《备考指南 物理 》课件-第3章 第2讲

牛顿运动定律第三章第2讲牛顿第二定律两类动力学问题【考纲解读】牛顿第二定律是历年高考必考且分值较高的知识点，既有单独命题，又有综合命题．复习本讲时要注重对规律的理解，理清加速度和力、质量的关系，能用牛顿第二定律解决生活中的一些问题．栏目导航01知识梳理回顾03核心素养改造02考点各个击破04配套训练知识梳理回顾11．内容：物体的加速度跟所受____________成正比，跟物体的________成反比，加速度的方向跟__________的方向一致．2．表达式：F合＝ma(1)式中F、m、a都使用国际单位制单位．(2)定义了力的单位——牛顿．定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2的加速度的作用力为1N，即1N＝1kg·m/s2.3．物理意义：反映了物体运动的________与合外力的关系，且这种关系是瞬时对应的．一牛顿第二定律合外力质量合外力

加速度

4．适用范围(1)牛顿第二定律只适用于________参考系(相对于地面静止或____________运动的参考系)．(2)牛顿第二定律只适用于________物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况．惯性匀速直线

宏观

夯基题组1．(2019年广东名校期末)如图所示，质量为0.5kg的章鱼在水中静止，在水中游动时，经过1s速度变为2m/s，则章鱼受到的合力为(

)A．1N B．2NC．3N D．4N【答案】A1．三者关系二合外力、加速度和速度的关系物理意义变化规律方向合外力物体所受的各个力的矢量和由物体所受的各个力的大小与方向的变化情况共同决定按照平行四边形定则计算得出合外力的方向加速度表示速度变化快慢的物理量由物体所受合外力的变化来确定由合外力方向决定速度表示物体运动快慢的物理量由物体的加速度的变化来决定与加速度方向没有必然的联系．在直线运动中，物体加速运动，加速度与速度同向；物体减速运动，加速度与速度反向2．速度大小的变化与加速度的关系当a与v同向时，v________；当a与v反向时，v________.而加速度大小由合外力的大小决定，所以要分析v、a的变化情况，必须先分析物体受到的__________的变化情况．增大减小合外力

夯基题组2．(多选)下列关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是(

)A．物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大B．物体的速度为0，则加速度为0，所受的合外力也为0C．物体的速度为0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D．物体的速度很大，但加速度可能为0，所受的合外力也可能为0【答案】CD【解析】物体的速度大小和加速度大小没有必然联系，一个很大，另一个可以很小，甚至为0，物体所受合外力的大小决定加速度的大小，同一物体所受合外力越大，加速度一定也越大，故选项C、D对．1．动力学的两类基本问题(1)由受力情况判断物体的____________．(2)由运动情况判断物体的____________．2．解决两类基本问题的方法：以_________为桥梁，由运动学公式和________________列方程求解．三动力学的两类基本问题运动情况

受力情况

加速度

牛顿第二定律

夯基题组3．(2019年温州模拟)某运动员做跳伞训练，他从悬停在空中的直升机上由静止落下，如图所示，经过8s后打开降落伞，运动员做匀减速直线运动，再经过16s后刚好到达地面，且速度恰好为零．忽略打开降落伞前的空气阻力和打开降落伞的时间．已知人和伞的总质量m＝60kg.g取10m/s2.求：(1)打开降落伞时运动员的速度大小；(2)打开降落伞后运动员的加速度大小；(3)打开降落伞后运动员和伞受到的阻力大小．【答案】(1)80m/s

(2)5m/s2

(3)900N考点各个击破21．牛顿第二定律的“五性”考点1对牛顿第二定律的理解2．力、加速度、速度间的关系(1)加速度与力有瞬时对应关系，加速度随力的变化而变化．(2)速度的改变需经历一定的时间，不能突变；加速度可以突变．3．因果性：F是产生加速度a的原因，加速度a是F作用的结果．4．同一性(1)加速度a是相对同一个惯性系的(一般指地面)．(2)F＝ma中，F、m、a对应同一个物体或同一个系统．(3)F＝ma中，各量统一使用国际单位．5．独立性(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足F＝ma.(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和．(3)分力和加速度在各个方向上对应的分量也满足F＝ma，即Fx＝max，Fy＝may.6．相对性：牛顿第二定律相对于惯性系成立，物体的加速度必须是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系．7．局限性：只适用于低速运动，不适用于高速运动；只适用于宏观世界，不适用于微观世界．例1

