2020版高考物理一轮复习第三章第2讲牛顿第二定律两类动力学问题教案新人教版.docx

第2讲牛顿第二定律两类动力学问题考点1对牛顿第二定律的理解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(3)a是加速度的定义式，a与v、v无直接关系；a是加速度的决定式1(多选)关于速度、加速度、合力的关系，下列说法正确的是(ABC)A原来静止在光滑水平面上的物体，受到水平推力的瞬间，物体立刻获得加速度B加速度的方向与合力的方向总是一致的，但与速度的方向可能相同，也可能不同C在初速度为0的匀加速直线运动中，速度、加速度与合力的方向总是一致的D合力变小，物体的速度一定变小解析：加速度与力同时产生、同时消失、同时变化，选项A正确；加速度的方向由合力方向决定，但与速度方向无关，选项B正确；在初速度为0的匀加速直线运动中，合力方向决定加速度方向，加速度方向决定末速度方向，选项C正确；合力变小，物体的加速度一定变小，但速度不一定变小，选项D错误2(2019黑龙江哈尔滨考试)如图所示，一木块在光滑水平面上受到一恒力F作用而运动，前方固定一轻质弹簧，当木块接触弹簧后，下列判断正确的是(C)A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在弹簧处于最大压缩状态时，木块的加速度为零解析：对木块进行受力分析，接触弹簧后弹力不断增大，当弹力小于力F时，木块仍将加速运动，但加速度变小，A、B均错误在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的加速度为0，速度最大，C正确继续压缩弹簧，合力反向且增大，加速度向右不断增大，D错误3(多选)一质点做匀速直线运动，现对其施加一恒力，且原来作用在质点上的力不发生改变，则(BC)A质点速度的方向总是与该恒力的方向相同B质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直C质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同D质点单位时间内速率的变化量总是不变解析：质点一开始做匀速直线运动，处于平衡状态，施加恒力后，则该质点所受的合外力为该恒力若该恒力方向与质点原运动方向不共线，则质点做曲线运动，质点速度方向与恒力方向不同，故A错；若F的方向某一时刻与质点运动方向垂直，之后质点做曲线运动，力与速度方向不再垂直，例如平抛运动，故B正确；由牛顿第二定律可知，质点加速度方向总是与其所受合外力方向相同，C正确；根据加速度的定义，相等时间内速度变化量相同，而速率变化量不一定相同，故D错考点2牛顿第二定律的瞬时性1两种模型加速度与合外力具有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，具体可简化为以下两种模型：2求解瞬时加速度的一般思路 如图甲、乙所示，细线均不可伸长，两小球均处于平衡状态且质量相同如果突然把两水平细线剪断，剪断瞬间小球A的加速度的大小为_，方向为_；小球B的加速度的大小为_，方向为_；剪断瞬间图甲中倾斜细线OA与图乙中弹簧的拉力之比为_(角已知)审题指导【解析】设两球质量均为m，剪断水平细线瞬间，对A球受力分析，如图(a)所示，球A将沿圆弧摆下，故剪断水平细线瞬间，小球A的加速度a1方向沿圆周的切线方向向下，即垂直倾斜细线OA向下则有FT1mgcos，F1mgsinma1，所以a1gsin.水平细线剪断瞬间，B球所受重力mg和弹簧弹力FT2不变，小球B的加速度a2方向水平向右，如图(b)所示，则FT2，F2mgtanma2，所以a2gtan.甲图中倾斜细线OA与乙图中弹簧的拉力之比为cos2.【答案】见解析在求解瞬时加速度时应注意的问题(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析(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(多选)如图所示，A、B两物块质量分别为2m、m，用一轻弹簧相连，将A用长度适当的轻绳悬挂于天花板上，系统处于静止状态，B物块恰好与水平桌面接触而没有挤压，此时轻弹簧的伸长量为x.现将悬绳剪断，则下列说法正确的是(BD)A悬绳剪断后，A物块向下运动2x时速度最大B悬绳剪断后，A物块向下运动3x时速度最大C悬绳剪断瞬间，A物块的加速度大小为2gD悬绳剪断瞬间，A物块的加速度大小为g解析：剪断悬绳前，对物块B受力分析，物块B受到重力和弹簧的弹力，可知弹力Fmg.悬绳剪断瞬间，对物块A分析，物块A的合力为F合2mgF3mg，根据牛顿第二定律，得ag，故C错误，D正确；弹簧开始处于伸长状态，弹力Fmgkx；物块A向下压缩，当2mgFkx时，速度最大，即x2x，所以A下降的距离为3x时速度最大，故B正确，A错误2如图所示，在倾角30的光滑斜面上，物块A、B质量分别为m和2m.物块A静止在轻弹簧上面，物块B用细线与斜面顶端相连，A、B紧挨在一起但A、B之间无弹力，已知重力加速度为g.