(浙江選考)2020版高考物理一輪復(fù)習(xí) 第3章 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第2講 牛頓第二定律 兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題課件.ppt
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1、第2講牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,知識(shí)排查,牛頓第二定律,1.內(nèi)容 物體加速度的大小跟作用力成______,跟物體的質(zhì)量成______。加速度的方向與________方向相同。 2.表達(dá)式:F____。 3.適用范圍 (1)只適用于______參考系(相對(duì)地面靜止或____________運(yùn)動(dòng)的參考系)。 (2)只適用于______物體(相對(duì)于分子、原子)、低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況。,ma,正比,反比,作用力,慣性,勻速直線,宏觀,1.單位制 由__________和__________一起組成了單位制。 2.基本單位 基本物理量的單位。力學(xué)中的基本量有三個(gè),它們分別是______、___
2、___和______,它們的國(guó)際單位分別是___、___和___。 3.導(dǎo)出單位 由__________根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位。,單位制,kg,m,s,基本單位,導(dǎo)出單位,質(zhì)量,長(zhǎng)度,時(shí)間,基本單位,1.動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題 第一類:已知受力情況求物體的__________。 第二類:已知運(yùn)動(dòng)情況求物體的__________。 2.解決兩類基本問(wèn)題的方法 以_________為“橋梁”,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和________________列方程求解,具體邏輯關(guān)系如下,兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,運(yùn)動(dòng)情況,受力情況,加速度,牛頓第二定律,小題速練,1.思考判斷 (1)牛頓第一定律是牛頓第二定律的特
3、殊情形() (2)對(duì)靜止在光滑水平面上的物體施加一個(gè)水平力,當(dāng)力剛作用瞬間,物體立即獲得加速度() (3)Fma是矢量式,a的方向與F的方向相同,與速度方向無(wú)關(guān)() (4)物理公式不僅確定了物理量之間的數(shù)量關(guān)系,同時(shí)也確定了物理量間的單位關(guān)系() (5)物體所受合外力減小,加速度一定減小,速度也一定減小() 答案(1)(2)(3)(4)(5),2.下列哪些物理量的單位是基本單位() A.力的單位N B.壓強(qiáng)的單位Pa C.長(zhǎng)度的單位m D.加速度的單位m/s2 答案C,3.(多選)人教版必修1P86例2改編如圖1所示,截面為直角三角形的木塊置于粗糙的水平地面上,其傾角30,斜面長(zhǎng)為7 m。現(xiàn)木
4、塊上有一質(zhì)量為m1.0 kg 的滑塊從斜面頂端下滑,測(cè)得滑塊在0.40 s內(nèi)速度增加了1.4 m/s,且知滑塊滑行過(guò)程中木塊處于靜止?fàn)顟B(tài),重力加速度g取10 m/s2,則(),A.滑塊滑行過(guò)程中受到的摩擦力大小為1.2 N B.滑塊滑行過(guò)程中受到的摩擦力大小為1.5 N C.滑塊滑到木塊底部時(shí)的速度大小為5 m/s D.滑塊滑到木塊底部時(shí)的速度大小為7 m/s,圖1,答案BD,牛頓第二定律的理解和應(yīng)用,1.牛頓第二定律的性質(zhì),2.合力、加速度、速度的關(guān)系,(1)物體的加速度由所受合力決定,與速度無(wú)必然聯(lián)系。 (2)合力與速度夾角為銳角,物體加速;合力與速度夾角為鈍角,物體減速。,1.下列關(guān)于速
5、度、加速度、合外力之間的關(guān)系,正確的是() A.物體的速度越大,則加速度越大,所受的合外力也越大 B.物體的速度為0,則加速度為0,所受的合外力也為0 C.物體的速度為0,但加速度可能很大,所受的合外力也可能很大 D.物體的速度很大,但加速度可能為0,所受的合外力也可能很大,解析物體的速度大小和加速度大小沒有必然聯(lián)系,一個(gè)很大,另一個(gè)可以很小,甚至為0,物體所受合外力的大小決定加速度的大小,同一物體所受合外力越大,加速度一定也越大,故選項(xiàng)C正確。 答案C,2.如圖2所示,一木塊在光滑水平面上受一個(gè)恒力F作用而運(yùn)動(dòng),前方固定一個(gè)輕質(zhì)彈簧,當(dāng)木塊接觸彈簧后,下列判斷正確的是(),圖2 A.木塊將立
