天之驕子高考物理一輪總復(fù)習(xí)第3章牛頓運動定律第2節(jié)牛頓第二定律課件新人教版.ppt

2017高三一輪總復(fù)習(xí) 物理 必修一 第三章牛頓運動定律 第二節(jié)牛頓第二定律 欄目導(dǎo)航 基礎(chǔ)知識整合 熱門考點研析 方法技巧歸納 考題隨堂演練 物理模型構(gòu)建 基礎(chǔ)知識整合 某同學(xué)去醫(yī)院住院部看望病人 病人在住院部10樓 該同學(xué)在醫(yī)院1樓大廳乘電梯前 發(fā)現(xiàn)醫(yī)院有1號和2號兩部電梯 由于住院部每層上下人員眾多 醫(yī)院規(guī)定 1號電梯只在奇數(shù)樓層上下人員 2號電梯只在偶數(shù)樓層和1樓大廳上下人員 若已知電梯每次?？康却藛T上下的時間是15s 電梯加速和減速的加速度大小都為a 1m s2 電梯上升的最大速度為2m s 每層樓高5m 重力加速度g 10m s2 求 1 該同學(xué)在電梯中受到的最大支持力和最小支持力之比 2 該同學(xué)從住院部1樓大廳乘電梯到10樓的最短時間是多少 思路引導(dǎo) 1 什么時候同學(xué)受到的支持力最大 什么時候受到的支持力最小 如何確定最大值和最小值 2 同學(xué)通過乘坐哪部電梯上樓 才可以耗費時間最短 解析 本題屬于牛頓運動定律知識板塊中已知受力求運動 已知運動求受力的典型類型題 解決本題的關(guān)鍵要理清電梯的運動情況 再與牛頓第二定律和運動學(xué)公式結(jié)合解答 要知道電梯的加速度方向向下時支持力小于重力 加速度方向向上時支持力大于重力 2 該同學(xué)從住院部1樓大廳乘電梯到10樓的最短時間就是電梯正常運行的時間 即電梯加速和減速的時間與電梯停靠等待人員上下的時間之和 牛頓第二定律1 內(nèi)容 物體加速度的大小跟它受到的作用力成 比 跟物體的質(zhì)量成 比 加速度的方向跟作用力的方向 2 表達式 F kma 在國際單位制中k 1 即F ma 1 雖然有等式F ma成立 但等號兩邊各代表兩種不同的物理含義 絕不能把 ma 看作一種力 2 力與加速度為因果關(guān)系 力是因 加速度是果 力與加速度無先后關(guān)系 知識點1 正 反 相同 3 物理意義 力是產(chǎn)生 的原因 4 力學(xué)單位 牛頓 的含義 使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m s2的加速度需要的力為1N 5 適用范圍 牛頓第二定律中只能解決物體的 運動問題 不能解決物體的高速運動問題 只適用于 物體 不適用于微觀粒子 加速度 低速 宏觀 單位制1 單位制 由 單位和 單位共同組成 2 基本單位 基本物理量的單位 力學(xué)范疇中基本物理量為 時間和 對應(yīng)的國際單位制中的基本單位為千克 kg 和米 m 3 導(dǎo)出單位 由基本物理量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位 知識點2 基本 導(dǎo)出 質(zhì)量 長度 秒 s 兩類動力學(xué)問題1 兩類基本問題 1 已知運動情況求解 情況 2 已知受力情況求解 情況 2 解決兩類問題的基本方法以 為橋梁 根據(jù)運動學(xué)規(guī)律和牛頓運動定律列方程求解 知識點3 受力 運動 加速度 特別提醒1 物理公式?jīng)Q定物理量之間的關(guān)系 同時也決定了物理量單位之間的關(guān)系 可以借助物理公式來推導(dǎo)物理量的單位 同時也可以根據(jù)物理量的單位判斷物理公式的正確與否 2 兩類動力學(xué)問題中 加速度是連接運動學(xué)和牛頓運動定律的橋梁 解決此類問題的關(guān)鍵是求解加速度 熱門考點研析 1 同體性 加速度 合外力和質(zhì)量是對應(yīng)于同一個物體的 