《 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栏目导航01知识梳理查漏03配套训练02题点

各个击破知识梳理查漏11．内容：物体的加速度与所受____________成正比，与物体的________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.牛顿第二定律合外力知识一质量合外力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．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．加速度惯性匀速直线宏观小惑易解对物体施加了力，物体产生加速度，受力与产生加速度是同时的，没有先后之分，但产生加速度的瞬间，物体的速度并没有马上改变．【自测1】(2021年广东名校期末)如图所示，质量为0.5kg的章鱼在水中静止，经过1s速度变为2m/s，则章鱼受到的合力约为 (

)A．1N B．2NC．3N D．4N【答案】A1．三者的区别合外力、加速度和速度的关系知识二2．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【自测2】(多选)下列关于速度、加速度、合外力之间的关系，说法正确的是

(

)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】CD1．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．动力学的两类基本问题运动情况知识三受力情况加速度牛顿第二定律【自测3】(多选)一个质量为1kg的物体放在光滑水平地面上，受到同一水平面内三个力作用，这三个力的大小分别为1N、2N、3N，方向不定，则该物体的加速度可能为

(

)A．0 B．2m/s2C．4m/s2 D．8m/s2【答案】ABC1．超重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)______物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有______的加速度．2．失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对悬挂物的拉力)______物体所受重力的现象．(2)产生条件：物体具有______的加速度．超重与失重大于知识四向上小于向下3．完全失重(1)定义：物体对支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力)_________的现象称为完全失重现象．(2)产生条件：物体的加速度a＝g，方向竖直向下．4．实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态________．(2)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将_________物体的重力．此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重．等于零无关不等于小惑易解

超重和失重只针对运动的物体，而且还需要在竖直方向有加速度或有竖直方向的加速度分量，静止的物体不存在超重和失重的说法．【自测4】如图所示为运动员跳水时的精彩瞬间，则运动员 (

)A．起跳时跳板对她的支持力大于她对跳板的压力B．起跳后在上升过程中处于失重状态C．经过最高点时处于平衡状态D．在下降过程中处于超重状态【答案】B题点各个击破21．牛顿第二定律的“五性”命题点一对牛顿第二定律的理解[师生共研类]2．合外力、加速度、速度的关系(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．独立性的理解(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.例1

(2021年浙江卷)机动车礼让行人是一种文明行为．如图所示，质量m＝1.0×103kg的汽车以v1＝36km/h的速度在水平路面上匀速行驶，在距离斑马线s＝20m处，驾驶员发现小朋友排着长l＝6m的队伍从斑马线一端开始通过，立即刹车，最终恰好停在斑马线前．假设汽车在刹车过程中所受阻力不变，且忽略驾驶员反应时间．(1)求开始刹车到汽车停止所用的时间和所受阻力的大小；(2)若路面宽L＝6m，小朋友行走的速度v0＝0.5m/s，求汽车在斑马线前等待小朋友全部通过所需的时间；(3)假设驾驶员以v2＝54m/h超速行驶，在距离斑马线s＝20m处立即刹车，求汽车到斑马线时的速度．【答案】C3．(2021年海南卷)如图，两物块P、Q用跨过光滑轻质定滑轮的轻绳相连，开始时P静止在水平桌面上．将一个水平向右的推力F作用在P上后，轻绳的张力变为原来的一半．已知P、Q两物块的质量分别为mp＝0.5kg、mQ＝0.2kg，P与桌面间的动摩擦因数μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2.则推力F的大小为

(

)A．4.0N B．3.0NC．2.5N D．1.5N【答案】A4．(多选)(2021年惠州模拟预测)如图，用夹砖器把两块质量都为m的相同长方体砖块夹住后竖直向上加速提起，提起过程加速度的最大值为a、已知重力加速度为g，则加速提起砖块过程中 (

)A．握住夹砖器的力越大，夹砖器对砖块的摩擦力越大B．两块砖块之间的摩擦力为零C．夹砖器对两块砖块的压力大小可能不相等D．每个砖块受到夹砖器的摩擦力最大值均为m(g＋a)【答案】BD解题方略动力学中三个决定关系(1)力与物体的质量决定加速度．(2)加速度与时间决定速度变化量．(3)速度方向与加速度方向(或合力方向)决定物体的运动状态．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，具体逻辑关系如下．命题点二动力学的两类基本问题[师生共研类]2．两类动力学问题的解题步骤考向1由运动状态分析物体受力例2如图，电影中蜘蛛侠利用蜘蛛丝粘住墙体产生的阻力，来拯救一列质量为1×106kg，速度为360km/h飞驰的失去制动能力的列车，使列车在其正前方400米断轨处刚好停止．若铁轨和空气的阻力为车重的0.25倍，列车的运动可视为匀减速直线运动，则蜘蛛丝对列车产生的平均阻力为

