2021高考物理一輪復(fù)習(xí)第三單元牛頓運(yùn)動(dòng)定律第2講牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題學(xué)案新人教版

1、第2講牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題考綱考情核心素養(yǎng)單位制牛頓第二定律及其應(yīng)用基本單位、導(dǎo)出單位、單位制和國(guó)際單位制等牛頓第二定律及其適用范圍.物理觀念全國(guó)卷5年14考高考指數(shù)應(yīng)用牛頓第二定律對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析、推理和判斷.科學(xué)思維知識(shí)點(diǎn)一牛頓第二定律單位制 1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正比，跟它的質(zhì)量成反比加速度的方向與作用力的方向相同(2)表達(dá)式a或fma.(3)適用范圍只適用于慣性參考系(相對(duì)地面靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系)只適用于宏觀物體(相對(duì)于分子、原子)、低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況2單位制(1)單位制由基本單位和導(dǎo)出單位組成(2)基本單位基本量的單位力

2、學(xué)中的基本量有三個(gè)，它們分別是質(zhì)量、時(shí)間、長(zhǎng)度，它們的國(guó)際單位分別是千克、秒、米(3)導(dǎo)出單位由基本量根據(jù)物理公式推導(dǎo)出的其他物理量的單位(4)力學(xué)國(guó)際單位制中的基本單位基本物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)質(zhì)量m千克(公斤)kg時(shí)間t秒s長(zhǎng)度l米m知識(shí)點(diǎn)二兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題(1)已知受力情況求物體的運(yùn)動(dòng)(2)已知運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力2解決兩類基本問(wèn)題的方法以加速度為“橋梁”，由牛頓第二定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式列方程求解，具體邏輯關(guān)系如下：1思考判斷(1)物體減速時(shí)，加速度方向與速度方向相反()(2)相同質(zhì)量的物體，加速度越大，所受合外力越大()(3)物體加速度由運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定，與所受力無(wú)關(guān)()(

3、4)物體加速度減小時(shí)，速度一定減小()(5)質(zhì)量不變的物體所受合外力發(fā)生變化，加速度也一定發(fā)生變化()(6)牛頓為力學(xué)基本單位()2有研究發(fā)現(xiàn)，轎車的加速度變化情況將影響乘客的舒適度，即加速度變化得越慢，乘客就會(huì)感到越舒適，加速度變化得越快，乘坐轎車的人就會(huì)感到越不舒適若引入一個(gè)新物理量來(lái)表示加速度變化的快慢，則該物理量的單位是(c)am/sbm/s2cm/s3dm2/s解析：新物理量表示的是加速度變化的快慢，所以新物理量應(yīng)該等于加速度的變化量與時(shí)間的比值，所以新物理量的單位應(yīng)該是m/s3，選項(xiàng)c正確3在粗糙的水平面上，物體在水平推力作用下由靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)作用一段時(shí)間后，將水平推力逐

4、漸減小到零(物體還在運(yùn)動(dòng))，則在水平推力逐漸減小到零的過(guò)程中(d)a物體速度逐漸減小，加速度逐漸減小b物體速度逐漸增大，加速度逐漸減小c物體速度先增大后減小，加速度先增大后減小d物體速度先增大后減小，加速度先減小后增大解析：由題意得推力f未減小之前物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則可判定ff，且maff；當(dāng)f逐漸減小時(shí)，加速度逐漸減小，但加速度方向與速度方向同向，物體仍加速；當(dāng)f0，解得f10，解得f125 n，c、d正確5在兒童蹦極游戲中，拴在腰間左右兩側(cè)的是彈性極好的橡皮繩，質(zhì)量為m的小明如圖所示靜止懸掛時(shí)，兩橡皮繩的拉力大小均恰為mg.若此時(shí)小明左側(cè)橡皮繩斷裂，則此時(shí)小明的(b)a加速度為零，速度