某时刻将细线剪断，则细线剪断瞬间，下列说法错误的是(A)A物块B的加速度为gB物块A、B间的弹力为mgC弹簧的弹力为mgD物块A的加速度为g解析：细线剪断瞬间，弹簧弹力不变，因而弹力Fmgsin30mg，选项C正确；细线剪断后，物块A、B将共同沿斜面加速下滑，根据牛顿第二定律有3mgsin30F3ma，解得ag，选项A错误，选项D正确；以物块B为研究对象可知2mgsin30N2ma，解得Nmg，选项B正确考点3两类动力学问题1解决两类基本问题的方法以加速度为“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2两类动力学问题的解题步骤考向1已知受力求运动 如图所示，质量为0.5 kg、0.2 kg的弹性小球A、B穿过一绕过定滑轮的轻绳，绳子末端与地面距离0.8 m，小球距离绳子末端6.5 m，小球A、B与轻绳的滑动摩擦力都为重力的0.5倍，设最大静摩擦力等于滑动摩擦力现由静止同时释放A、B两个小球，不计绳子质量，忽略与定滑轮相关的摩擦力，g取10 m/s2.(1)释放A、B两个小球后，A、B的各自加速度？(2)小球B从静止释放经多长时间落到地面？审题指导本题力和运动分析是关键(1)由于fAfB，B受滑动摩擦力，A受静摩擦力，否则轻绳合力不为零(2)由于mBgfB，B球向下加速运动(3)由于mAgfB，A球向下加速运动，同时A球带动轻绳共同运动【解析】(1)由题意知，B与轻绳的最大摩擦力小于A与轻绳的最大摩擦力，所以轻绳与A、B间的摩擦力大小均为km2g.对B，由牛顿第二定律得：m2gkm2gm2a2，a25 m/s2.对A，由牛顿第二定律得：m1gkm2gm1a1，a18 m/s2.(2)A球与绳子一起向下加速运动，B球沿绳子向下加速运动设经历时间t1小球B脱离绳子，小球B下落高度为h1，获得速度为v，a1ta2tl6.5 m，t11 s，h1a2t2.5 m，va2t15 m/s.小球B脱离绳子后在重力作用下匀加速下落，此时距地面高为h2，经t2落地，则：h26.5 m0.8 m2.5 m4.8 m，h2vt2gt，t20.6 s，tt1t21.6 s.【答案】(1)8 m/s25 m/s2(2)1.6 s考向2已知运动求未知力 放于水平地面的小车上，一细线一端系着质量为m的小球a，另一端系在车顶，当小车做直线运动时，细线与竖直方向的夹角为，此时放在小车上质量M的物体b跟小车相对静止，如图所示，取重力加速度为g，下列说法正确的是()A小车一定向左运动B加速度的大小为gsin，方向向左C细线的拉力大小为mgcos，方向沿线斜向上Db受到的摩擦力大小为Mgtan，方向向左【解析】小球a和物体b、小车一起运动，加速度相同，对小球a受力分析，受重力和绳拉力，合力水平向左，可知加速度向左，但不知道速度方向，故小车可向左加速或向右减速，选项A错误；对a球由牛顿第二定律mgtanma，可得agtan，选项B错误；对a球分析，由合成法可得FT，方向沿绳斜向上，选项C错误；对b物体分析可知由静摩擦力提供加速度，Ff静MaMgtan，方向与加速度方向相同，且向左，选项D正确【答案】D考向3两类动力学问题的综合应用 (多选)两实心小球甲和乙由同一种材料制成，甲球质量大于乙球质量两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比，与球的速率无关若它们下落相同的距离，则()A甲球用的时间比乙球长B甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功审题指导(1)由同一种材料制成两球的密度相等(2)受到的阻力与球的半径成正比Ffkr.【解析】设小球的密度为，其质量m，设阻力与球的半径的比值为k，根据牛顿第二定律得：agg，由此可见，由m甲m乙，甲乙，r甲r乙可知a甲a乙，选项C错误；由于两球由静止下落，两小球下落相同的距离则由xat2，t2，t甲t乙，选项A错误；由v22ax可知，甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小，选项B正确；由于甲球质量大于乙球质量，所以甲球半径大于乙球半径，甲球所受的阻力大于乙球所受的阻力，则两小球下落相同的距离甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功，选项D正确【答案】BD3如图甲所示，光滑平台右侧与一长为l2.5 m的水平木板相接，木板固定在地面上，现有一小滑块以v05 m/s初速度滑上木板，恰好滑到木板右端停止现将木板右端抬高，使木板与水平地面的夹角37，如图乙所示，让滑块以相同的初速度滑上木板，不计滑块滑上木板时的能量损失，g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8.求：(1)滑块与木板之间的动摩擦因数；(2)滑块从滑上倾斜木板到滑回木板底端所用的时间t.解析：(1)设滑块质量为m，木板水平时滑块加速度为a，则对滑块有mgma滑块恰好到木板右端停止0