《（全國通用版）2019版高考物理一輪復習 第三章 牛頓運動定律 3.2 牛頓第二定律 兩類動力學問題課件.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（全國通用版）2019版高考物理一輪復習 第三章 牛頓運動定律 3.2 牛頓第二定律 兩類動力學問題課件.ppt（77頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第2講 牛頓第二定律兩類動力學問題,【知識導圖】,作用力,質(zhì)量,作用力,慣性,F=ma,宏觀,低速,運動情況,受力情況,基本單位,導出單位,質(zhì)量,時間,長度,基本量,【微點撥】 1.a的定義式與決定式: (1)定義式:a= ,a與v、t無必然關(guān)系。 (2)決定式:a= , aF、a 。,2.解決動力學問題的關(guān)鍵: (1)兩類分析:物體的受力分析和物體的運動過程分析。 (2)一個橋梁:物體的加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁。,【慧眼糾錯】 (1)牛頓第二定律的表達式F=ma在任何情況都適用。 糾錯:_________________________________________ __________

2、_________________ (2)物體所受的合外力越大,其加速度一定越大。 糾錯:________________________________________ __________________________,牛頓第二定律的表達式F=ma適用于慣性參考系,中宏觀物體低速運動的情景。,由于不知道物體質(zhì)量是否變化,物體所受合外,力越大,加速度不一定越大。,(3)物體由于做加速運動,所以才受合外力作用。 糾錯:________________________________ (4)物體所受的合外力減小,速度一定減小。 糾錯:______________________________

3、___,物體由于受合外力,才產(chǎn)生加速度。,速度大小與合外力大小無必然關(guān)系。,(5)a的方向由F的方向和速度方向共同決定。 糾錯:______________________________________ (6)kg、m、s都是基本物理量。 糾錯:_______________________,a的方向由F的方向決定,與速度方向無關(guān)。,kg、m、s都是基本單位。,(7)物體先受合力作用,然后產(chǎn)生加速度。 糾錯:________________________________,物體受合力作用,同時產(chǎn)生加速度。,考點1對牛頓第二定律的理解 【典題探究】 【典例1】(多選)(2018商丘模擬)關(guān)于速

4、度、加速度、合力的關(guān)系,下列說法正確的是 () 導學號04450057,A.原來靜止在光滑水平面上的物體,受到水平推力的瞬間,物體立刻獲得加速度 B.加速度的方向與合力的方向總是一致的,但與速度的方向可能相同,也可能不同 C.在初速度為0的勻加速直線運動中,速度、加速度與合力的方向總是一致的 D.合力變小,物體的速度一定變小,【解析】選A、B、C。加速度與力同時產(chǎn)生、同時消失、同時變化,選項A正確;加速度的方向由合力方向決定,但與速度方向無關(guān),選項B正確;在初速度為0的勻加速直線運動中,合力方向決定加速度方向,加速度方向決定末速度方向,選項C正確;合力變小,物體的加速度一定變小,但速度不一定變

5、小,選項D錯誤。,【通關(guān)秘籍】 1.牛頓第二定律的五個特點:,2.動力學中的三個決定關(guān)系: (1)力與物體的質(zhì)量決定加速度。 (2)加速度與時間決定速度變化量。 (3)速度方向與加速度方向(或合力方向)決定物體的運動性質(zhì)。 速度與加速度(或合力)同向時,物體加速運動。 速度與加速度(或合力)反向時,物體減速運動。,【考點沖關(guān)】 1.(多選)(2018濟南模擬)關(guān)于速度、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.物體的速度為零,則加速度為零,所受的合外力也為零,C.物體的速度為零,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

6、大,但加速度可能為零,所受的合外力也可能為零,【解析】選C、D。物體的速度大小和加速度大小沒有必然聯(lián)系,一個很大,另一個可以很小,甚至為零。但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很大,加速度一定很大,故選項C、D正確。,2.根據(jù)牛頓第二定律,下列敘述正確的是 () A.物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比 B.物體所受合力必須達到一定值時,才能使物體產(chǎn)生加速度,C.物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個的大小成正比 D.當物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時,物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比,【解析】選D。根據(jù)牛頓第二定律a= 可知,物體的加 速度與速度無

