得速度D 物體的加速度和速度都要經(jīng)過(guò)少許時(shí)間才能獲得答案 A 2 多選 2017年山東日照調(diào)研 如圖3 2 1所示 一木塊在光滑水平面上受一恒力F作用 前方固定一足夠長(zhǎng)的彈簧 則 當(dāng)木塊接觸彈簧后 A 木塊立即做減速運(yùn)動(dòng)B 木塊在一段時(shí)間內(nèi)速度仍可增大 圖3 2 1 C 當(dāng)F等于彈簧彈力時(shí) 木塊速度最大D 彈簧壓縮量最大時(shí) 木塊加速度為零答案 BC 3 多選 2017年廣東汕頭一模 如圖3 2 2所示 建設(shè)房屋時(shí) 保持底邊L不變 要設(shè)計(jì)好屋頂?shù)膬A角 以便下雨時(shí)落在房頂?shù)挠甑文鼙M快地滑離屋頂 雨滴下滑時(shí)可視為小球做無(wú)初 速無(wú)摩擦的運(yùn)動(dòng) 下列說(shuō)法正確的是 A 傾角 越大 雨滴下滑時(shí)的加速度越大B 傾角 越大 雨滴對(duì)屋頂壓力越大C 傾角 越大 雨滴從頂端O下滑至屋檐M時(shí) 的速度越大 圖3 2 2 D 傾角 越大 雨滴從頂端O下滑至屋檐M時(shí)的時(shí)間越短 解析 設(shè)屋檐的底角為 底邊為L(zhǎng) 注意底邊長(zhǎng)度是不變的 屋頂?shù)钠旅骈L(zhǎng)度為x 雨滴下滑時(shí)加速度為a 對(duì)雨滴做受力分析如圖D16所示 只受重力mg和屋頂對(duì)雨滴的支持力FN 垂直于屋頂方向 mgcos FN 圖D16 平行于屋頂方向 ma mgsin 雨滴的加速度為a gsin 則傾角 越大 雨滴下滑時(shí)的加速度越大 故A正確 答案 AC 4 2017年新課標(biāo) 卷 為提高冰球運(yùn)動(dòng)員的加速能力 教練員在冰面上與起跑線距離s0和s1 s1 s0 處分別設(shè)置一個(gè)擋板和一面小旗 如圖3 2 3所示 訓(xùn)練時(shí) 讓運(yùn)動(dòng)員和冰球都位于起跑線上 教練員將冰球以速度v0擊出 使冰球在冰面上沿垂 直于起跑線的方向滑向擋板 冰球被擊出的同時(shí) 運(yùn)動(dòng)員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向小旗 訓(xùn)練要求當(dāng)冰球到達(dá)擋板時(shí) 運(yùn)動(dòng)員至少到達(dá)小旗處 假定運(yùn)動(dòng)員在滑行過(guò)程中做勻加速運(yùn)動(dòng) 冰球到達(dá)擋板時(shí)的速度為v1 重力加速度為g 求 1 冰球與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 滿(mǎn)足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員的最小加速度 圖3 2 3 熱點(diǎn)1 對(duì)牛頓第二定律的理解 熱點(diǎn)歸納 考向1 力 加速度和速度的關(guān)系 典題1 一質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用 處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零 再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來(lái)的大小 在此過(guò)程中 其他力保持不變 則質(zhì)點(diǎn)的加速度大小a和 速度大小v的變化情況是 A a和v都始終增大B a和v都先增大后減小C a先增大后減小 v始終增大D a和v都先減小后增大 解析 質(zhì)點(diǎn)在多個(gè)力作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí) 其中一個(gè)力必與其余各力的合力等值反向 當(dāng)該力大小逐漸減小到零的過(guò)程中 質(zhì)點(diǎn)所受合力從零開(kāi)始逐漸增大 做加速度逐漸增大的加速運(yùn)動(dòng) 當(dāng)該力再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來(lái)大小的過(guò)程中 質(zhì)點(diǎn)所受合力方向仍不變 大小逐漸減小到零 質(zhì)點(diǎn)沿原方向做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng) 故C正確 答案 C 方法技巧 合力 加速度 速度間的決定關(guān)系 1 不管速度是大是小 或是零 只要合力不為零 物體都有加速度 3 合力與速度同向時(shí) 物體做加速運(yùn)動(dòng) 合力與速度反向時(shí) 物體做減速運(yùn)動(dòng) 考向2 加速度的計(jì)算 典題2 一個(gè)質(zhì)量為20kg的物體 從斜面的頂端由靜止勻加速滑下 物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 2 斜面與水平面間的夾角為37 求物體從斜面下滑過(guò)程中的加速度 g取10m s2 解 物體受力如圖D17所示 圖D17 故物體從斜面下滑過(guò)程中的加速度大小為4 4m s2 方向沿斜面向下 x軸方向 Gx Ff may軸方向 FN Gy 0其中Ff FN所以a gsin gcos 4 4m s2 方法技巧 計(jì)算兩個(gè)力的合力時(shí)一般用合成法 根據(jù)合力方向沿加速度方向做平行四邊形 計(jì)算合力 