6、即做勻減速直線運(yùn)動(dòng) B.木塊將立即做變減速直線運(yùn)動(dòng) C.在彈簧彈力大小等于恒力F時(shí),木塊的速度最大 D.在彈簧壓縮量最大時(shí),木塊的加速度為零 答案C,3.如圖3,在勻強(qiáng)電場(chǎng)中,懸線一端固定于地面,另一端拉住一個(gè)帶電小球,使之處于靜止?fàn)顟B(tài)。忽略空氣阻力,當(dāng)懸線斷裂后,小球?qū)⒆?),A.曲線運(yùn)動(dòng)B.勻速直線運(yùn)動(dòng) C.勻加速直線運(yùn)動(dòng)D.變加速直線運(yùn)動(dòng) 解析在懸線斷裂前,小球受重力、電場(chǎng)力和懸線拉力作用而處于平衡狀態(tài),故重力與電場(chǎng)力的合力與拉力等值反向。懸線斷裂后,小球所受重力與電場(chǎng)力的合力大小、方向均不變,故小球?qū)⒀卦瓉?lái)懸線拉力的反方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)C正確。 答案C,圖3,兩種模型,牛頓第二
7、定律的瞬時(shí)性,【典例】?jī)蓚€(gè)質(zhì)量均為m的小球,用兩條輕繩連接,處于平衡狀態(tài),如圖4所示?,F(xiàn)突然迅速剪斷輕繩OA,讓小球下落,在剪斷輕繩的瞬間,設(shè)小球A、B的加速度分別用a1和a2表示,則(),A.a1g,a2g B.a10,a22g C.a1g,a20 D.a12g,a20 審題關(guān)鍵點(diǎn)兩條輕繩連接剪斷輕繩的瞬間 解析由于繩子張力可以突變,故剪斷OA后小球A、B只受重力,其加速度a1a2g。故選項(xiàng)A正確。 答案A,圖4,【拓展延伸1】把“輕繩”換成“輕彈簧”,在【典例】中只將A、B間的輕繩換成輕質(zhì)彈簧,其他不變,如圖5所示,則【典例】選項(xiàng)中正確的是(),圖5,解析剪斷輕繩OA后,由于彈簧彈力不能突
8、變,故小球A所受合力為2mg,小球B所受合力為零,所以小球A、B的加速度分別為a12g,a20。故選項(xiàng)D正確。 答案D,【拓展延伸2】改變平衡狀態(tài)的呈現(xiàn)方式,把【拓展延伸1】的題圖放置在傾角為30的光滑斜面上,如圖6所示,系統(tǒng)靜止時(shí),彈簧與細(xì)線均平行于斜面,在細(xì)線被燒斷的瞬間,則下列說(shuō)法正確的是(),圖6,解析細(xì)線被燒斷的瞬間,小球B的受力情況不變,加速度為0。燒斷前,分析整體受力可知線的拉力為T2mgsin ,燒斷瞬間,A受的合力沿斜面向下,大小為2mgsin ,所以A球的瞬時(shí)加速度為aA2gsin 30g,故選項(xiàng)B正確。 答案B,,1.求解瞬時(shí)加速度的一般思路,2.加速度可以隨著力的突變而
9、突變,而速度的變化需要一個(gè)積累的過(guò)程,不會(huì)發(fā)生突變。,1.如圖7所示,質(zhì)量為m的小球用水平輕彈簧系住,并用傾角為30的光滑木板AB托住,小球恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)木板AB突然向下撤離的瞬間,小球的加速度大小為(),圖7,答案B,2.如圖8所示,輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊1相連,下端與另一質(zhì)量為M的木塊2相連,整個(gè)系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上,并處于靜止?fàn)顟B(tài)?,F(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出,設(shè)抽出后的瞬間,木塊1、2的加速度大小分別為a1、a2。重力加速度大小為g。則有(),圖8,答案C,3.如圖9所示,兩小球懸掛在天花板上,a、b兩小球用細(xì)線連接,上面是一輕質(zhì)彈簧,a、b兩球的質(zhì)量分別為m和2m,
10、在細(xì)線燒斷瞬間,a、b兩球的加速度為(取向下為正方向)(),圖9 A.0,g B.g,g C.2g,g D.2g,0,答案C,1.解決動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),2.解決動(dòng)力學(xué)基本問(wèn)題的處理方法 (1)合成法:在物體受力個(gè)數(shù)較少(2個(gè)或3個(gè))時(shí)一般采用“合成法”。 (2)正交分解法:若物體的受力個(gè)數(shù)較多(3個(gè)或3個(gè)以上),則采用“正交分解法”。,動(dòng)力學(xué)的兩類基本問(wèn)題,【典例1】(20184月浙江選考)可愛的企鵝喜歡在冰面上玩游戲。如圖10所示,有一企鵝在傾角為37的傾斜冰面上,先以加速度a0.5 m/s2從冰面底部由靜止開始沿直線向上“奔跑”,t8 s時(shí),突然臥倒以肚皮貼著冰面向前滑行,最后退
