新人教版第3章第2講牛頓第二定律的基本應用課件（67張）

第三章牛頓運動定律第2講牛頓第二定律的基本應用知識梳理·雙基自測核心考點·重點突破名師講壇·素養(yǎng)提升2年高考·1年模擬知識梳理·雙基自測知識點1兩類動力學問題1．動力學的兩類基本問題：第一類：已知受力情況求物體的____________；第二類：已知運動情況求物體的____________。運動情況受力情況2．解決兩類基本問題的方法：以_________為“橋梁”，由運動學公式和__________________列方程求解，具體邏輯關系如圖：加速度

牛頓運動定律思考：如圖所示，質(zhì)量為m的物體在粗糙程度相同的水平面上從速度vA均勻減為vB的過程中前進的距離為x。(1)物體做什么運動？能求出它的加速度嗎？(2)物體受幾個力作用？求出它受到的摩擦力。知識點2超重與失重1．實重和視重(1)實重：物體實際所受的重力，與物體的運動狀態(tài)______。(2)視重：①當物體掛在彈簧測力計下或放在水平臺秤上時，彈簧測力計或臺秤的______稱為視重。②視重大小等于彈簧測力計所受物體的______或臺秤所受物體的______。無關示數(shù)拉力壓力2．超重、失重和完全失重的比較

超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重現(xiàn)象概念物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?______物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?______物體所受重力的現(xiàn)象物體對支持物的壓力(或?qū)τ趹覓煳锏睦?_________的現(xiàn)象產(chǎn)生條件物體的加速度方向____________物體的加速度方向____________物體的加速度方向_________，大小_________大于小于等于零豎直向上豎直向下豎直向下a＝g

超重現(xiàn)象失重現(xiàn)象完全失重現(xiàn)象原理方程F－mg＝maF＝____________mg－F＝maF＝___________mg－F＝ma＝mgF＝___運動狀態(tài)______上升或______下降______下降或______上升以a＝g______下降或______上升m(g＋a)加速減速m(g－a)0加速減速加速減速一、堵點疏通1．已知物體受力情況，求解運動量時，應先根據(jù)牛頓第二定律求解加速度。(

)2．加速度大小等于g的物體處于完全失重狀態(tài)。(

)3．減速上升的升降機內(nèi)的物體，物體對地板的壓力大于物體的重力。(

)4．加速上升的物體處于超重狀態(tài)。(

)5．物體處于超重或失重狀態(tài)時其重力并沒有發(fā)生變化。(

)6．根據(jù)物體處于超重或失重狀態(tài)，可以判斷物體運動的速度方向。(

)√××√√×二、對點激活1．(多選)(2023·浙江麗水高三階段練習)下列幾種運動中存在失重現(xiàn)象的是()BC[解析]飛機傾斜機身轉(zhuǎn)彎，是水平方向的圓周運動，飛機在豎直方向的加速度為0，既不是超重現(xiàn)象，也不是失重現(xiàn)象，故A錯誤；月球繞地球運動與蘋果落地，加速度都指向地心向下，是完全失重現(xiàn)象，故B正確；小朋友蕩秋千運動，加速度斜向上，最低點拉力大于重力，是超重現(xiàn)象；而蕩到最高點時，豎直方向有向下的加速度(接下來高度降低)，是失重現(xiàn)象，故C正確；火箭發(fā)射后升空階段，加速度向上，推力大于重力，是超重現(xiàn)象，故D錯誤。2．(2022·黑龍江高三期末)如圖所示，A、B兩木塊間連一輕桿，A、B質(zhì)量相等，一起靜止地放在一塊光滑木板上，若將此木板突然抽去，在此瞬間，A、B兩木塊的加速度分別是(

)A．a(chǎn)A＝0，aB＝2g B.aA＝g，aB＝gC．a(chǎn)A＝0，aB＝0 D.aA＝g，aB＝2g[解析]在抽出木板的瞬時，AB整體加速度相同，對AB應用牛頓第二定律有2mg＝2ma，解得a＝g，B正確。B3．(2023·重慶模擬預測)如圖所示，世界上只有極少數(shù)軍事大國才能獨立制造坦克炮管。某類型長為5m的坦克炮管使用壽命為6s，在使用壽命內(nèi)最多能發(fā)射600枚炮彈。若炮彈的質(zhì)量為15kg，則在發(fā)射炮彈過程中，炮彈在炮管中受到的推力有多大(

