2021高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律两类动力学问题课件新人教版

1、第第2讲牛顿第二定律两类动力学问题讲牛顿第二定律两类动力学问题知识梳理知识梳理 自测巩固自测巩固1内容：内容：物体加速度的大小跟物体加速度的大小跟_成正比，跟成正比，跟_成反比，加速度的方向跟成反比，加速度的方向跟_的方向相同。的方向相同。2表达式：表达式：_。3适用范围：适用范围：(1)牛顿第二定律只适用于牛顿第二定律只适用于_参考系，即相对地面参考系，即相对地面_ _的参考系。的参考系。(2)牛顿第二定律只适用于牛顿第二定律只适用于_(相对于分子、原子相对于分子、原子)、低速运动、低速运动(远小于远小于光速光速)的情况。的情况。牛顿第二定律牛顿第二定律知识点知识点1它受到的合外力它受到的合

2、外力物体的质量物体的质量合外力合外力fma惯性惯性静止或做匀速直线静止或做匀速直线运动运动宏观物体宏观物体1定义：定义：由由_和导出单位一起组成了单位制。和导出单位一起组成了单位制。2分类：分类：(1)基本单位：基本单位：_的单位。力学中的基本量有三个，它们分的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是别是_、_和和_，它们的国际单位分别是千克，它们的国际单位分别是千克(kg)、秒、秒(s)和和_。(2)导出单位：由导出单位：由_量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。单位制单位制知识点知识点2基本单位基本单位基本量基本量质量质量时间时间长度长度米米(m

3、)基本基本1动力学的两类基本问题：动力学的两类基本问题：第一类：已知受力情况求物体的第一类：已知受力情况求物体的_；第二类：已知运动情况求物体的第二类：已知运动情况求物体的_。两类动力学问题两类动力学问题知识点知识点3运动情况运动情况受力情况受力情况2解决两类基本问题的方法：以解决两类基本问题的方法：以_为为“桥梁桥梁”，由运动学公式和，由运动学公式和_列方程求解，具体逻辑关系如图：列方程求解，具体逻辑关系如图：加速度加速度牛顿运动定律牛顿运动定律思考：思考：如图所示，质量为如图所示，质量为m的物体在粗糙程度相同的水平面上从速度的物体在粗糙程度相同的水平面上从速度va均匀减为均匀减为vb的的过

4、程中前进的距离为过程中前进的距离为x。(1)物体做什么运动？能求出它的加速度吗？物体做什么运动？能求出它的加速度吗？(2)物体受几个力作用？求出它受到的摩擦力。物体受几个力作用？求出它受到的摩擦力。思维诊断：思维诊断：(1)物体加速度的方向与所受合外力的方向可以不同。物体加速度的方向与所受合外力的方向可以不同。()(2)对静止在光滑水平面上的物体施加一水平力，当力刚开始作用瞬间，物体立对静止在光滑水平面上的物体施加一水平力，当力刚开始作用瞬间，物体立即获得加速度。即获得加速度。()(3)物体由于做加速运动，所以才受合外力作用。物体由于做加速运动，所以才受合外力作用。()(4)物体所受合外力变小

5、，物体的速度一定变小。物体所受合外力变小，物体的速度一定变小。 ()(5)物体所受合外力大，其加速度就一定大。物体所受合外力大，其加速度就一定大。 ()(6)牛顿第二定律适用于一切运动情况。牛顿第二定律适用于一切运动情况。 ()(7)单位单位“牛顿牛顿”是基本单位。是基本单位。 ()1(2019湖南益阳期末湖南益阳期末)课间王同学叠了一只纸飞机，将纸飞机扔出去后，发课间王同学叠了一只纸飞机，将纸飞机扔出去后，发现有一段时间纸飞机沿虚线现有一段时间纸飞机沿虚线nm斜向下加速俯冲，由所学知识推测此过程中空气对斜向下加速俯冲，由所学知识推测此过程中空气对纸飞机的作用力方向，可能的是纸飞机的作用力方向

6、，可能的是()a与与nm在同一直线上在同一直线上 b沿沿oc水平向右水平向右c垂直垂直mn，沿，沿ob向上向上 d沿沿oa竖直向上竖直向上c解析解析本题考查根据运动轨迹判断受力方向。由题可知，纸飞机沿虚线本题考查根据运动轨迹判断受力方向。由题可知，纸飞机沿虚线nm斜斜向下加速俯冲，其加速度的方向沿向下加速俯冲，其加速度的方向沿nm方向，由牛顿第二定律知它的合外力方向沿方向，由牛顿第二定律知它的合外力方向沿nm方向，纸飞机受重力和空气的作用力，根据平行四边形定则可知，在题中给出方向，纸飞机受重力和空气的作用力，根据平行四边形定则可知，在题中给出的四个方向中，只有空气对纸飞机的作用力方向垂直的四个

