【志鴻優(yōu)化設(shè)計】（重慶專用）2014屆高考物理第一輪復(fù)習(xí) （梳理自測 理解深化 鞏固提升）第三章牛頓運動定律第二節(jié)牛頓第二定律 動力學(xué)兩類基本問題教學(xué)案

1、第二節(jié)牛頓第二定律動力學(xué)兩類基本問題一、牛頓第二定律1內(nèi)容物體的加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成_，加速度的方向與作用力的方向_。2表達(dá)式a。3“五個”性質(zhì)同向性公式F合ma是矢量式，任一時刻，F(xiàn)合與a_瞬時性a與F合對應(yīng)同一時刻，即a為某時刻的加速度時，F(xiàn)合為該時刻_因果性F合是產(chǎn)生a的原因，物體具有加速度是因為物體受到了力同一性F合ma中，F(xiàn)合、m、a對應(yīng)_或_，各量統(tǒng)一使用_獨立性作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和4.適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于_(相對地面靜止或做勻速直線運動的參考系)。(2)牛頓第二定

2、律只適用于_(相對于分子、原子)、低速運動(遠(yuǎn)小于光速)的情況。二、兩類動力學(xué)問題牛頓第二定律確定了運動和力的關(guān)系，使我們能夠把物體的受力情況與運動情況聯(lián)系起來。1已知受力情況求運動情況已知物體的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律，可以求出物體的_；已知物體的初始條件(初位置和初速度)，根據(jù)運動學(xué)公式，就可以求出物體在任一時刻的速度和位移，也就可以求解物體的運動情況。2已知物體的運動情況求物體的受力情況根據(jù)物體的運動情況，由運動學(xué)公式可以求出_，再根據(jù)牛頓第二定律可確定物體的_，從而求出未知的力，或與力相關(guān)的某些物理量。如動摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的方向等。1下列說法正確的是( )A物體所受合力為零時，

3、物體的加速度可以不為零B物體所受合力越大，速度越大C速度方向、加速度方向、合力方向總是相同的D速度方向可與加速度方向成任何夾角，但加速度方向總是與合力方向相同2(2013·重慶楊家坪中學(xué)月考)牛頓是出生在17世紀(jì)英國偉大的科學(xué)家，其中牛頓三大定律更是人類探索自然秘密的重大發(fā)現(xiàn)。下列關(guān)于牛頓三大定律的說法中，正確的有( )A牛頓第一定律是科學(xué)家憑空想象出來的，沒有實驗依據(jù)B羽毛球可以被快速抽殺，是因為它質(zhì)量小，慣性小，運動狀態(tài)容易改變C當(dāng)物體受到的合外力為零時，據(jù)牛頓第二定律可知物體的加速度為零，物體將處于靜止?fàn)顟B(tài)或勻速直線運動狀態(tài)，所以牛頓第一定律是牛頓第二定律在物體所受合力為零時的

4、特例D甲、乙兩隊進行拔河比賽，甲隊獲勝，其力學(xué)上的根本原因是甲隊拉繩的力比乙隊拉繩的力大，而不是甲隊與地面之間的最大靜摩擦力比乙隊的大3(2013·上海徐匯測試)質(zhì)量為50 kg的消防員兩腳各用750 N水平蹬力，恰在兩豎直墻之間勻速下滑，在離地面6 m處改做勻減速運動，經(jīng)過2 s后到達(dá)地面時速度恰減為零，則此時兩腳的水平蹬力至少為(重力加速度g取10 m/s2)( )A900 N B925 NC950 N D975 N4將一個物體以某一速度從地面豎直向上拋出，設(shè)物體在運動過程中所受空氣阻力大小不變，則物體( )A剛拋出時的速度最大B在最高點的加速度為零C上升時間大于下落時間D上升時

5、的加速度等于下落時的加速度一、對牛頓第二定律的理解自主探究1(2012·海南單科)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(dá)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(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)量成反比思考1：加速度與速度有直接關(guān)系嗎？思考2：合外力與加速度的產(chǎn)生有先后之分嗎？歸納要點理解牛頓第二定律的“四性”1瞬時性：牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合外力的瞬時對應(yīng)關(guān)系。若a為某一瞬時的加速度，F(xiàn)為該時刻物體所受的合外力，

6、對同一物體a與F有瞬時對應(yīng)的關(guān)系。2矢量性：牛頓第二定律公式是矢量式，任一瞬間a的方向均與F的方向相同。當(dāng)F方向變化時，a的方向同時變化，且任意時刻兩者均保持一致。3同一性：牛頓第二定律公式中的三個物理量必須是針對同一物體而言的；物體受力運動時必然只有一種運動情形，其運動狀態(tài)只能由物體所受的合力決定，而不能是其中的一個力或幾個力。4同時性：牛頓第二定律中F、a只有因果關(guān)系而沒有先后之分，F(xiàn)發(fā)生變化時a同時變化，包括大小和方向。二、如何判斷物體的運動性質(zhì)自主探究2(2012·北京順義區(qū)調(diào)研)在工廠的車間里有一條沿水平方向勻速運行的傳送帶，可將放在其上的小工件(可視為質(zhì)點)運送到指定位置