)A．×104N ×105

NC．×106N ×105NC核心考點·重點突破考點一應用牛頓第二定律分析瞬時問題兩種模型加速度與合外力具有瞬時對應關系，二者總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失，具體可簡化為以下兩種模型：(多選)(2023·河北省模擬預測)如圖所示，小球與輕彈簧、水平細繩相連，輕彈簧、細繩的另一端分別固定于P、Q兩點。小球靜止時，輕彈簧與豎直方向的夾角為θ。重力加速度大小為g，下列說法正確的是()例1CDA．僅剪斷細繩的瞬間。小球的加速度a＝g，方向豎直向上B．僅剪斷與小球連接端的輕彈簧的瞬間，小球的加速度a＝gtanθ，方向水平向右C．僅剪斷細繩的瞬間，小球的加速度a＝gtanθ，方向水平向左D．僅剪斷與小球連接端的輕彈簧的瞬間，小球的加速度a＝g，方向豎直向下[解析]設小球的質(zhì)量為m，小球靜止時F繩＝mgtanθ，剪斷細繩瞬間，輕彈簧拉力不改變，則小球受的合外力與F繩等大反向，根據(jù)牛頓第二定律可得F合＝mgtanθ＝ma，即a＝gtanθ，方向水平向左，故C正確，A錯誤；若剪斷輕彈簧，繩子拉力會突變?yōu)榱悖藭r小球只受到重力的作用，所以根據(jù)牛頓第二定律可知小球加速度a＝g，方向豎直向下，故B錯誤，D正確。“四步驟”巧解瞬時性問題名師點撥第一步：分析原來物體的受力情況。第二步：分析物體在突變時的受力情況。第三步：由牛頓第二定律列方程。第四步：求出瞬時加速度，并討論其合理性?！沧兪接柧?〕

(2023·全國高三專題練習)兩小球A、B先后用彈簧和輕桿相連，放在光滑斜面上靜止，擋板C與斜面垂直，彈簧、輕桿均與斜面平行，如圖甲、乙，A、B質(zhì)量相等，重力加速度為g，斜面的傾角為θ。在突然撤去擋板的瞬間(

)A．圖甲中A球的加速度為gsinθB．圖甲中B球的加速度為gsinθC．圖乙中B球的加速度為2gsinθD．圖乙中B球的加速度為gsinθD[解析]撤去擋板前，對整體分析，擋板對B球的彈力大小為2mgsinθ，因彈簧彈力不能突變，而桿的彈力會突變，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2mgsinθ，加速度為2gsinθ；題圖乙中桿的彈力突變?yōu)榱?，A、B球所受合力均為mgsinθ，加速度均為gsinθ。考點二超重與失重現(xiàn)象1．判斷方法(1)不管物體的加速度是不是豎直方向，只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會處于超重或失重狀態(tài)。(2)盡管不是整體有豎直方向的加速度，但只要物體的一部分具有豎直方向的分加速度，整體也會出現(xiàn)超重或失重狀態(tài)。2．易錯、易混點撥(1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力減小了，完全失重也不是重力完全消失了。在發(fā)生這些現(xiàn)象時，物體的重力依然存在，且不發(fā)生變化，只是物體對支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生變化。(2)在完全失重的狀態(tài)下，平常一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失，如天平失效、浸在水中的物體不再受浮力、液體柱不再產(chǎn)生壓強等。(2023·河北高三模擬)小胡用手機軟件測量了電梯運行過程中的加速度，得到圖甲所示圖線(規(guī)定豎直向上為正方向)，為簡化問題，將圖線簡化為圖乙。已知t＝0時電梯處于靜止狀態(tài)，則以下判斷正確的是(