7、關(guān),選項A錯誤;即使合力很小,也能使物 體產(chǎn)生加速度,選項B錯誤;物體加速度的大小與物體所 受的合力成正比,選項C錯誤;力和加速度為矢量,物體 的加速度與質(zhì)量成反比,選項D正確。,【加固訓練】 (多選)關(guān)于牛頓第二定律,下列說法正確的是() A.物體的質(zhì)量跟外力成正比,跟加速度成反比 B.加速度的方向一定與合外力的方向一致 C.物體的加速度跟物體所受的合外力成正比,跟物體的質(zhì)量成反比 D.由于加速度跟合外力成正比,整塊磚的重力加速度一定是半塊磚重力加速度的2倍,【解析】選B、C。物體的質(zhì)量是物體所含物質(zhì)的多少,與外力無關(guān),故A項錯誤;整塊磚的重力是半塊磚重力的二倍,但是前者質(zhì)量也是后者質(zhì)量的二

8、倍,所以D項錯誤;由牛頓第二定律可知,B、C項正確。,考點2動力學的兩類基本問題 【典題探究】 【典例2】(多選)(2016全國卷)兩實心小球甲和乙由同一種材料制成,甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量。兩球在空氣中由靜止下落,假設(shè)它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比,與球的速率無關(guān)。若它們下落相同的距離,則導學號04450058(),A.甲球用的時間比乙球長 B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小 C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功,【題眼直擊】 (1)由同一種材料制成_______________。 (2)受到的阻力與球的半徑成正比_____。,兩球的

9、密度相等,Ff=kr,【解析】選B、D。設(shè)小球的密度為,其質(zhì)量m= , 設(shè)阻力與球的半徑的比值為k,根據(jù)牛頓第二定律得: 由此可見,由m甲 m乙,甲=乙,r甲r乙可知a甲a乙,選項C錯誤;由于兩 球由靜止下落,兩小球下落相同的距離則由x=,t甲

10、1)明確研究對象:根據(jù)問題的需要和解題的方便,選擇某個物體或某系統(tǒng)作為研究對象。 (2)受力分析:畫好受力示意圖,選擇適當?shù)奶幚矸椒ㄇ蟪龊狭蚝狭Φ谋磉_式。,合成法:合成法適用于受力個數(shù)較少(2個)的情況。 正交分解法:正交分解法適用于各種情況,尤其是物體的受力個數(shù)較多(3個或3個以上)時。 (3)運動情況分析:畫出運動示意圖,明確物體的運動性質(zhì)和運動過程,求出或設(shè)出物體的加速度。 (4)根據(jù)牛頓第二定律列式求解。,【考點沖關(guān)】 1.(2018日照模擬)如圖所示,在豎直平面內(nèi)有半徑為 R和2R的兩個圓,兩圓的最高點相切,切點為A,B和C分別 是小圓和大圓上的兩個點,其中AB長為 R,AC長為

11、 2 R?，F(xiàn)沿AB和AC建立兩條光滑軌道,自A處由靜止釋 放小球,已知小球沿AB軌道運動到B點所用時間為t1,沿 AC軌道運動到C點所用時間為t2,則t1與t2之比為(),A.1 B.12 C.1 D.13,【解析】選A。設(shè)AB與豎直方向的夾角為,則AB= 2Rcos,小球沿AB下滑的加速度為a=gcos,解得小球 在AB上運動的時間為t1= ;同理可知小球 在AC上運動的時間為t2= 則t1與t2之比為 1 ,選項A正確。,2.如圖所示,某次滑雪訓練,運動員站在 水平雪道上第一次利用滑雪杖對雪面的 作用獲得水平推力F=84 N而從靜止向前 滑行,其作用時間為t1=1.0 s,撤除水平