7、方向中，只有空气对纸飞机的作用力方向垂直nm，沿，沿ob向上，它的合外力向上，它的合外力才能沿才能沿nm方向，其他方向不可能，故方向，其他方向不可能，故c正确。正确。d3(2019安徽安庆五校联盟联考安徽安庆五校联盟联考)在节日夜晚燃放焰火，礼花弹从专用炮筒中在节日夜晚燃放焰火，礼花弹从专用炮筒中射出后，经过射出后，经过2 s到达离地面到达离地面25 m的最高点，炸开后形成各种美丽的图案。若礼花弹的最高点，炸开后形成各种美丽的图案。若礼花弹从炮筒中沿竖直向上方向射出时的初速度是从炮筒中沿竖直向上方向射出时的初速度是v0，上升过程中所受阻力大小始终是自，上升过程中所受阻力大小始终是自身重力的身重

8、力的k倍，倍，g10 m/s2，则，则v0和和k分别为分别为()a25 m/s,0.25 b25 m/s,1.25c50 m/s,0.25 d50 m/s,1.25a核心考点核心考点 重点突破重点突破考点一考点一牛顿第二定律的理解牛顿第二定律的理解(2019山西大学附属中学诊断山西大学附属中学诊断)(多选多选)如图，穿在水平直杆上质量为如图，穿在水平直杆上质量为m的小球开始时静止。现对小球沿杆方向施加恒力的小球开始时静止。现对小球沿杆方向施加恒力f0，垂直于杆方向施加竖直向上的，垂直于杆方向施加竖直向上的力力f，且，且f的大小始终与小球的速度成正比，即的大小始终与小球的速度成正比，即fkv(图

9、中未标出图中未标出)。已知小球与杆。已知小球与杆间的动摩擦因数为间的动摩擦因数为，小球运动过程中未从杆上脱落，球上小孔直径略大于直杆直，小球运动过程中未从杆上脱落，球上小孔直径略大于直杆直径，且径，且f0mg。下列说法正确的是。下列说法正确的是()例例 1bcd类题演练类题演练1(2020深圳模拟深圳模拟)如图所示，一质量为如图所示，一质量为m的正方体物块置于风洞内的水平面上，的正方体物块置于风洞内的水平面上，其一面与风速垂直，当风速为其一面与风速垂直，当风速为v0时刚好能推动该物块。已知风对物块的推力时刚好能推动该物块。已知风对物块的推力f正比正比于于s2，其中，其中为风速、为风速、s为物块

10、迎风面积。当风速变为为物块迎风面积。当风速变为20时，刚好能推动同一材料时，刚好能推动同一材料做成的另一正方体物块，则该物块的质量为做成的另一正方体物块，则该物块的质量为()a64m b32mc8m d4ma考点二考点二两种模型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：失，具体可简化为以下两种模型：应用牛顿第二定律分析瞬时问题应用牛顿第二定律分析瞬时问题(2019广东实验中学段考广东实验中学段考)(多选多选)如图，质量相等的如图，质量相等的a、b两球分别用轻两球分别用

11、轻质弹簧和轻杆连接置于固定的光滑斜面上，当系统静止时，挡板质弹簧和轻杆连接置于固定的光滑斜面上，当系统静止时，挡板c与斜面垂直，弹与斜面垂直，弹簧、轻杆均与斜面平行。在突然撤去挡板的瞬间簧、轻杆均与斜面平行。在突然撤去挡板的瞬间( )a两图中每个小球加速度均为两图中每个小球加速度均为gsin b两图中两图中a球的加速度均为零球的加速度均为零c图甲中图甲中b球的加速度为球的加速度为2gsin d图乙中图乙中b球的加速度为球的加速度为gsin cd例例 2解析解析本题考查瞬时性问题。撤去挡板前，挡板对本题考查瞬时性问题。撤去挡板前，挡板对b球的弹力大小为球的弹力大小为2mgsin ，因弹簧弹力不能

12、突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中a球所受球所受合力为零，加速度为零，合力为零，加速度为零，b球所受合力为球所受合力为2mgsin ，加速度为，加速度为2gsin ；图乙中杆的；图乙中杆的弹力突变为零，弹力突变为零，a、b球所受合力均为球所受合力均为mgsin ，加速度均为，加速度均为gsin 。故。故a、b错误，错误，c、d正确。正确。规律总结：规律总结：求解瞬时加速度问题时应抓住求解瞬时加速度问题时应抓住“两点两点”(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，需要重物体的受力情况和运动情况是