5、為零b加速度ag，方向沿原斷裂橡皮繩的方向斜向下c加速度ag，方向沿未斷裂橡皮繩的方向斜向上d加速度ag，方向豎直向下解析：根據(jù)題意，腰間左右兩側(cè)的橡皮繩的彈力等于重力小明左側(cè)橡皮繩斷裂，則小明此時(shí)所受合力方向沿原斷裂橡皮繩的方向斜向下，大小等于mg，所以小明的加速度ag，沿原斷裂橡皮繩的方向斜向下，選項(xiàng)b正確考點(diǎn)1牛頓第二定律的性質(zhì)題型1合力、速度、加速度間的關(guān)系 1.如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧豎直放置，下端固定在水平地面上一質(zhì)量為m的小球，從離彈簧上端高h(yuǎn)處自由下落，接觸彈簧后繼續(xù)向下運(yùn)動(dòng)觀察小球開(kāi)始下落到小球第一次運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程，下列關(guān)于小球的速度v或加速度a隨時(shí)間t變化的圖象中

6、符合實(shí)際情況的是(a)解析：小球從接觸彈簧開(kāi)始，所受合力向下，向下做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)到某個(gè)位置時(shí)，彈簧彈力等于重力，合力為零，加速度為零，速度最大；然后彈力大于重力，合力方向向上，向下做加速度逐漸增大的減速運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，速度為零，加速度最大根據(jù)對(duì)稱性可知，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)小球的加速度大于g，選項(xiàng)a正確，b、c、d錯(cuò)誤名師點(diǎn)睛合力、速度、加速度間的關(guān)系(1)在質(zhì)量一定時(shí)，物體的加速度由合力決定，合力大小決定加速度大小，合力方向決定加速度方向，合力恒定，加速度恒定；合力變化，加速度變化.(2)做直線運(yùn)動(dòng)的物體，只要速度和加速度方向相同，速度就增大；只要速度和加速度方向相反，速度就

7、減小.題型2牛頓第二定律的矢量性 2. (多選)如圖所示，帶支架的平板小車沿水平面向左做直線運(yùn)動(dòng)，小球a用細(xì)線懸掛于支架前端，質(zhì)量為m的物塊b始終相對(duì)小車靜止地?cái)[放在右端b與小車平板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.若某時(shí)刻觀察到細(xì)線偏離豎直方向角，則此刻(bcd)a小車對(duì)物塊b的摩擦力大小為mgb小車對(duì)物塊b的摩擦力水平向右c小車對(duì)物塊b的摩擦力大小為mgtand小車對(duì)物塊b的合力大小為mg解析：對(duì)小球a做受力分析，由牛頓第二定律得，magtanmaaa，故aagtan，方向水平向右；b相對(duì)于小車靜止，則有abgtan，方向水平向右，b受合力f合fmabmgtan；小車對(duì)b的合力fmg.故b、c、d正確，a

8、錯(cuò)誤3如圖所示，細(xì)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(xì)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，小球始終靜止在斜面上，小球受到細(xì)線的拉力t和斜面的支持力fn分別為(重力加速度為g)(a)atm(gsinacos)，fnm(gcosasin)btm(gcosasin)，fnm(gsinacos)ctm(acosgsin)，fnm(gcosasin)dtm(asingcos)，fnm(gsinacos)解析：當(dāng)加速度a較小時(shí)，小球與斜面一起運(yùn)動(dòng)，此時(shí)小球受重力，繩子拉力和斜面的支持力，繩子平行于斜面，小球的受力情況如圖所示：水平方向上，由牛頓第二

9、定律得：tcosfnsinma豎直方向受力平衡，則有tsinfncosmg聯(lián)立、兩式可得：tm(gsinacos)，fnm(gcosasin)，故選a.名師點(diǎn)睛對(duì)牛頓第二定律矢量性的理解(1)由于加速度的方向與合力的方向總相同，若已知合力的方向，即可確定加速度的方向；反之，若已知加速度的方向，即可確定合力的方向.(2)牛頓第二定律為矢量表達(dá)式，可以對(duì)力或加速度分解列出分量式.題型3牛頓第二定律的瞬時(shí)性 4(多選)如圖，質(zhì)量相等的a、b兩球分別用輕質(zhì)彈簧和輕桿連接置于固定的光滑斜面上，當(dāng)系統(tǒng)靜止時(shí)，擋板c與斜面垂直，彈簧、輕桿均與斜面平行在突然撤去擋板的瞬間(cd)a兩圖中每個(gè)小球加速度均為gs