11、滑到出發(fā)點(diǎn),完成一次游戲(企鵝在滑動(dòng)過(guò)程中姿勢(shì)保持不變)。若企鵝肚皮與冰面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25,已知sin 370.6,cos 370.8,g10 m/s2。求:,(1)企鵝向上“奔跑”的位移大??; (2)企鵝在冰面滑動(dòng)的加速度大小; (3)企鵝退滑到出發(fā)點(diǎn)時(shí)的速度大小。(計(jì)算結(jié)果可用根式表示),圖10,解得x16 m。 (2)在企鵝臥倒以后將進(jìn)行兩個(gè)過(guò)程的運(yùn)動(dòng),第一個(gè)過(guò)程是從臥倒到最高點(diǎn),第二個(gè)過(guò)程是從最高點(diǎn)滑到出發(fā)點(diǎn),兩次過(guò)程根據(jù)牛頓第二定律分別有 mgsin 37mgcos 37ma1 mgsin 37mgcos 37ma2 解得a18 m/s2,a24 m/s2。 (3)企鵝從臥倒滑
12、到最高點(diǎn)的過(guò)程中,做勻減速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)時(shí)間為t,位移為x,解得x1 m。 企鵝從最高點(diǎn)滑到出發(fā)點(diǎn)的過(guò)程中,設(shè)末速度為vt,初速度為0,則有,,兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題步驟,【典例2】如圖11所示,傾角為30的光滑斜面與粗糙的水平面平滑連接?,F(xiàn)將一滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))從斜面上的A點(diǎn)由靜止釋放,最終停在水平面上的C點(diǎn)。已知A點(diǎn)距水平面的高度h0.8 m,B點(diǎn)距C點(diǎn)的距離L2.0 m。(滑塊經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)沒有能量損失,取g10 m/s2)求:,圖11 (1)滑塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大速度; (2)滑塊與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù); (3)滑塊從A點(diǎn)釋放后,經(jīng)過(guò)時(shí)間t1.0 s時(shí)速度的大小。,解析(1)滑塊先在斜面上做勻
13、加速運(yùn)動(dòng),然后在水平面上做勻減速運(yùn)動(dòng),故滑塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度最大,設(shè)為vmax,設(shè)滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a1,則 mgsin 30ma1,解得vmax4 m/s。 (2)設(shè)滑塊在水平面上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a2 則mgma2,解得0.4。,(3)設(shè)滑塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為t1,vmaxa1t1,得t10.8 s,由于tt1,故滑塊已經(jīng)經(jīng)過(guò)B點(diǎn),做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為tt10.2 s,設(shè)t1.0 s時(shí)速度大小為v,則vvmaxa2(tt1) 解得v3.2 m/s。 答案(1)4 m/s(2)0.4(3)3.2 m/s,,多過(guò)程問(wèn)題的處理方法 (1)將復(fù)雜物理過(guò)程分解為幾個(gè)子過(guò)程。 (2)分析