13、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。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过程的积累，不会加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变。发生突变。c考点三考点三动力学两类基本问题的解题思路动力学两类基本问题的解题思路动力学两类基本问题动力学两类基本问题f合合 f合合ma 随着科技的发展，未来的航空母舰上将安装电磁弹射器以缩短飞机的随着科技的发展，未来的航空母舰上将安装电磁弹射器以缩短飞机的起飞距离，如图所示，航空母舰的水平跑道总长起飞距离，如图所示，航空母舰的水平跑道总长l180 m，其中电

14、磁弹射区的长度，其中电磁弹射区的长度为为l1120 m，在该区域安装有直线电机，该电机可从头至尾提供一个恒定的牵引力，在该区域安装有直线电机，该电机可从头至尾提供一个恒定的牵引力f牵牵。一架质量为。一架质量为m2.0104 kg的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力的飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力f推推1.2105 n。假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的。假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0.05倍，在后一阶段的平倍，在后一阶段的平均阻力为飞机重力的均阻力为飞机重力的0.2倍。已知飞机可看做质量恒定的质点，离舰起飞速度倍。已知飞机可看做质量恒定的质点，离舰起飞速度v120

15、 m/s，航空母舰处于静止状态，求：，航空母舰处于静止状态，求：(结果保留两位有效数字，结果保留两位有效数字，g取取10 m/s2)例例 3(1)飞机在后一阶段的加速度大小；飞机在后一阶段的加速度大小；(2)飞机在电磁弹射区的加速度大小和电磁弹射器的牵引力飞机在电磁弹射区的加速度大小和电磁弹射器的牵引力f牵的大小。牵的大小。答案答案(1)4.0 m/s2(2)58 m/s21.1106 n规律总结：规律总结：解决动力学两类基本问题应把握的关键解决动力学两类基本问题应把握的关键(1)两类分析两类分析物体的受力分析和物体的运动过程分析；物体的受力分析和物体的运动过程分析；(2)两个桥梁两个桥梁加速

16、度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁。的桥梁。类题演练类题演练3(2020徐州质检徐州质检)(多选多选)如图所示，质量为如图所示，质量为m1 kg的物体与水平地面之间的动的物体与水平地面之间的动摩擦因数为摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为，当物体运动的速度为10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为大小为f2 n的恒力，在此恒力作用下的恒力，在此恒力作用下(取取g10 m/s2)( )a物体经物体经10 s速度减为零速度减为零b物体经物体经2 s速度减为零速度减为零c物体速度

17、减为零后将保持静止物体速度减为零后将保持静止d物体速度减为零后将向右运动物体速度减为零后将向右运动bc考点四考点四(1)明确常见图象的应用方法，如下表：明确常见图象的应用方法，如下表：牛顿运动定律与图象结合问题牛顿运动定律与图象结合问题vt图象图象根据图象的斜率判断加速度的大小和方向，进而根据牛顿第二定律求解根据图象的斜率判断加速度的大小和方向，进而根据牛顿第二定律求解合外力合外力fa图象图象首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出定律推导出f、a两个量间的函数关系式，根据函数关系式结合图象，明两个量

18、间的函数关系式，根据函数关系式结合图象，明确图象的斜率、截距或面积的意义，从而由图象给出的信息求出未知量确图象的斜率、截距或面积的意义，从而由图象给出的信息求出未知量at图象图象要注意加速度的正、负，正确分析每一段的运动情况，然后结合物体受要注意加速度的正、负，正确分析每一段的运动情况，然后结合物体受力情况根据牛顿第二定律列方程力情况根据牛顿第二定律列方程ft图象图象要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律求出加速度，分析每一时间段要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律求出加速度，分析每一时间段的运动性质的运动性质(2)图象类问题的实质是力与运动的关系问题，以牛顿第二定律为纽带，理解图图象类问题的实

19、质是力与运动的关系问题，以牛顿第二定律为纽带，理解图象的类型，图象的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义。运用图象解决问象的类型，图象的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义。运用图象解决问题一般包含两个角度：用给定的图象解答问题；根据题意作图，用图象解答问题一般包含两个角度：用给定的图象解答问题；根据题意作图，用图象解答问题。在实际的应用中要建立物理情景与函数、图象的相互转换关系。题。在实际的应用中要建立物理情景与函数、图象的相互转换关系。例例 4答案答案(1)0.5 m1.5 m(2)4 m/s24 m/s28 n阶段培优阶段培优 查缺补漏查缺补漏1模型的两种情况模型的两种情况(1)