10、inb兩圖中a球的加速度均為零c圖甲中b球的加速度為2gsind圖乙中b球的加速度為gsin解析：本題考查瞬時(shí)性問(wèn)題撤去擋板前，擋板對(duì)b球的彈力大小為2mgsin，因彈簧彈力不能突變，而桿的彈力會(huì)突變，所以撤去擋板瞬間，圖甲中a球所受合力為零，加速度為零，b球所受合力為2mgsin，加速度為2gsin；圖乙中桿的彈力突變?yōu)榱?，a、b球所受合力均為mgsin，加速度均為gsin.故a、b錯(cuò)誤，c、d正確5.如圖所示，吊籃a、物體b、物體c的質(zhì)量分別為m、2m、3m，b和c分別固定在豎直彈簧兩端，彈簧的質(zhì)量不計(jì)整個(gè)系統(tǒng)在輕繩懸掛下處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)將懸掛吊籃的輕繩剪斷，在輕繩剛斷的瞬間(d)a吊籃a

11、的加速度大小為gb物體b的加速度大小為gc物體c的加速度大小為gda、c間的彈力大小為0.5mg解析：本題考查牛頓第二定律的瞬時(shí)性問(wèn)題將c和a看成一個(gè)整體，根據(jù)牛頓第二定律得，aac1.5 g，即a、c的加速度均為1.5g，故a、c錯(cuò)誤；在輕繩剛斷的瞬間，彈簧的彈力不能突變，則物體b受力情況不變，故物體b的加速度大小為零，故b錯(cuò)誤；剪斷輕繩的瞬間，a受到重力和c對(duì)a的作用力，對(duì)a有facmgmaac，得facmaacmg0.5mg，故d正確名師點(diǎn)睛加速度與合力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，具體可簡(jiǎn)化為以下兩種常見(jiàn)模型：考點(diǎn)2動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題1動(dòng)力學(xué)兩類基本問(wèn)題第一類：已

12、知物體的受力情況，研究物體的運(yùn)動(dòng)即在已知物體的受力情況下，由牛頓第二定律求出物體的加速度，再結(jié)合運(yùn)動(dòng)學(xué)公式確定物體的運(yùn)動(dòng)情況(速度、位移等)第二類：已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，研究物體的受力即在已知物體的運(yùn)動(dòng)情況下，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求出物體的加速度，再結(jié)合牛頓第二定律確定物體的合力，最后由力的合成分解求未知力2兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題步驟題型1 已知物體的受力情況，分析物體的運(yùn)動(dòng)情況 如圖所示，某次滑雪訓(xùn)練，運(yùn)動(dòng)員站在水平雪道上第一次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得水平推力f100 n而由靜止向前滑行，其作用時(shí)間為t110 s，撤除水平推力f后經(jīng)過(guò)t215 s，他第二次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用獲得同樣的水平推力，第二

13、次利用滑雪杖對(duì)雪面的作用距離與第一次相同已知該運(yùn)動(dòng)員連同裝備的總質(zhì)量為m75 kg，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的滑動(dòng)摩擦力大小恒為ff25 n，求：(1)第一次利用滑雪杖對(duì)雪面作用獲得的速度大小及這段時(shí)間內(nèi)的位移大小；(2)該運(yùn)動(dòng)員(可視為質(zhì)點(diǎn))第二次撤除水平推力后滑行的最大距離【解析】(1)設(shè)運(yùn)動(dòng)員利用滑雪杖獲得的加速度為a1由牛頓第二定律fffma1，得a11 m/s2第一次利用滑雪杖對(duì)雪面作用獲得的速度大小為v1a1t110 m/s通過(guò)的位移為x1a1t50 m.(2)運(yùn)動(dòng)員停止使用滑雪杖后，加速度大小為a2 m/s2經(jīng)歷時(shí)間t2速度變?yōu)関1v1a2t25 m/s第二次利用滑雪杖獲得的速度大小