12、推力F后經(jīng)過 t2=2.0 s,他第二次利用滑雪杖對雪面的作用獲得同樣 的水平推力,作用距離與第一次相同。已知該運動員連,同裝備的總質(zhì)量為m=60 kg,在整個運動過程中受到的滑動摩擦力大小恒為Ff=12 N,求: (1)第一次利用滑雪杖對雪面作用獲得的速度大小及這段時間內(nèi)的位移大小。 (2)該運動員(可視為質(zhì)點)第二次撤除水平推力后滑行的最大距離。,【解析】(1)運動員利用滑雪杖獲得的加速度為 a1= m/s2=1.2 m/s2 第一次利用滑雪杖對雪面作用獲得的速度大小 v1=a1t1=1.21.0 m/s=1.2 m/s 位移x1= =0.6 m。,(2)運動員停止使用滑雪杖后,加

13、速度大小為 a2= m/s2=0.2 m/s2 經(jīng)時間t2速度變?yōu)?vt=v1-a2t2=1.2 m/s-0.22.0 m/s=0.8 m/s 第二次利用滑雪杖獲得的速度大小為v2, 則 =2a1x1,第二次撤除水平推力后滑行的最大距離 x2= 聯(lián)立解得x2=5.2 m 答案:(1)1.2 m/s0.6 m(2)5.2 m,3.如圖所示,質(zhì)量為0.5 kg、0.2 kg的彈性小 球A、B穿過一繞過定滑輪的輕繩,繩子末端與 地面距離0.8 m,小球距離繩子末端6.5 m,小 球A、B與輕繩的滑動摩擦力都為重力的0.5倍, 設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力?，F(xiàn)由靜止同時釋放A、 B兩個小球,不計繩

14、子質(zhì)量, 忽略與定滑輪相關(guān)的摩擦 力,g取10 m/s2。,(1)釋放A、B兩個小球后,A、B的各自加速度? (2)小球B從靜止釋放經(jīng)多長時間落到地面?,【解析】(1)由題意知,B與輕繩的最大摩擦力小于A與輕繩的最大摩擦力,所以輕繩與A、B間的摩擦力大小均為km2g。 對B,由牛頓第二定律得: m2g-km2g=m2a2,a2=5 m/s2。 對A,由牛頓第二定律得: m1g-km2g=m1a1,a1=8 m/s2。,(2)A球與繩子一起向下加速運動,B球沿繩子向下加速 運動。 設(shè)經(jīng)歷時間t1小球B脫離繩子,小球B下落高度為h1,獲 得速度為v, =l=6.5 m, t1=1 s,h1=

15、 =2.5 m, v=a2t1=5 m/s。,小球B脫離繩子后在重力作用下勻加速下落,此時距地面高為h2,經(jīng)t2落地,則: h2=6.5 m+0.8 m-2.5 m=4.8 m, h2=vt2+ t2=0.6 s, t=t1+t2=1.6 s。 答案:(1)8 m/s25 m/s2(2)1.6 s,【加固訓練】 我國擁有航空母艦后,艦載機的起飛與降落等問題受到 了廣泛關(guān)注,某興趣小組通過查閱資料對艦載機某次滑 躍起飛過程進行了如下的簡化模擬: 假設(shè)起飛時“航母”靜止,艦載機質(zhì)量視為不變并可看 成質(zhì)點,“航母”起飛跑道由圖示的兩段軌道組成(二,者平滑連接,不計拐角處的長度),其水平軌道長AB

16、=L, 水平軌道與斜面軌道末端C的高度差為h,艦載機的總質(zhì) 量為m,在C端的起飛速度至少為v,若某次起飛訓練中, 艦載機從A點由靜止啟動,艦載機發(fā)動機的推動力大小 恒為0.6mg,方向與速度方向相同,艦載機受到空氣和軌 道平均阻力的合力大小恒為0.1mg,重力加速度為g,求:,(1)艦載機在水平軌道AB上運動的時間。 (2)在水平軌道末端B時,發(fā)動機的推力功率。 (3)要保證艦載機正常起飛,斜面軌道的長度滿足的條件(結(jié)果用m、g、L、h、v表示)。,【解析】(1)艦載機在水平軌道AB上有: F-f=ma 得:a=0.5g 根據(jù)位移公式:L= at2 得:t=,(2)在B點的速度為: vB=at