計(jì)算多個(gè)力的合力時(shí)一般用正交分解法 沿加速度和垂直加速度方向建坐標(biāo)系 沿加速度方向的合力提供加速度 垂直加速度方向的合力為0 考向3 牛頓第二定律的瞬時(shí)性 典題3 如圖3 2 4所示 物塊1 2間用剛性輕質(zhì)桿連接 物塊3 4間用輕質(zhì)彈簧相連 物塊1 3質(zhì)量為m 物塊2 4質(zhì)量為M 兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上 并處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出 設(shè)抽出后的瞬間 物塊1 2 3 4的加速度大小分別為a1 a2 a3 a4 重力 加速度大小為g 則有 圖3 2 4 解析 在抽出木板的瞬時(shí) 物塊1 2與剛性輕桿接觸處的形變立即消失 受到的合力均等于各自重力 所以由牛頓第二定律知a1 a2 g 而物塊3 4間的輕彈簧的形變還來(lái)不及改變 此時(shí)彈簧對(duì)物塊3向上的彈力大小和對(duì)物塊4向下的彈力大小仍為mg 因此物塊3滿(mǎn)足mg F a3 0 由牛頓第二定 答案 C 方法技巧 加速度與合外力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系 二者總是同時(shí)產(chǎn)生 同時(shí)變化 同時(shí)消失 具體可簡(jiǎn)化為以下兩種模型 熱點(diǎn)2 動(dòng)力學(xué)的兩類(lèi)基本問(wèn)題 熱點(diǎn)歸納 1 解決兩類(lèi)基本問(wèn)題的思路 2 兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題步驟 考向1 根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)情況求物體受力情況 典題4 研究表明 一般人的剎車(chē)反應(yīng)時(shí)間 即圖3 2 5甲中 反應(yīng)過(guò)程 所用時(shí)間 t0 0 4s 但飲酒會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng) 在某次試驗(yàn)中 志愿者少量飲酒后駕車(chē)以v0 72km h的速度在試驗(yàn)場(chǎng)的水平路面上勻速行駛 從發(fā)現(xiàn)情況到汽車(chē)停止 行駛距離L 39m 減速過(guò)程中汽車(chē)位移x與速度v的關(guān)系曲線如圖乙所示 此過(guò)程可視為勻變速直線運(yùn)動(dòng) 重力加速度的大小g取10m s2 求 1 減速過(guò)程中汽車(chē)加速度的大小及所用時(shí)間 2 飲酒使志愿者比一般人增加的反應(yīng)時(shí)間 3 減速過(guò)程中汽車(chē)對(duì)志愿者的作用力大小與志愿者重力大小的比值 甲 乙 圖3 2 5 解 1 設(shè)減速過(guò)程中汽車(chē)加速度的大小為a 所用時(shí)間為t 由題可得 初速度v0 20m s 末速度v 0 位移x 25m 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 聯(lián)立以上兩式 代入數(shù)據(jù)解得a 8m s2 t 2 5s 2 設(shè)志愿者飲酒情況下反應(yīng)時(shí)間為t 飲酒后反應(yīng)時(shí)間的增加量為 t 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得L v0t x t t t0聯(lián)立以上兩式 代入數(shù)據(jù)解得 t 0 3s 圖D18 3 設(shè)志愿者所受的合外力大小為F 汽車(chē)對(duì)志愿者的作用力大小為F0 志愿者質(zhì)量為m 受力如圖D18所示 由牛頓第二定律得 F ma由平行四邊形定則得聯(lián)立以上兩式 代入數(shù)據(jù)解得 考向2 根據(jù)物體受力情況求物體運(yùn)動(dòng)情況 典題5 2016年四川卷 避險(xiǎn)車(chē)道是避免惡性交通事故的重要設(shè)施 由制動(dòng)坡床和防撞設(shè)施等組成 如圖3 2 6所示 豎直平面內(nèi) 制動(dòng)坡床視為與水平面夾角為 的斜面 一輛長(zhǎng)12m的載有貨物的貨車(chē)因剎車(chē)失靈從干道駛?cè)胫苿?dòng)坡床 當(dāng)車(chē)速為23m s時(shí) 車(chē)尾位于制動(dòng)坡床的底端 貨物開(kāi)始在車(chē)廂內(nèi)向車(chē)頭滑動(dòng) 當(dāng)貨物在車(chē)廂內(nèi)滑動(dòng)了4m時(shí) 車(chē)頭距制動(dòng)坡床頂端38m 再過(guò)一段時(shí)間 貨車(chē)停止 已知貨車(chē)質(zhì)量是貨物質(zhì)量的4倍 貨物與車(chē)廂間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 4 貨車(chē)在制動(dòng)坡床上運(yùn) 動(dòng)受到的坡床阻力大小為貨車(chē)和貨物總重的0 44倍 貨物與貨車(chē)分別視為小滑塊和平板 取cos 1 sin 0 1 g取10m s2 求 1 貨物在車(chē)廂內(nèi)滑動(dòng)時(shí)加速度的大小和方向 2 制動(dòng)坡床的長(zhǎng)度 圖3 2 6 解 1 