14、為v2，則vv122a1x1第二次撤去水平推力后，滑行的最大距離x2聯(lián)立解得x2187.5 m.【答案】(1)10 m/s50 m(2)187.5 m題型2已知物體運(yùn)動(dòng)情況，分析物體受力情況 如圖甲所示，一質(zhì)量m0.4 kg的小物塊，以v02 m/s的初速度，在與斜面平行的拉力f作用下，沿斜面向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)t2 s的時(shí)間物塊由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)，a、b之間的距離l10 m已知斜面傾角30，物塊與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù).重力加速度g取10 m/s2.求：(1)物塊到達(dá)b點(diǎn)時(shí)速度和加速度的大??；(2)拉力f的大?。?3)若拉力f與斜面夾角為，如圖乙所示，試寫出拉力f的表達(dá)式(用題目所給物理量的字母

15、表示)【解析】(1)物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，有l(wèi)v0tat2，vv0at，聯(lián)立解得a3 m/s2，v8 m/s.(2)對(duì)物塊受力分析可得，平行斜面方向fmgsinffma垂直斜面方向fnmgcos其中fffn解得fmg(sincos)ma5.2 n(3)拉力f與斜面夾角為時(shí)，物塊受力如圖所示根據(jù)牛頓第二定律有fcosmgsinffmafnfsinmgcos0其中fffnf.【答案】(1)8 m/s3 m/s2(2)5.2 n(3)f題型3動(dòng)力學(xué)兩類問(wèn)題綜合應(yīng)用 光明一中為了提高學(xué)生的創(chuàng)新能力，培養(yǎng)科技后備人才，成立了科技航模興趣小組，如圖所示，他們正在試驗(yàn)自己設(shè)計(jì)的一架遙控飛機(jī)，

16、動(dòng)力系統(tǒng)提供恒定升力，使飛機(jī)從地面由靜止開(kāi)始豎直上升，若飛機(jī)質(zhì)量為2 kg，飛行中所受阻力大小恒為4 n，g取10 m/s2.(1)現(xiàn)測(cè)得飛機(jī)第一次試飛到64 m高的速度為16 m/s，求飛機(jī)升力；(2)若飛機(jī)第二次飛行到36 m高時(shí)，因遙控器失靈，飛機(jī)失去升力為了使飛機(jī)不致墜落地面摔壞，科技航模興趣小組必須在多長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)修復(fù)遙控器？【解析】(1)第一次飛行中，設(shè)加速度為a1，飛機(jī)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，有v22a1h對(duì)飛機(jī)由牛頓第二定律有fmgfma1聯(lián)立解得f28 n.(2)第二次飛行中，設(shè)飛機(jī)失去升力時(shí)的速度為v1，飛機(jī)失去升力后上升的加速度為a2，失去升力后上升到最高點(diǎn)所需時(shí)間為t2、上升的高

17、度為s2，由牛頓第二定律有2a1s1vmgfma2v1a2t2，s2所以飛機(jī)上升的最大高度hs1s242 m設(shè)飛機(jī)失去升力下降階段加速度為a3，失去升力加速下降的時(shí)間為t3，恢復(fù)升力后加速度為a4，恢復(fù)升力時(shí)速度為v3，由牛頓第二定律有mgfma3ffmgma4且h，v3a3t3解得t3 s(或2.1 s)所以為了使飛機(jī)不致墜落地面摔壞，航模興趣小組的最長(zhǎng)維修時(shí)間tt2t3 s(或3.1 s)【答案】(1)28 n(2) s(或3.1 s)高分技法解決動(dòng)力學(xué)多過(guò)程問(wèn)題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1)把握“兩個(gè)分析”“一個(gè)橋梁”(2)不同過(guò)程中的聯(lián)系如第一個(gè)過(guò)程的末速度就是下一個(gè)過(guò)程的初速度，若過(guò)程較為復(fù)雜，可畫(huà)位置示意圖確定位移之間的聯(lián)系滑雪運(yùn)動(dòng)是近年來(lái)逐漸興起的一種休閑運(yùn)動(dòng)，某滑雪游樂(lè)場(chǎng)有兩個(gè)傾角為37的正對(duì)的斜坡組成的滑道(粗糙程度相同)，如圖所示，滑道底端平滑連接，滑道oa高為h，滑道ob高為h，一質(zhì)量m70 kg的游客從a點(diǎn)由靜止滑下，不受其他影響時(shí)，經(jīng)o點(diǎn)恰好滑到b點(diǎn)停止，重力加速度g10 m/s2.則：(sin370.6，cos370.8)