(

)A．1×105N B．1×106NC．1×107N D．1×108

N【答案】C【解析】根据运动学公式v2＝－2ax可得加速度的大小为a＝12.5m/s2，根据牛顿第二定律有kmg＋f＝ma，解得蜘蛛丝对列车产生的平均阻力为f＝1×107N，C正确．考向2由受力分析判断物体运动状态例3

(2022年山西太原五中高三模拟)如图甲所示，一个质量为1kg的物体静止在水平地面上，物体与水平地面间的动摩擦因数为0.5，t＝0时刻对物体施加一个水平向左、大小恒为8N的力F1，同时在竖直方向施加一竖直向下的力F2，力F2的大小随时间t变化的关系如图乙所示，g取10m/s2，则下列说法正确的是 (

)A．0～2s内物体的加速度大小为3m/s2B．0～5s内物体运动的最大速度为6m/sC．0～4s内物体的平均速度大小为4m/sD．0～5s内物体的位移大小为8m【答案】D1．(多选)(2021年海南名校联考)物体只在力F的作用下从静止开始运动，其F－t图像如图所示，则物体 (

)A．在t1时刻加速度最大B．在0～t1时间内做匀加速运动C．从t1时刻后便开始反向运动D．在0～t2时间内，速度一直在增大【答案】AD2．近几年，我国科研人员自主研制了多款无人机，已在多个领域广泛应用．一架微型无人机在某次执行任务时由静止开始竖直向上运动，一段时间后关闭动力系统，其v－t图像如图所示．已知无人机质量为3kg，运动过程中空气阻力大小恒定，g取10m/s2.无人机的升力大小为

(

)A．12N B．36NC．42N D．48N【答案】D【解析】由题图知，v－t图像的斜率即为无人机运动的加速度，故0～9s内无人机的加速度大小a1＝4m/s2，9～12s内无人机的加速度大小a2＝12m/s2.由牛顿第二定律得F－mg－f＝ma1，f＋mg＝ma2，由以上两式解得F＝48N，f＝6N，D正确．3．(2020年长沙模拟)如图所示，A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ，图甲中，A、B两球用轻弹簧相连，图乙中A、B两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板C与斜面垂直，轻弹簧、轻杆均与斜面平行．在突然撤去挡板的瞬间

(

)A．两图中两球加速度均为gsinθB．两图中A球的加速度均为0C．图乙中轻杆的作用力一定不为0D．图甲中B球的加速度是图乙中B球的加速度的2倍【答案】D【解析】撤去挡板前，挡板对球B的弹力大小为2mgsinθ，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，图甲中球A所受合力为0，加速度为0，球B所受合力为2mgsinθ，加速度为2gsinθ；图乙中由于用杆相连有共同的加速度a，所以整体分析2mgsinθ＝2ma，a＝gsinθ，隔离球B，mgsinθ＋F＝ma，所以F＝0，故A、B、C错误，D正确．命题点三牛顿第二定律的瞬时性问题[师生共研类]例4

(多选)(2021年怀化名校月考)如图所示，A、B两物体质量均为m，叠放在轻质弹簧上(弹簧下端固定于地面上)．对A施加一竖直向下、大小为F(F>2mg)的力，将弹簧再压缩一段距离(弹簧始终处于弹性限度内)而处于平衡状态．现突然撤去力F，设两物体向上运动过程中A、B间的相互作用力大小为FN.不计空气阻力，关于FN的说法正确的是(重力加速度为g) (

)【答案】BCD1．(2021年江西师大附中模拟)如图所示，轻绳一端连接一质量为m的物体，另一端固定在左侧竖直墙壁上，轻绳与竖直墙壁间夹角为45°，物体右侧与一轻弹簧相连，轻弹簧另一端固定于右侧竖直墙壁上，此时物体对光滑地面的压力恰好为零，重力加速度g取10m/s2，则 (