所以分析問題時一定要確定好研究對象 把研究對象全過程的受力情況都搞清楚 2 因果性 力是產(chǎn)生加速度的原因 物體的加速度是力這一外因和質(zhì)量這一內(nèi)因共同作用的結(jié)果 3 矢量性 加速度與合外力都是矢量 它們的方向始終相同 加速度的方向唯一由合外力的方向決定 4 瞬時性 物體的加速度跟它所受到的合外力之間存在著瞬時對應(yīng)關(guān)系 加速度隨合外力同時產(chǎn)生 同時變化 同時消失 對牛頓第二定律的理解 力和運動的關(guān)系 考點1 5 統(tǒng)一性 牛頓第二定律是實驗定律 通過實驗得出F ma 寫成等式為F kma 其中k為比例系數(shù) 為使k 1 力 質(zhì)量 加速度的單位必須統(tǒng)一使用同一單位制 通常使用國際單位制 6 獨立性 物體受到多個力作用時 每個力都獨立地產(chǎn)生一個加速度 且力和加速度之間仍遵循牛頓第二定律 就好像其他力不存在一樣 多選 在光滑水平面上有一物塊受水平恒力F的作用而運動 在其正前方固定一個足夠長的輕質(zhì)彈簧 如圖所示 當(dāng)物塊與彈簧接觸并將彈簧壓至最短的過程中 下列說法正確的是 A 物塊接觸彈簧后立即做減速運動B 物塊接觸彈簧后先加速后減速C 當(dāng)彈簧處于壓縮量最大時 物塊的加速度不等于零D 當(dāng)物塊的速度為零時 它所受的合力不為零 思路引導(dǎo) 1 物體接觸彈簧后 受到哪些力作用 彈簧彈力如何變化 2 物體什么時候加速度為零 什么時候速度為零 例1 解析 物體接觸彈簧后 受到水平恒力F和彈簧彈力kx作用 F kx ma 物體做加速度減小的加速運動 A選項錯誤 當(dāng)F kx時 速度最大 后續(xù)過程中 kx F ma 物體做加速度增大的減速運動 B選項正確 當(dāng)彈簧壓縮量最大時 物體速度為零 此時加速度不為零 合外力不為零 C D選項正確 答案 BCD 總結(jié)提升 1 力是產(chǎn)生加速度的原因 2 加速度可以隨著力的突變而突變 而速度的變化需要一個過程的積累 不會發(fā)生突變 3 合力不為零 一定存在加速度 但是不一定存在速度 如圖所示 小車沿水平面做直線運動 小車內(nèi)光滑底面上有一物塊被壓縮的彈簧壓向左壁 小車向右加速運動 若小車向右加速度增大 則車左壁受物塊的壓力F1和車右壁受彈簧的壓力F2的大小變化是 A F1變大 F2不變B F1不變 F2變大C F1 F2都變大D F1變大 F2減小 針對訓(xùn)練1 解析 分析物塊的受力情況 水平方向上 受到彈簧向左的彈力F2和右壁的支持力F1 根據(jù)牛頓第二定律得 F1 F2 ma 當(dāng)小車向右的加速度增大時 物塊向右的加速度也增大 彈簧形變量不變 彈力F2不變 右壁的支持力F1變大 A選項正確 答案 A 利用牛頓第二定律解題過程中 當(dāng)遇到物體受到不在一條直線上的多個力的作用時 針對這類問題 常用正交分解法解題 即利用牛頓第二定律得正交表達形式列方程進行求解 正交分解在動力學(xué)中的應(yīng)用 考點2 解題步驟1 選取研究對象 進行受力分析 2 建立坐標(biāo)系建立直角坐標(biāo)系時要考慮矢量正交分解越少越好的原則 或者正交分解力 或者正交分解加速度 一種情況是把各個力分解到相互垂直的兩個坐標(biāo)軸上 即分解力不分解加速度 另一種情況是把加速度分解到相互垂直的兩個坐標(biāo)軸上 即分解加速度不分解力 3 根據(jù)牛頓第二定律列方程求解x軸方向上 Fx max y軸方向上 Fy may 2013年安徽高考 如圖所示 細線的一端系一質(zhì)量為m的小球 另一端固定在傾角為 的光滑斜面體頂端 細線與斜面平行 在斜面體以加速度a水平向右做勻加速直線運動的過程中 小球始終靜止在斜面上 小球受到細線的拉力FT和斜面的支持力FN分別為 重力加速度為g