7、。某次將小工件放到傳送帶上時，恰好帶動傳送帶的電動機突然斷電，導(dǎo)致傳送帶做勻減速運動至停止。則小工件被放到傳送帶上后相對于地面( )A做勻減速直線運動直到停止B先做勻加速直線運動，然后做勻減速直線運動C先做勻加速直線運動，然后做勻速直線運動D先做勻減速直線運動，然后做勻速直線運動思考1：小工件剛被放到傳送帶上時，相對傳送帶向哪運動？對地加速度方向向哪？思考2：小工件相對傳送帶有靜止的時刻嗎？思考3：小工件速度與傳送帶速度相等后，小工件又將做何運動？歸納要點合外力的方向決定加速度的方向，與速度方向無關(guān)。當(dāng)合外力方向與速度方向共線時，物體做直線運動，當(dāng)合外力與速度方向一致時做加速運動，反向時做減速

8、運動。合外力與速度方向不共線時，物體做曲線運動。命題研究一、對牛頓第二定律瞬時性的考查【題例1】 (2012·安徽理綜)如圖所示，放在固定斜面上的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑，若在物體上再施加一豎直向下的恒力F，則( )A物塊可能勻速下滑B物塊仍以加速度a勻加速下滑C物塊將以大于a的加速度勻加速下滑D物塊將以小于a的加速度勻加速下滑思路點撥：加豎直向下的恒力F時，物塊質(zhì)量未變。解題要點：規(guī)律總結(jié)分析物體的瞬時問題，關(guān)鍵是分析瞬時前后的受力情況和運動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度，此類問題應(yīng)注意兩種基本模型的建立?！袄K”或“線”類“彈簧”或“橡皮繩”類不同只能承受拉力，不能承受

9、壓力彈簧既能承受拉力，也能承受壓力；橡皮繩只能承受拉力，不能承受壓力將繩和線看做理想化模型時，無論受力多大(在它的限度內(nèi))，繩和線的長度不變。繩和線的張力可以發(fā)生突變由于彈簧和橡皮繩受力時，其形變較大，形變恢復(fù)需經(jīng)過一段時間，所以彈簧和橡皮繩的彈力不可以突變相同質(zhì)量和重力均可忽略不計，同一根繩、線、彈簧或橡皮繩兩端及中間各點的彈力大小相等命題研究二、動力學(xué)兩類基本問題【題例2】 (2012·浙江理綜)為了研究魚所受水的阻力與其形狀的關(guān)系，小明同學(xué)用石蠟做成兩條質(zhì)量均為m、形狀不同的“A魚”和“B魚”，如圖所示。在高出水面H處分別靜止釋放“A魚”和“B魚”，“A魚”豎直下潛hA后速度減

10、為零，“B魚”豎直下潛hB后速度減為零?！棒~”在水中運動時，除受重力外，還受浮力和水的阻力。已知“魚”在水中所受浮力是其重力的倍，重力加速度為g，“魚”運動的位移值遠(yuǎn)大于“魚”的長度。假設(shè)“魚”運動時所受水的阻力恒定，空氣阻力不計。求：(1)“A魚”入水瞬間的速度vA1；(2)“A魚”在水中運動時所受阻力fA；(3)“A魚”與“B魚”在水中運動時所受阻力之比fAfB。思路點撥：分析“魚”在水中受力時，不能忽略浮力，且“魚”下潛過程中合力不變，運用牛頓第二定律和運動學(xué)知識可求解。解題要點：規(guī)律總結(jié)1動力學(xué)兩類基本問題的分析流程圖2基本方法(1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點，如果是比較

11、復(fù)雜的問題，應(yīng)該明確整個物理現(xiàn)象是由哪幾個物理過程組成的，找出相鄰過程的聯(lián)系點，再分別研究每一個物理過程。(2)根據(jù)問題的要求和計算方法，確定研究對象進行分析，并畫出示意圖。圖中應(yīng)注明力、速度、加速度的符號和方向。對每一個力都明確施力物體和受力物體，以免分析力時有所遺漏或無中生有。(3)應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解，通常先用表示物理量的符號運算，解出所求物理量的表達(dá)式，然后將已知物理量的數(shù)值及單位代入，通過運算求結(jié)果。3應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟(1)明確研究對象。根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體。(2)分析物體的受力情況和運動情況。畫好受力分析圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程

12、。(3)選取正方向或建立坐標(biāo)系。通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標(biāo)軸的正方向。(4)求合外力F合。(5)根據(jù)牛頓第二定律F合ma列方程求解，必要時還要對結(jié)果進行討論。1第二十二屆世界大學(xué)生冬季運動會自由滑比賽中，中國小將張丹、張昊毫無爭議地獲得第一名，為中國隊奪得第一枚本屆大冬會金牌?；踊硌輨傞_始時他們靜止不動，隨著優(yōu)美的音樂響起，他們在相互猛推一下后分別向相反方向運動，假定兩人的冰刀和冰面間的動摩擦因數(shù)相同，已知張丹在冰面上滑行的距離比張昊滑行得遠(yuǎn)，這是由于( )A在推的過程中，張丹推張昊的力小于張昊推張丹的力B在推的過程中，張丹推張昊的時間等于張昊推張丹的時間C在剛分