設(shè)貨物的質(zhì)量為m 貨物在車(chē)廂內(nèi)滑動(dòng)過(guò)程中 貨物與車(chē)廂間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 4 受摩擦力大小為f 加速度大小為a1 則 f mgsin ma1f mgcos 聯(lián)立以上兩式并代入數(shù)據(jù)得a1 5m s2a1的方向沿制動(dòng)坡床向下 2 設(shè)貨車(chē)的質(zhì)量為M 車(chē)尾位于制動(dòng)坡床底端時(shí)的車(chē)速為v 23m s 貨物在車(chē)廂內(nèi)開(kāi)始滑動(dòng)到車(chē)頭距制動(dòng)坡床頂端s0 38m的過(guò)程中 用時(shí)為t 貨物在車(chē)廂移動(dòng)了s 4m 貨物相對(duì)制動(dòng)坡床的運(yùn)動(dòng)距離為s1 貨車(chē)相對(duì)制動(dòng)坡床的運(yùn)動(dòng)距離為s2 貨車(chē)受到制動(dòng)坡床的阻力大小為F F是貨車(chē)和貨物總重的k倍 k 0 44 貨車(chē)長(zhǎng)度l0 12m 制動(dòng)坡床的長(zhǎng)度為l 則 Mgsin F f Ma2F k m M g s s1 s2 l l0 s0 s2 聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得l 98m 方法技巧 解決動(dòng)力學(xué)兩類(lèi)問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn) 遷移拓展 2014年新課標(biāo) 卷 公路上行駛的兩汽車(chē)之間應(yīng)保持一定的安全距離 當(dāng)前車(chē)突然停止時(shí) 后車(chē)司機(jī)可以采取剎車(chē)措施 使汽車(chē)在安全距離內(nèi)停下而不會(huì)與前車(chē)相碰 通常情況下 人的反應(yīng)時(shí)間和汽車(chē)系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間之和為1s 當(dāng)汽車(chē)在晴天干燥瀝青路面上以108km h的速度勻速行駛時(shí) 安全距離為120m 設(shè)雨天時(shí)汽車(chē)輪胎與瀝青路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為晴 最大速度 設(shè)在雨天行駛時(shí)汽車(chē)剎車(chē)的加速度大小為a 安全行駛的最大速度為v 由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得 mg ma 聯(lián)立 式并代入題給數(shù)據(jù)解得v 20m s 或72km h 用整體法和隔離法解決連接體問(wèn)題 利用牛頓第二定律處理連接體問(wèn)題時(shí) 常用的方法是整體 法和隔離法 1 整體法 當(dāng)系統(tǒng)中各物體的加速度都相同時(shí) 我們可以把系統(tǒng)中所有物體看成一個(gè)整體 可先分析整體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況 然后根據(jù)牛頓第二定律 求出整體所受外力的某一未知力或加速度 2 隔離法 為解題方便 當(dāng)求系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用力時(shí) 常將某個(gè)研究對(duì)象從系統(tǒng)中 隔離 出來(lái) 進(jìn)行受力分析 應(yīng)用相應(yīng)的定律來(lái)分析求解 處理連接體問(wèn)題時(shí) 整體法和隔離法在解題中往往是交替使用 一般的思路是先用整體法求加速度 再用隔離法求物體間的作用力 典題6 多選 如圖3 2 7所示 質(zhì)量分別為mA mB的A B兩物塊用輕線連接 放在傾角為 的斜面上 用始終平行于斜面向上的拉力F拉A 使它們沿斜面勻加速上升 A B與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為 為了增加輕線上的拉力 可行的辦法是 A 減小A物塊的質(zhì)量B 增大B物塊的質(zhì)量 圖3 2 7 C 增大傾角 D 增大動(dòng)摩擦因數(shù) 答案 AB 方法技巧 如圖3 2 8所示 一起加速運(yùn)動(dòng)的物體系統(tǒng) 此結(jié)構(gòu)與有無(wú)摩擦無(wú)關(guān) 有摩擦 兩物體與接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)必須相同 物體系統(tǒng)在平面 斜面 豎直方向中此結(jié)論都成立 兩物體的連接物為彈簧 桿時(shí) 結(jié)論不變 甲 乙 丙 丁 圖3 2 8 觸類(lèi)旁通 多選 2015年新課標(biāo) 卷 在一東西向的水平直鐵軌上 停放著一列已用掛鉤連接好的車(chē)廂 當(dāng)機(jī)車(chē)在東邊拉著這列車(chē)廂以大小為a的加速度向東行駛時(shí) 連接某兩相鄰車(chē)廂的掛鉤P和Q間的拉力大小為F 當(dāng)機(jī)車(chē)在西邊拉著車(chē)廂不計(jì)車(chē)廂與鐵軌間的摩擦 每節(jié)車(chē)廂質(zhì)量相同 則這列車(chē)廂的 節(jié)數(shù)可能為 A 8 B 10 C 15 D 18 答案 BC