A FT m gsin acos FN m gcos asin B FT m gcos asin FN m gsin acos C FT m acos gsin FN m gcos asin D FT m asin gcos FN m gsin acos 思路引導(dǎo) 1 分析小球的受力情況 如何建立坐標(biāo)系 分解力還是分解加速度 2 通過計算得出分解加速度比分解力解題的優(yōu)勢 例2 解析 解法一 分析小球的受力情況 以加速度方向和垂直于加速度方向建立坐標(biāo)軸 如圖所示 水平方向 FTcos FNsin ma 豎直方向 FTsin FNcos mg 聯(lián)立解得 FT m gsin acos FN m gcos asin A選項正確 解法二 以平行于斜面方向和垂直于斜面方向建立坐標(biāo)系 如圖所示 x軸方向 FT mgsin macos y軸方向 mgcos FN masin 解得 FT m gsin acos FN m gcos asin A選項正確 答案 A 圖示為索道輸運貨物的情景 已知傾斜的索道與水平方向的夾角為37 重物與車廂地板之間的動摩擦因數(shù)為0 30 當(dāng)載重車廂沿索道向上加速運動時 重物與車廂仍然保持相對靜止?fàn)顟B(tài) 重物對車廂內(nèi)水平地板的正壓力為其重力的1 15倍 那么這時重物對車廂地板的摩擦力大小為 A 0 35mgB 0 30mgC 0 23mgD 0 20mg解析 對物體受力分析 將加速度進行分解 物體在水平和豎直方向都有加速度 在豎直方向上 FN mg ma豎 水平方向上 Ff ma水 針對訓(xùn)練2 答案 D 兩類動力學(xué)問題的解題思路1 明確研究對象根據(jù)題目要求和解題的方便 合理的選擇研究對象 可以把某一物體作為研究對象 也可以是幾個物體組成的系統(tǒng) 2 運動狀態(tài)分析明確物體的運動過程和運動性質(zhì) 3 受力情況分析進行受力分析 畫出受力分析圖 情景示意圖 兩類動力學(xué)問題 考點3 4 正交分解選取正方向 建立坐標(biāo)系 一般以加速度方向和垂直于加速度的方向建立坐標(biāo)系 這樣可以分解力不分解加速度 某些題目中也可能以力的方向建立坐標(biāo)軸 分解加速度而不分解力 5 列方程求解根據(jù)牛頓第二定律F ma 列方程求解 對結(jié)果進行討論 將質(zhì)量m 2kg的小物塊從斜面底端以一定的初速度沿斜面向上滑出 斜面上的速度傳感器可以在計算機屏幕上得到其速度大小隨時間的變化關(guān)系圖象如圖所示 求 1 物塊上滑和下滑的加速度大小a1 a2 2 斜面的傾角 及物塊與斜面間的動摩擦因數(shù) 例3 思路引導(dǎo) 1 如何根據(jù)圖象確定物體上滑和下滑的加速度 2 如何根據(jù)牛頓第二定律確定加速度表達式 總結(jié)提升 處理兩類動力學(xué)問題的基本思路解題的關(guān)鍵是抓住 兩個分析 一個橋梁 無論哪類問題 正確理解題意 把握條件 理清物體運動的過程是解題的前提 正確的受力分析和運動情況分析是解決這類問題的關(guān)鍵 加速度是聯(lián)系力與運動的橋梁 2016屆江西模擬 我國第一艘航空母艦 遼寧號 已經(jīng)投入使用 為使戰(zhàn)斗機更容易起飛 遼寧號 使用了躍飛技術(shù) 其甲板可簡化為如圖所示的模型 AB部分水平 BC部分傾斜 傾角為 戰(zhàn)機從A點開始滑跑 C點離艦 此過程中發(fā)動機的推力和飛機所受甲板和空氣阻力的合力大小恒為F ABC甲板總長度為L 戰(zhàn)斗機質(zhì)量為m 離艦時的速度為vm 不計飛機在B處的機械能損失 求AB部分的長度 針對訓(xùn)練3 方法技巧歸納 瞬時加速度求解方法物體的運動情況和受力情況是瞬時對應(yīng)的 要求物體的瞬時加速度 