13、開時，張丹的初速度等于張昊的初速度D在分開后，張丹的加速度的大小小于張昊的加速度的大小2一箱蘋果在傾角為的斜面上勻速下滑，已知箱子與斜面間的動摩擦因數(shù)為，在下滑過程中處于箱子中間的質(zhì)量為m的蘋果受到其他蘋果對它的作用力大小和方向為( )Amgsin 沿斜面向下Bmgcos 垂直斜面向上Cmg豎直向上D.mg沿斜面向上3(2013·上海徐匯測試)如圖甲所示，靜止在水平地面的物塊A，受到水平向右的拉力F作用，F(xiàn)與時間t的關(guān)系如圖乙所示。設(shè)物塊與地面的靜摩擦力最大值Ffmax與滑動摩擦大小相等，則( ) A0t1時間內(nèi)物塊A的速度逐漸增大Bt2時刻物塊A的加速度最大Ct2時刻后物塊A做反向

14、運動Dt3時刻物塊A的速度最大4.(2013·北京海淀期中)如圖甲是2012年我國運動員在倫敦奧運會上蹦床比賽中的一個情景。設(shè)這位蹦床運動員僅在豎直方向上運動，運動員的腳在接觸蹦床過程中，蹦床對運動員的彈力F隨時間t的變化規(guī)律通過傳感器用計算機繪制出來，如圖乙所示。取g10 ms2，根據(jù)F-t圖象求：甲乙(1)運動員的質(zhì)量；(2)運動員在運動過程中的最大加速度； (3)在不計空氣阻力情況下，運動員重心離開蹦床上升的最大高度。參考答案基礎(chǔ)梳理自測知識梳理一、1.反比相同3同向物體所受合外力同一物體同一系統(tǒng)國際單位4(1)慣性參考系(2)宏觀物體二、1.運動情況2加速度受力情況基礎(chǔ)自測1

15、D2.B3D解析：恰在兩豎直墻之間勻速下滑，2F1mg，解得1/3；由xat2得 a3 m/s2。設(shè)兩腳的水平蹬力至少為F2，則有2F2m gma，解得F2975 N。4A核心理解深化【自主探究1】 D提示：由牛頓第二定律可知，物體的加速度只與物體所受的合外力和質(zhì)量有關(guān)，并與合外力的大小成正比；物體所受的合外力不為零，物體的加速度即不為零；合外力與加速度是瞬時對應(yīng)的關(guān)系?！咀灾魈骄?】 B提示：將小工件放到傳送帶上時，由于傳送帶速度大于小工件速度，小工件相對于傳送帶向后運動，小工件在滑動摩擦力作用下相對于地面加速向前做勻加速直線運動；當(dāng)二者速度相等時，滑動摩擦力瞬間消失，之后由于傳送帶做減速運

16、動，小工件速度大于傳送帶速度，小工件相對于傳送帶向前運動，小工件在水平向后的滑動摩擦力的作用下相對于地面做勻減速直線運動，故選項B正確?？枷蛱骄客黄啤绢}例1】 C解析：分析斜面上物體受力，將重力沿斜面忽然垂直斜面方向分解，由牛頓第二定律可得，mgsin mgcos ma，再施加一豎直向下的恒力F，設(shè)加速度為a，由牛頓第二定律可得，(Fmg)sin (Fmg)cos ma，由此可知，a>a，物塊將以大于a的加速度勻加速下滑，選項C正確。【題例2】 答案：(1)(2)mg()(3)解析：(1)“A魚”在入水前做自由落體運動，有v02gH得：vA1(2)“A魚”在水中運動時受重力、浮力和阻力的

17、作用，做勻減速運動，設(shè)加速度為aA，有F合F浮fAmgF合maA0v2aAhA由題意：F浮mg綜合上述各式，得fAmg()(3)考慮到“B魚”的受力、運動情況與“A魚”相似，有fBmg()綜合兩式，得演練鞏固提升1B解析：在推的過程中，相互的推力大小相等，動摩擦因數(shù)相同，他們的加速度均為ag，張丹滑行距離遠(yuǎn)，是因為在剛分開時，張丹的初速度較大。2B解析：從圖象可知此人重力約為0.6F0，質(zhì)量為0.6F0/g，彈性繩中最大拉力為1.8F0，由牛頓第二定律得，1.8F00.6F00.6F0/g·a，解得最大加速度a2g，選項B正確。2C解析：蘋果處于平衡狀態(tài)，由平衡條件，有FNmg，方向豎直向上，C正確。3BD解析：0t1時間內(nèi)物塊A靜止，選項A錯誤；t2時刻水平拉力最大，物塊A的加速度最大，選項B正確；t2時刻后物塊A加速度減小，仍然沿原方向運動，選項C錯誤；t3時刻物塊加速度減小到零，物塊A的速度最大，選項D正確。 4答案：(1)50 kg(2)40 m/s2(3)3.2 m解析