高考物理一轮总复习 专题3 牛顿运动定律 第2讲 牛顿第二定律、两类动力学问题课件.ppt

第2讲牛顿第二定律 两类动力学问题 考纲解读 1 理解牛顿第二定律的内容 表达式及性质 2 应用牛顿第二定律解决瞬时问题和两类动力学问题 一 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 方向跟作用力的方向 2 表达式 f ma 3 适用范围 1 牛顿第二定律只适用于惯性参考系 即相对于地面 或 的参考系 2 牛顿第二定律只适用于 物体 相对于分子 原子等 运动 远小于光速 的情况 考点o讲堂梳理自查 正比 反比 相同 静止 匀速直线运动 宏观 低速 二 两类动力学问题1 已知物体的受力情况 求物体的 2 已知物体的运动情况 求物体的 温馨提示 利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的 桥梁 作用 将运动学规律和牛顿第二定律相结合 寻找加速度和未知量的关系 是解决这类问题的思考方向 运动情况 受力情况 三 力学单位制1 单位制 由 单位和 单位一起组成了单位制 2 中学阶段国际单位制中的基本物理量和基本单位 基本 导出 mkgs 3 导出单位 由基本物理量根据 推导出来的其他物理量的单位 物理关系 1 对力学单位制的考查 在国际单位制 简称si 中 力学和电学的基本单位有 m 米 kg 千克 s 秒 a 安培 导出单位v 伏特 用上述基本单位可表示为 a m2 kg s 4 a 1b m2 kg s 3 a 1c m2 kg s 2 a 1d m2 kg s 1 a 1 答案 b 答案 ad 1 牛顿第二定律的五个特性 考点1牛顿第二定律 2 只要合力不为零 不管速度是大是小或是零 物体都有加速度 只有合力为零时 加速度才为零 3 牛顿第二定律瞬时性的两种模型 练1在光滑水平面上有一质量为1kg的物体 它的左端与一劲度系数为800n m的轻弹簧相连 右端连接一细线 物体静止时细线与竖直方向成37 角 此时物体与水平面刚好接触但无作用力 弹簧处于水平状态 如图所示 已知sin37 0 6 cos37 0 8 重力加速度g取10m s2 则下列判断正确的是 a 在剪断细线的瞬间 物体的加速度大小为7 5m s2b 在剪断弹簧的瞬间 物体所受合外力为15nc 在剪断细线的瞬间 物体所受合外力为零d 在剪断弹簧的瞬间 物体的加速度大小为7 5m s2 答案 a 1 利用牛顿第二定律求瞬时加速度时 关键是分析此时物体的受力情况 同时注意细绳和弹性极好的橡皮绳的区别 2 分解力而不分解加速度 分解力而不分解加速度时 通常以加速度a的方向为x轴的正方向 建立直角坐标系 将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上 分别求得x轴和y轴上的合力fx和fy 根据力的独立作用原理 有fx ma fy 0 3 分解加速度而不分解力 分解加速度a为ax和ay 根据牛顿第二定律得fx max fy may再求解 这种方法一般是在以某个力的方向为x轴正方向时 其他的力都落在或大多数力落在两个坐标轴上而不需再分解的情况下应用 1 解决两类基本问题的方法 考点2两类动力学问题 2 两类动力学问题的解题步骤 思路剖析 1 f作用时 物块受力情况如何 2 撤去f后 物块受力情况如何 加速度大小 方向如何 3 撤去f前后两段运动的关联是哪个物理量 答案 1 2 0n 2 1 0m s2 3 0 10m 解析 1 f作用时 物体受力如图甲所示ff mgcos37 2 0n 2 设加速度为a1 根据牛顿第二定律有f ff mgsin37 ma1解得a1 1 0m s2 甲 乙 练2倾角 37 质量m 5kg的粗糙斜面位于水平地面上 质量m 2kg的木块置于斜面顶端 从静止开始匀加速下滑 经t 2s到达底端 运动路程l 4m 在此过程中斜面保持静止 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 地面对斜面的摩擦力大小与方向 2 地面对斜面的支持力大小 答案 1 3 2n方向向左 2 67 6n 1 常见的动力学图 v t图象 a t图象 f t图象 f a图象等 2 图象问题的类型 1 已知物体受到的力随时间变化的图线 要求分析物体的运动情况 2 已知物体的速度 加速度随时间变化的图线 要求分析物体的受力情况 3 由已知条件确定某物理量的变化图象 微课堂 动力学图象问题 3 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象斜率 