需要注意外界因素發(fā)生變化的前后瞬間 進行受力分析和運動分析 然后根據(jù)牛頓第二定律求解 注意兩類模型1 剛性輕繩 或接觸面 受力不會發(fā)生明顯的形變 剪斷 或脫離 后 產(chǎn)生的彈力立即消失 不需要形變恢復(fù)時間 應(yīng)該從發(fā)生的實際運動入手 分析受力求解加速度 2 輕彈簧 或橡皮繩 受力后產(chǎn)生明顯的形變 其形變恢復(fù)需要一定的時間 在瞬時性問題中 其彈力的大小往往可以看成保持不變 多選 2015年海南高考 如圖 物塊a b和c的質(zhì)量相同 a和b b和c之間用完全相同的輕彈簧S1和S2相連 通過系在a上的細線懸掛于固定點O 整個系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài) 現(xiàn)將細線剪斷 將物塊a的加速度的大小記為a1 S1和S2相對于原長的伸長分別記為 l1和 l2 重力加速度大小為g 在剪斷的瞬間 A a1 3gB a1 0C l1 2 l2D l1 l2 例4 思路引導(dǎo) 1 剪斷細線的瞬間 細線的拉力會不會突變 彈簧的彈力會發(fā)生什么變化 2 分析上端彈簧S1的伸長量 研究對象是誰 分析下端彈簧S2時 以哪部分為研究對象 解析 剪斷細線 彈簧彈力不能突變 物塊b c受力平衡 加速度為零 以a b c為研究對象 3mg ma1 解得加速度a1 3g A選項正確 以c為研究對象 k l2 mg 以b c為研究對象 k l1 2mg 故 l1 2 l2 C選項正確 答案 AC 多選 如圖所示 在動摩擦因數(shù) 0 2的水平面上 質(zhì)量m 2kg的物塊與水平輕彈簧相連 物塊在與水平方向成 45 角的輕繩拉力F作用下處于靜止?fàn)顟B(tài) 此時水平面對物塊的彈力恰好為零 g取10m s2 以下說法正確的是 針對訓(xùn)練4 A 此時輕彈簧的彈力大小為20NB 當(dāng)撤去拉力F的瞬間 物塊的加速度大小為8m s2 方向向左C 若剪斷彈簧 則剪斷的瞬間物塊的加速度大小為8m s2 方向向右D 若剪斷彈簧 則剪斷的瞬間物塊的加速度為10m s2 方向向右 解析 分析物塊的受力情況 重力 拉力F和彈簧的彈力 如圖所示 答案 AB 物理模型構(gòu)建 連接體問題 板塊模型牛頓運動定律的應(yīng)用中多涉及到多物體問題 兩個或兩個以上的物體存在相互作用即構(gòu)成了連接體 在求解有關(guān)連接體的問題時 通常用到整體法和隔離法 1 方法介紹 1 整體法 在連接體問題中 如果不要求知道各個運動物體之間的相互作用力 可以把它看作整體 只分析整體所受的外力 列牛頓第二定律的關(guān)系式即可求解 2 隔離法 需要研究組成系統(tǒng)的各部分之間的相互作用力時 就需要把某一個物體從系統(tǒng)中隔離出來 分析這個物體受到的力 根據(jù)牛頓第二定律列式 2 應(yīng)用技巧 1 解決系統(tǒng)各部分具有相同的加速度的情況時 優(yōu)先采用整體法 對于加速度不同的連接體一般采用隔離法 2 若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度且需要求解物體間的相互作用力 就可以先用整體法求解出加速度 再利用隔離法分析其中某一個物體的受力 應(yīng)用牛頓第二定律求解力 即 先整體求解加速度 后隔離求解內(nèi)力 3 若已知某物體的受力情況 可先隔離該物體 分析求解出它的加速度 再以整體為研究對象 分析求解整體所受的外力 4 若問題涉及加速度或力的最值 最值的出現(xiàn)往往與臨界條件相對應(yīng) 臨界條件就是加速度或力取得最值的條件 3 板塊 模型 板塊 問題屬于物體間相互作用的模型 實質(zhì)是相對運動問題 1 板塊 運動的臨界條件 板塊 運動的臨界條件是拉力F等于地面對物體B的最大靜摩擦力 