17、= 則發(fā)動機的推力功率: P=FvB=0.6mg,(3)設(shè)斜面長度為x,在BC軌道上,根據(jù)牛頓第二定律: F-mgsin -f=ma 得:a=0.5g-g 根據(jù)位移公式:v2- =2ax 得:x= +2h-L 則要保證艦載機正常起飛,斜面軌道的長度應滿足 x +2h-L,答案:(1)2 (2)0.6mg (3)x +2h-L,考點3動力學的圖象問題 【典題探究】 【典例3】(2016海南高考)沿固定斜 面下滑的物體受到與斜面平行向上的 拉力F的作用,其下滑的速度時間圖 線如圖所示。已知物體與斜面之間的動摩擦因數(shù)為常,數(shù),在05 s、510 s、1015 s內(nèi)F的大小分別為F1、F2和F3,則(

18、) 導學號04450059 A.F1F3C.F1F2D.F1=F3,【解題探究】 (1)物體運動過程中,受哪些力的作用? 提示:受到重力,斜面對它的支持力,斜面對它的摩擦力和拉力F四個力的作用。,(2)物體在三個階段的加速度的大小、方向如何? 提示:在05 s內(nèi),加速度a1=0.2 m/s2,方向沿斜面向下;在510 s內(nèi),加速度a2=0;在1015 s內(nèi),加速度a3=0.2 m/s2,方向沿斜面向上。,【解析】選A。對物體的受力分析如圖所 示。根據(jù)v -t圖象可以知道,在05 s內(nèi) 加速度為a1=0.2 m/s2,方向沿斜面向下, 根據(jù)牛頓第二定律:mgsin-f-F1=ma1,則:F1=m

19、gsin- f-0.2m;在510 s內(nèi),加速度a2=0,根據(jù)牛頓第二定 律:mgsin-f-F2=ma2,則:F2=mgsin-f;在1015 s內(nèi),加速度為a3=-0.2 m/s2,方向沿斜面向上,根據(jù)牛頓第二定律:f+F3-mgsin=ma3,則:F3=mgsin-f+0.2m。故可以得到:F3F2F1,故選項A正確。,【遷移訓練】,遷移1:a-T圖象問題 (多選)如圖甲所示,某人正通過定滑輪將質(zhì)量為m的貨物提升到高處。滑輪的質(zhì)量和摩擦均不計,貨物獲得的加速度a與繩子對貨物豎直向上的拉力T之間的函數(shù)關(guān)系如圖乙所示。由圖可以判斷(),A.圖線與縱軸的交點M的值aM=-g B.圖線與橫軸的交

20、點N的值TN=mg C.圖線的斜率等于物體的質(zhì)量m D.圖線的斜率等于物體質(zhì)量的倒數(shù),【解析】選A、B、D。對貨物受力分析,受重力mg和拉 力T,根據(jù)牛頓第二定律,有T-mg=ma,得a= -g,當T=0 時,a=-g,即圖線與縱軸的交點M的值aM=-g,選項A正確; 當a=0時,T=mg,故圖線與橫軸的交點N的值TN=mg,選項B 正確;圖線的斜率表示質(zhì)量的倒數(shù) ,選項C錯誤、D正 確。,遷移2:v-t圖象問題 (多選)(2018定州模擬)某同學在地 面上從玩具槍中豎直向上射出初速度 為v0的塑料小球,若小球運動過程中 受到的空氣阻力與其速率成正比,小 球運動的速率隨時間變化的規(guī)律如圖所示,