截距 交点 拐点 面积的物理意义 2 应用物理规律列出与图象对应的函数方程式 进而明确 图象与公式 图象与物体 间的关系 以便对有关物理问题作出准确判断 审题突破 1 0 5 时 物体做什么运动 2 0时 斜面变为什么面 根据上述两个特殊情况分别求解哪个物理量 答案 1 8m s 2 能滑回斜面底端 解析 1 当 90 时 物块做竖直上抛运动 末速度为0 由题图得上升最大高度为h 3 2m由v 2gh 得v0 8m s 2 当 0时 物块相当于在水平面上做匀减速直线运动 末速度为0由题图得水平最大位移为x 6 4m由运动学公式有v 2ax由牛顿第二定律有 mg ma 得 0 5 3 设题图中p点对应的斜面倾角值为 物块在斜面上做匀减速运动 末速度为0由图得物块沿斜面运动的最大位移为x 3 2m由运动学公式有v 2a x 由牛顿第二定律有mgsin mgcos ma 得10sin 5cos 10 得 37 因为mgsin 6m mgcos 4m 所以能滑回斜面底端 练3 2017届甘肃会宁检测 如图 在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板 其上叠放一质量为m2的木块 假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等 现给木块施加一随时间t增大的水平力f kt k是常数 木板和木块加速度的大小分别为a1和a2 下列反映a1和a2变化的图线中正确的是 答案 a 数形结合解决动力学问题1 物理公式与物理图象的结合是一种重要题型 对于已知图象求解相关物理量的问题 往往是结合物理过程从分析图象的横 纵坐标轴所对应的物理量的函数入手 分析图线的斜率 截距所代表的物理意义得出所求结果 2 解决这类问题的核心是分析图象 尤其应特别关注v t图象的斜率 即加速度 和力的图线与运动的对应关系 模拟精选 组合专练 答案 bcd 解析 隔离b木块分析 由平衡条件可得f弹 mgsin mgcos 剪断细线瞬间弹簧弹力不变 选项a错误 b正确 对物块b由牛顿第二运动定律有f弹 mgsin mgcos mab 解得ab 0 对于物块a有f弹 mgcos mgsin maa 解得aa 2 gsin gcos 选项c d正确 热点题组二两类动力学问题2 多选 2017届辽宁沈阳检测 如图所示 两个倾角相同的滑杆上分别套有a b两个圆环 两个圆环上分别用细线悬吊两个物体c d 当它们都沿滑杆向下滑动时a的悬线与杆垂直 b的悬线竖直向下 下列说法正确的是 a a环与滑竿之间没有摩擦力b b环与滑竿之间没有摩擦力c a环做的是匀加速直线运动d b环做的是匀加速直线运动 答案 ac 解析 假设a环与杆间的摩擦力为f 对a环受力分析如图甲 根据牛顿第二定律 有magsin f maa 对c有mcgsin mca 解得a gsin f 0 即a环与滑杆无摩擦力 做匀加速运动 故a c两项正确 对d球受力分析 受重力和拉力 由于做直线运动 故合力为零 物体做匀速运动 否则合力与速度不在一条直线上 将做曲线运动 再对b求受力分析 如图乙 受重力 拉力 支持力 由于做匀速运动 合力为零 故必有沿杆向上的摩擦力 故b d两项均错误 答案 bc 解析 物体受重力 支持力及摩擦力的作用而做匀加速直线运动 mgsin mgcos ma 故增大质量时 加速度不变 但水平方向整体受到的合力变大 对整体分析可知 斜劈受地面摩擦力变大 故a错误 b正确 竖直向下增大压力f时 则有 mg f sin mg f cos ma 故施加压力时 加速度变大 水平方向合力增大 故地面摩擦力增大 故c项正确 平行斜面施加一推力f时 压力不变 摩擦力不变 由牛顿第二定律可知 f mgsin mgcos ma 故加速度增大 但由于没有改变滑块与斜面间的作用力 故地面对斜劈摩擦力不变 故d项错误 热点题组三动力学图象4 多选 2017届河南名校联考 如图甲所示 在倾角为37 的粗糙且足够长的斜面底端 一质量m 2kg可视为质点的滑块压缩一轻弹簧并锁定 滑块与弹簧不相连 t 0s时解除锁定 计算机通过传感器描绘出滑块的速度 时间图象如图乙所示 其中ob段为曲线 bc段为直线 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 则下列说法正确的是 甲乙 a 在0 15s末滑块的加速度大小为8m s2b 滑块在0 1 0 2s时间间隔内沿斜面向下运动c 滑块与斜面间的动摩擦因数 0 25d 在滑块与弹簧脱离之前 滑块一直在做加速运动 答案 ac 解析 在v t图象中 斜率代