即當(dāng)F 2 mA mB g時 板塊 開始相對地面運動 如圖所示 在水平放置的 板塊 當(dāng)對物體A施加作用力時 板塊 運動情況如何 什么情況下出現(xiàn)相對運動 要解決這兩個問題 關(guān)鍵是臨界條件的確定 2 板塊 間相對運動的臨界條件 如圖所示 光滑水平面上放置質(zhì)量分別為m 2m和3m的三個木塊 其中質(zhì)量為2m和3m的木塊間用一不可伸長的輕繩相連 輕繩能承受的最大拉力為T 現(xiàn)用水平拉力F拉其中一個質(zhì)量為3m的木塊 使三個木塊以同一加速度運動 則以下說法正確的是 A 質(zhì)量為2m的木塊受到四個力的作用B 當(dāng)F逐漸增大到T時 輕繩剛好被拉斷C 當(dāng)F逐漸增大到1 5T時 輕繩還不會被拉斷 思路引導(dǎo) 1 分析輕繩的拉力應(yīng)該以哪部分為研究對象 2 如何通過水平拉力F的變化 確定輕繩拉力的變化情況 例5 答案 C 針對訓(xùn)練5 答案 BCD 考題隨堂演練 1 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 物體所受合外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的所受作用力中的任一個的大小成正比D 當(dāng)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 根據(jù)牛頓第二定律得知 物體加速度的大小跟質(zhì)量成反比 與速度無關(guān) 故A選項錯誤 力是產(chǎn)生加速度的原因 只要有力 就產(chǎn)生加速度 力與加速度是瞬時對應(yīng)的關(guān)系 故B選項錯誤 物體加速度的大小跟物體所受的合外力成正比 不是跟它的所受作用力中的任一個的大小成正比 故C選項錯誤 當(dāng)物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時 根據(jù)牛頓第二定律F ma可知 物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比 故D選項正確 答案 D 2 2016屆新鄉(xiāng)調(diào)研 如圖所示 在建筑工地 民工兄弟用兩手對稱水平使力將兩長方體水泥制品夾緊并以加速度a豎直向上勻加速搬起 其中A的質(zhì)量為m B的質(zhì)量為3m 水平作用力為F A B之間的動摩擦因數(shù)為 在此過程中 A B間的摩擦力為 A FB 2 F 解析 A B沒有相對滑動 之間存在靜摩擦力FfAB 設(shè)手與制品間的靜摩擦力為Ff 以整體為研究對象 根據(jù)牛頓第二定律得 2Ff m 3m g m 3m a 隔離分析物體A 根據(jù)牛頓第二定律得 Ff FfAB mg ma 聯(lián)立解得 FfAB m g a D選項正確 答案 D 3 多選 2016屆保定月考 冬天連降大雪 路面結(jié)冰嚴重 行駛汽車難以及時停車 經(jīng)常出現(xiàn)事故 因此某些路段通過在道路上灑一些爐灰來增加輪胎與地面的摩擦 如圖所示 一輛運送爐灰的自卸卡車裝滿爐灰 灰粒之間的動摩擦因數(shù)為 1 爐灰與車廂底部材料的動摩擦因數(shù)為 2 車廂的傾角用 表示 已知 2 1 假設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力 下列說法正確的是 A 要順利地卸干凈全部爐灰 應(yīng)滿足tan 2B 要順利地卸干凈全部爐灰 應(yīng)滿足sin 2C 只卸去部分爐灰 車上還留有一部分爐灰 應(yīng)滿足 1 tan 2D 只卸去部分爐灰 車上還留有一部分爐灰 應(yīng)滿足tan 1 2解析 以全部爐灰為研究對象 要順利地卸干凈全