(多选)(2019年湖南名校月考)如图所示，固定在水平面上的光滑斜面的倾角为θ，其顶端装有光滑小滑轮，绕过滑轮的轻绳一端连接一物块B，另一端被人拉着，且人、滑轮间的轻绳平行于斜面．人的质量为M，B物块的质量为m，重力加速度为g，当人拉着绳子以大小为a1的加速度沿斜面向上运动时，B物块运动的加速度大小为a2，则下列说法正确的是(

)A．物块一定向上加速运动B．人能够沿斜面向上加速运动，必须满足m＞Msinθ练1

(2019年湘潭一模)一皮带传送装置如图所示，皮带的速度v足够大，轻弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带之间存在摩擦，当滑块放在皮带上时，弹簧的轴线恰好水平，若滑块放到皮带的瞬间，滑块的速度为零，且弹簧正好处于自由长度，则当弹簧从自由长度到第一次达到最长这一过程中，物体的速度和加速度变化的情况是(

)A．速度增大，加速度增大B．速度增大，加速度减小C．速度先增大后减小，加速度先增大后减小D．速度先增大后减小，加速度先减小后增大【答案】D【解析】物块滑上传送带，受到向左的摩擦力，开始时摩擦力大于弹簧的弹力，向左做加速运动，在此过程中，弹簧的弹力逐渐增大，根据牛顿第二定律，加速度逐渐减小，当弹簧的弹力与滑动摩擦力相等时，速度达到最大，然后弹力大于摩擦力，加速度方向与速度方向相反，物体做减速运动，弹簧弹力继续增大，根据牛顿第二定律得，加速度逐渐增大，速度逐渐减小，选项D正确，A、B、C错误．另外，牛顿第二定律给出的F、m、a三者之间的瞬时关系，也是由力的作用效果的瞬时性特征所决定的．1．矢量性：加速度a与合外力F合都是矢量，且方向总是相同的．2．瞬时性：加速度a与合外力F合同时产生、同时变化、同时消失，是瞬时对应的．3．同体性：加速度a与合外力F合是对同一物体而言的两个物理量．1．动力学两类基本问题的分析流程图考点2动力学的两类基本问题特别提醒：(1)独立性原理是牛顿第二定律正交分解法的基础，根据独立性原理，把物体所受的各力分解在相互垂直的方向上，在这两个方向分别依据牛顿第二定律列方程．这就是牛顿第二定律的正交分解法．(2)在应用牛顿第二定律时，一般情况是将力进行分解，有时也会分解加速度，要视具体情况灵活应用．例2如图所示，工人用绳索拉铸件，铸件的质量是20kg，铸件与地面间的动摩擦因数是0.25.工人用80N的力拉动铸件，从静止开始在水平面上前进，绳与水平方向的夹角为α＝37°并保持不变，经4s后松手．(g＝10m/s2，sin37°＝0.6)求：(1)松手前铸件的加速度大小；(2)松手后铸件还能前进的距离．【答案】(1)1.3m/s2

(2)5.4m练2

(2019年山东威海模拟)有一种大型游戏机叫“跳楼机”，参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面40m高处，然后由静止释放．可以认为座椅沿轨道做自由落体运动2s后，开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动，且下落到离地面4m高处时速度刚好减小到零．然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落，将游客送回地面．(取g＝10m/s2)求：(1)座椅在自由下落结束时刻的速度是多大？(2)座椅在匀减速阶段的时间是多少？(3)在匀减速阶段，座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍？【答案】(1)20m/s

(2)1.6s

(3)2.25应用牛顿第二定律的解题步骤应用牛顿第二定律解答动力学问题时，首先要对物体的受力情况及运动情况进行分析，确定题目属于动力学中的哪类问题，不论是由受力情况求运动情况，还是由运动情况求受力情况，都需用牛顿第二定律列方程．1．通过审题灵活地选取研究对象，明确物理过程．2．分析研究对象的受力情况和运动情况，必要时画好受力示意图和运动过程示意图，规定正方向．3．根据牛顿第二定律和运动公式列方程求解．(列牛顿第二定律方程时可把力进行分解或合成处理，再列方程)4．检查答案是否完整、合理，必要时需进行讨论．核心素养改造3问题专攻：“等时圆”模型1．两种模型(如图)例1

如图所示，ad、bd、cd是竖直面内三根固定的光滑细杆，a、b、c、d位于同一圆周上，a点为圆周的最高点，d点为圆周的最低点．每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环A、B、C分别从a、b、c处由静止开始释放，用t1、t2、t3依次表示滑环A、B、C到达d点所用的时间，则(

)A．t1<t2<t3 B．t1>t2>t3C．t3>t1>t2 D．t1＝t2＝t3【答案】D例2如图所示，位于竖直平面内的固定光滑圆环轨道与水平面相切于M点，与