14、每一個(gè)子過(guò)程中物體受力情況、運(yùn)動(dòng)情況、約束條件。 (3)注意子過(guò)程之間的聯(lián)系,可以從時(shí)間、位移、速度等方面尋找。 (4)注意畫好受力分析圖和運(yùn)動(dòng)示意圖。,1.(20164月浙江選考)如圖12是上海中心大廈,小明乘坐大廈快速電梯,從底層到達(dá)第119層觀光平臺(tái)僅用時(shí)55 s。若電梯先以加速度a1做勻加速運(yùn)動(dòng),達(dá)到最大速度18 m/s,然后以最大速度勻速運(yùn)動(dòng),最后以加速度a2做勻減速運(yùn)動(dòng)恰好到達(dá)觀光平臺(tái)。假定觀光平臺(tái)高度為549 m。,(1)若電梯經(jīng)過(guò)20 s勻加速達(dá)到最大速度,求加速度a1及上升高度h; (2)在(1)問(wèn)中的勻加速上升過(guò)程中,若小明的質(zhì)量為60 kg,求小明對(duì)電梯地板的壓力; (3
15、)求電梯勻速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間。,圖12,(2)根據(jù)牛頓第二定律FNmgma1 得FNmgma1654 N 由牛頓第三定律可得,小明對(duì)地板的壓力FNFN654 N,方向豎直向下,答案(1)0.9 m/s2180 m(2)654 N(3)6 s,2.如圖13所示,冰壺運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)體力與智力相結(jié)合的投擲類高雅運(yùn)動(dòng),有人把冰壺稱做“冰上國(guó)際象棋”。在一次比賽中,擲球運(yùn)動(dòng)員在擲球區(qū)的欄線前松手,冰壺沿著冰道做勻減速直線運(yùn)動(dòng),最后停在“營(yíng)壘”的中心。已知從松手到停止的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,冰壺的位移x40 m,所經(jīng)過(guò)的時(shí)間t20 s。,圖13 (1)求冰壺在此過(guò)程中平均速度v1大?。?(2)求冰壺在此過(guò)程中加速度a的大??;
16、 (3)求位移x130 m處時(shí)冰壺速度v2的大小。,解析(1)冰壺做勻減速直線運(yùn)動(dòng),由平均速度公式,(3)由勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律得:v0at 解得此過(guò)程中初速度的大小v04 m/s,解得位移x130 m處時(shí)冰壺速度大小v22 m/s。 答案(1)2 m/s(2)0.2 m/s2(3)2 m/s,3.(201610月浙江選考)如圖14所示,在某段平直的鐵路上,一列以324 km/h高速行駛的列車某時(shí)刻開始勻減速行駛,5 min 后恰好停在某車站,并在該站停留4 min,隨后勻加速駛離車站,經(jīng)8.1 km后恢復(fù)到原速324 km/h。,圖14 (1)求列車減速時(shí)的加速度大??; (2)若該列車總質(zhì)量為
17、8.0105 kg,所受阻力恒為車重的0.1倍,求列車駛離車站加速過(guò)程中牽引力的大小; (3)求列車從開始減速到恢復(fù)原速這段時(shí)間內(nèi)的平均速度大小。,(2)列車駛離車站,經(jīng)x8.1103 m后速度達(dá)到v90 m/s,,f0.1mg,根據(jù)牛頓第二定律得F0.1mgma, 代入數(shù)值解得F1.2106 N。,答案(1)0.3 m/s2(2)1.2106 N(3)30 m/s,科學(xué)思維光滑斜面模型,模型特點(diǎn) 如圖15所示,質(zhì)量為m的物體從傾角為、高度為h的光滑斜面頂端由靜止下滑,則有如下規(guī)律:,圖15,【例】如圖16所示,一物體分別從高度相同、傾角不同的三個(gè)光滑斜面頂端由靜止開始下滑。下列說(shuō)法正確的是(),A.滑到底端時(shí)的速度相同 B.滑到底端所用的時(shí)間相同 C.在傾角為30的斜面上滑行的時(shí)間最短 D.在傾角為60的斜面上滑行的時(shí)間最短 解析由規(guī)律(2)可知物體從高度相同的斜面滑到底端時(shí)的速度大小相同,但方向不同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;由規(guī)律(1)可知物體在傾角60的斜面上滑行時(shí)間最短,選項(xiàng)D正確。 答案D,圖16,【針對(duì)訓(xùn)練】一間新房即將建成,現(xiàn)要封頂,若要求下雨時(shí)落至房頂?shù)挠甑文茏羁斓靥孰x房頂(假設(shè)雨滴沿房頂下淌時(shí)做無(wú)初速度、無(wú)摩擦的運(yùn)動(dòng)),則必須要設(shè)計(jì)好房頂?shù)母叨?,下列四種情況中最符合要求的是(),解析如圖,設(shè)房頂寬為2b,高度為h,斜面傾角為。 由圖中幾何關(guān)系有hbtan ,答案C,
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