20、质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等，如图甲所示；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圆环上所用时间相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圆环上所用时间相等，如图乙所示。等，如图乙所示。等时圆模型等时圆模型2模型的分析思路模型的分析思路例例 5b反思总结：反思总结：本题符合等时圆模型，可直接套结论解题。本题符合等时圆模型，可直接套结论解题。类题演练类题演练4如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系如图所示，在竖直平面内建立直角坐标系xoy，该平面内

21、有，该平面内有am、bm、cm三三条光滑固定轨道，其中条光滑固定轨道，其中a、c两点处于同一个圆上，两点处于同一个圆上，c是圆上任意一点，是圆上任意一点，a、m分别分别为此圆与为此圆与y轴、轴、x轴的切点，轴的切点，b点在点在y轴上且轴上且bmo60，o为圆心。现将为圆心。现将a、b、c三个小球分别从三个小球分别从a、b、c点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到点同时由静止释放，它们将沿轨道运动到m点，若所用时点，若所用时间分别为间分别为ta、tb、tc，则，则ta、tb、tc大小关系是大小关系是()atatctbbtatctbctatctbd由于由于c点的位置不确定，无法比较时间大小关系点的位

22、置不确定，无法比较时间大小关系b2年高考年高考 模拟训练模拟训练1(2019全国卷全国卷，20)(多选多选)如图如图(a)，物块和木板叠放在实验台上，物块用，物块和木板叠放在实验台上，物块用一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。一不可伸长的细绳与固定在实验台上的力传感器相连，细绳水平。t0时，木板开时，木板开始受到水平外力始受到水平外力f的作用，在的作用，在t4 s时撤去外力。细绳对物块的拉力时撤去外力。细绳对物块的拉力f随时间随时间t变化的变化的关系如图关系如图(b)所示，木板的速度所示，木板的速度v与时间与时间t的关系如图的关系如图(c)所示。木板与实验台之间的摩所示。

23、木板与实验台之间的摩擦可以忽略。重力加速度取擦可以忽略。重力加速度取10 m/s2。由题给数据可以得出。由题给数据可以得出( )ab2(2018全国卷全国卷，15)如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物如图，轻弹簧的下端固定在水平桌面上，上端放有物块块p，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力，系统处于静止状态。现用一竖直向上的力f作用在作用在p上，使其向上做匀加速直上，使其向上做匀加速直线运动。以线运动。以x表示表示p离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示离开静止位置的位移，在弹簧恢复原长前，下列表示f和和x之间关之间关系的图象可能正确的是系的图象可能正确的是()a解析解析设弹

24、簧原长为设弹簧原长为l，物块，物块p静止时，弹簧的长度为静止时，弹簧的长度为x0，物块物块p受重力受重力mg、弹簧弹力、弹簧弹力k(lx0 x)及力及力f，根据牛顿第二定律，得，根据牛顿第二定律，得fk(lx0 x)mgma且且k(lx0)mg故故fkxma根据数学知识知根据数学知识知fx图象是截距为图象是截距为ma的一次函数图象。的一次函数图象。a正确。正确。3(2020甘肃兰州一中月考甘肃兰州一中月考)如图所示，两根轻弹簧下面均连接一个质量为如图所示，两根轻弹簧下面均连接一个质量为m的小球，上面一根弹簧的上端固定在天花板上，两小球之间通过一根不可伸长的细的小球，上面一根弹簧的上端固定在天花

25、板上，两小球之间通过一根不可伸长的细线相连接，细线受到的拉力大小等于线相连接，细线受到的拉力大小等于4mg。在剪断两球之间细线的瞬间，以下关于。在剪断两球之间细线的瞬间，以下关于球球a的加速度大小的加速度大小aa、球、球b的加速度大小的加速度大小ab以及弹簧对天花板的拉力大小正确的是以及弹簧对天花板的拉力大小正确的是()a0、2g、2mg b4g、4g、2mgc4g、2g、4mg d0、g、4mgb4(2020河南南阳月考河南南阳月考)避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为水平面夹角为床和防撞设施等组成，如图竖直平面内，制动坡床视为水平面夹角为的斜面。一的斜面。一辆长辆长12 m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入制动坡床，当车速为23 m/s时，时，车尾位于制动坡床的低端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了车尾位于制动坡床的低端，货物开始在车厢内向车头滑动，当货物在车厢内滑动了4 m时，车头距制动坡床顶端时，车头