)A．此时物体一定受四个力作用B．若突然撤去弹簧的瞬间，物体向左加速运动C．若突然剪断轻绳的瞬间，物体的加速度大小约为14.1m/s2D．若突然剪断轻绳的瞬间，物体受3个力作用【答案】D【解析】由题意可知，此时物体对地面压力恰好是零，对物体受力分析，物体受到重力、轻绳的拉力和轻弹簧的弹力共三个力作用，A错误；若突然撤去弹簧的瞬间，轻绳中的张力产生突变，物体受到重力、地面的支持力，共两个力作用，处于静止状态，B错误；物体在没有撤去轻绳前，由共点力平衡条件可得F弹＝mgtan45°＝ma，若突然撤去轻绳的瞬间，弹力不会突变，物体受到重力、轻弹簧的弹力和地面的支持力三个力的作用，由牛顿第二定律可得F弹＝ma，解得a＝g＝10m/s2，C错误，D正确．2．(2022年广东佛山模拟)如图所示，倾角为θ＝30°的光滑斜面上质量分别为2m、m的a、b两物块，用一轻弹簧相连，将a用细线悬挂在挡板上，调整细线使之与斜面平行且使系统静止时，物块b恰与斜面底端的挡板间无弹力，此时弹簧的形变量为x，重力加速度为g.若突然剪断细线，则

(

)A．剪断细线的瞬间，挡板对物块b弹力大小为0.5mgB．剪断细线的瞬间，物块b的加速度大小为0.5gC．剪断细线的瞬间，物块a的加速度大小为gD．剪断细线后，物块a沿斜面向下运动3x

时速度最大【答案】D【解析】开始物块b静止，物块b恰与斜面底端的挡板无弹力，设此时弹簧的弹力为F，对b，根据平衡条件得F＝mgsin30°＝0.5mg，方向沿斜面向上，弹簧处于拉伸状态．剪断细线瞬间，弹簧的弹力不能突变，物块b的受力情况不变，物块b所受合力为零，加速度为0，挡板对物块b的弹力仍然为0，A、B错误；剪断细线瞬间弹簧弹力不变，对物块a，由牛顿第二定律得2mgsin30°＋F＝2ma，解得a＝0.75g，C错误；开始弹簧处于拉伸状态，伸长量为x，设弹簧的劲度系数为k，则kx＝0.5mg，剪断细线后a向下做加速运动，a向下运动x时弹簧恢复原长，然后a继续向下做加速运动，弹簧被压缩，弹簧弹力向上，开始弹簧弹力小于a的重力沿斜面方向的分力F1＝2mgsin30°＝mg，物块继续向下做加速运动，设弹簧压缩量为x′时物块a所受合力为零，则kx′＝F1＝mg，x′＝2x，当物块a所受合力为零时速度最大，在此过程物块下滑的距离s＝x＋x′＝3x，D正确．超重和失重的区分方法：命题点四超重与失重问题[师生共研类]例5

(2021年重庆市育才中学联考)在一架直升飞机的顶板上用一细绳悬挂一个质量为M＝2kg的三角形箱子，在箱子的底板上固定一个轻质弹簧，弹簧上端栓接一质量为m＝0.5kg的小球，开始时，整个系统随直升机一起以加速度a＝2m/s2向上加速，某时刻细绳突然断裂，忽略空气阻力，g取10m/s2，则下列说法正确的是 (

)A．细绳未断裂时弹簧弹力为F＝4NB．细绳断裂瞬间小球处于失重状态C．细绳断裂瞬间小球的加速度大小为am＝8m/s2D．细绳断裂瞬间箱子的加速度大小为aM＝13m/s2【答案】D【解析】对小球受力分析，受竖直向下的重力和竖直向上的弹力，根据牛顿第二定律可得F弹－mg＝ma，解得F弹＝mg＋ma＝6N，A错误；细绳断裂瞬间，弹簧弹力不会突变，小球依然有向上的加速度，大小等于2m/s2，小球处于超重状态，B、C错误；细绳断裂瞬间，箱子受竖直向下的重力和竖直向下的弹簧的弹力，根据牛顿第二定律可得Mg＋F弹＝MaM，解得aM＝13m/s2，D正确．1．(2021年广州模拟)如图甲，某同学站在压力传感器上完成下蹲和起立的动作，用计算机采集到的压力传感器读数随时间变化的F－t图像如图乙，则

(

)A．该同学重力约为500NB．该同学重力约为700NC．该同学完成了两次下蹲和起立D．该同学完成了四次下蹲和起立【答案】A【解析】稳定时传感器的读数500N等于学生的重力，A正确，B错误；传感器的读数先小于重力后大于重力，说明该同学先加速下降再减速下降，完成一次下蹲，然后传感器的读数先大于重力后小于重力，说明该同学先加速上升再减速上升，完成一次起立，故该同学共完成一次下蹲和起立，C、D错误．2．如图，垂直电梯里有一个“轿厢”和一个“对重”，它们通过钢丝绳连接起来，驱动装置带动钢丝绳使“轿厢”和“对重”在竖直方向做上下运动．当“轿厢”向上做匀减速直线运动时 (

)A．电梯的“对重”处于失重状态B．电梯的“对重”向下匀加速运动C．钢丝绳的拉力等于“轿厢