21、t1時刻到達,最高點,再落回地面,落地速率為v1,下列說法中正確的是() 導學號04450060 A.小球上升過程中的平均速度大于 B.小球下降過程中的平均速度大于,C.小球射出時的加速度值最大,到達最高點的加速度值為0 D.小球的加速度在上升過程中逐漸減小,在下降過程中也逐漸減小,【解析】選B、D。上升過程若是勻減速直線運動,其平 均速度為 ,而從圖中可以看出其面積小于勻減速直 線運動的面積,即小球?qū)嶋H上升的位移小于做勻減速上 升的位移,而平均速度等于位移與時間之比,故其平均 速度小于勻減速運動的平均速度,即小于 ,選項A錯 誤。同理,可知小球下降過程中的平均速度大于勻加速,下降的平均速度,

22、即大于 ,選項B正確。小球拋出時, 根據(jù)牛頓第二定律得:mg+kv=ma,此時速率最大,可知此 時的加速度最大,到最高點時,v=0,加速度a=g,不是0, 選項C錯誤。上升過程有:mg+kv=ma,v減小,a減小;下降 過程有:mg-kv=ma,v增大,a減小,選項D正確。,遷移3:F-t圖象問題 質(zhì)量為2 kg的物體靜止在足夠大的水平面上,物體與地 面間的動摩擦因數(shù)為0.3,最大靜摩擦力和滑動摩擦力 大小視為相等。從t=0時刻開始,物體受到方向不變、 大小呈周期性變化的水平拉力F的作用,F隨時間t的變 化規(guī)律如圖所示。重力加速度g取10 m/s2,則物體在 t=0到t=10 s這段時間內(nèi)的位

23、移大小為(),A.6 mB.18 mC.30 mD.24 m,【解析】選C。物體所受的最大靜摩擦力f=mg=6 N。 在02 s內(nèi),拉力小于摩擦力,物體不動;在24 s內(nèi), 物體做勻加速直線運動,a1= m/s2=3 m/s2, 則位移x1= 34 m=6 m;,在46 s內(nèi),物體做勻減速直線運動,加速度大小a2= g=3 m/s2,初速度v0=a1t1=6 m/s,則位移x2=v0t2- =12 m- 34 m=6 m;物體的末速度v1=v0- a2t2=6 m/s-32 m/s=0 在68 s內(nèi),物體做勻加速直線運動,勻加速直線運動 位移x3=6 m,末速度v2=6 m/s。,在8

24、10 s內(nèi),物體做勻速直線運動,位移x4=v2t4= 12 m。 則010 s內(nèi)的位移x=6 m+6 m+6 m+12 m=30 m,故C正確,A、B、D錯誤。,【通關(guān)秘籍】 1.動力學圖象問題的類型: (1)已知物體在一過程中所受的某個力隨時間變化的圖象,要求分析物體的運動情況。,(2)已知物體在一過程中的位移、速度、加速度隨時間變化的圖象,要求分析物體的受力情況。 (3)已知物體在物理圖象中的運動初始條件,分析物體位移、速度、加速度隨時間的變化情況。,2.解決動力學圖象問題的思路方法: (1)分清圖象的類別。即橫、縱軸所代表的物理量及其物理意義,分清圖象所反映的物理過程,注意臨界點。 (

25、2)明確圖象中特殊點的物理意義。即圖象與橫、縱軸的交點,圖線的轉(zhuǎn)折點,兩條圖線的交點等。,(3)明確圖象中的信息。把圖象與題目的題意、情景相結(jié)合。再結(jié)合斜率、特殊點、面積等物理意義,確定圖象中反饋出來的信息,這些信息往往是解題的突破口或關(guān)鍵點。,【加固訓練】 (多選)物體只在力F的作用下從靜止開始運動,其F-t圖象如圖所示,則物體() A.在t1時刻加速度最大 B.在0t1時間內(nèi)做勻加速運動 C.從t1時刻后便開始返回運動 D.在0t2時間內(nèi),速度一直在增大,【解析】選A、D。從圖中可知物體在運動過程中受到 的合力方向始終不變,所以物體一直做加速運動,即速 度一直增加,物體做單向加速直線運動,C錯誤、D正確; 根據(jù)牛頓第二定律a= ,可得在t1時刻合力最大,所以 加速度最大,A正確;在0t1時間內(nèi)合力F一直增大,所 以物體做加速度增大的加速運動,B錯誤。,