)A．t＝5s時電梯處于失重狀態(tài)B．8～9s內(nèi)電梯在做減速運動C．10～15s內(nèi)電梯在上行D．16～17s內(nèi)電梯在下行例2C[解析]由圖可知，5s時電梯處于超重狀態(tài)，故A錯誤；由圖可知，8～9s內(nèi)電梯做加速度減小的加速運動，故B錯誤；由圖可知，10～15s內(nèi)電梯在勻速上行，故C正確；由圖可知，16～17s內(nèi)電梯在減速上行，故D錯誤。超重和失重現(xiàn)象判斷的“三”技巧名師點撥(1)從受力的角度判斷，當物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時處于失重狀態(tài)，等于零時處于完全失重狀態(tài)。(2)從加速度的角度判斷，當物體具有向上的加速度時處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時處于完全失重狀態(tài)。(3)從速度變化的角度判斷①物體向上加速或向下減速時，超重；②物體向下加速或向上減速時，失重?！沧兪接柧?〕

(2022·陜西西安高三三模)2022年2月8日，在中國北京冬奧會上，自由式滑雪女子大跳臺項目，中國選手谷愛凌拿到了一枚寶貴的金牌。這不僅是她本人的首枚奧運金牌，更是中國代表團在本屆冬奧會雪上項目的首金。自由滑雪女子空中技巧比賽中比賽場地可簡化為如圖所示的助滑區(qū)、弧形過渡區(qū)、著陸區(qū)、減速區(qū)等組成。若將運動員看作質(zhì)點，且忽略空氣阻力，下列說法正確的是(

)BA．運動員在助滑區(qū)加速下滑時處于超重狀態(tài)B．運動員在跳離弧形過渡區(qū)至著陸區(qū)之前的過程中處于完全失重狀態(tài)C．運動員在弧形過渡區(qū)運動過程中處于失重狀態(tài)D．運動員在減速區(qū)減速過程中處于失重狀態(tài)[解析]運動員在助滑區(qū)加速下滑時，加速度沿斜面向下，加速度在豎直方向的分加速度為豎直向下，處于失重狀態(tài)，A錯誤；忽略空氣阻力，運動員在跳離弧形過渡區(qū)至著陸區(qū)之前，在空中只受到豎直向下的重力作用，物體的加速度為豎直向下的重力加速度，處于完全失重狀態(tài)，B正確；運動員在弧形過渡區(qū)做圓周運動，加速度有豎直向上的分量，處于超重狀態(tài)，C錯誤；運動員在減速區(qū)減速過程中，減速下降，豎直方向的分加速豎直向上，處于超重狀態(tài)，D錯誤?？键c三動力學兩類基本問題動力學兩類基本問題的解題思路類型1已知物體受力情況，分析運動情況(2023·浙江省高三階段練習)2022年2月4日，第24屆冬奧會在北京舉行。冰壺是冬奧會比賽項目之一。如圖，冬奧會上運動員把冰壺沿水平冰面投出，讓冰壺在冰面上自由滑行，在不與其他冰壺碰撞的情況下，最終停在遠處的某個位置。按比賽規(guī)則，投擲冰壺運動員的隊友，可以用毛刷在冰壺滑行前方來回摩擦冰面，減小冰面的動摩擦因數(shù)以調(diào)節(jié)冰壺的運動?，F(xiàn)運動員以一定的初速度投擲出冰壺，冰壺能自由滑行28.9m遠。已知冰壺的質(zhì)量為19kg，在未摩擦冰面的情況下，冰壺和冰面的動摩擦因數(shù)為，摩擦后動摩擦因數(shù)變?yōu)樵瓉淼?0%，不計空氣阻力，不考慮冰壺的旋轉(zhuǎn)。例3(1)冰壺被擲出時的初速度大??？(2)相同的初速下，在冰壺自由滑行一定距離后，隊友開始在其滑行前方一直摩擦冰面，最終使得冰壺多滑行了2.1m。則冰壺自由滑行的距離有多遠？[答案]

(1)3.4m/s

(2)10m解決動力學兩類基本問題應把握的關鍵名師點撥(1)兩類分析——物體的受力分析和物體的運動過程分析；(2)兩個橋梁——加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁；速度是各物理過程間相互聯(lián)系的橋梁。類型2已知物體運動情況，分析受力情況

(2022·甘肅二模)如圖所示，小物塊放在足夠長的木板AB上，以大小為v0的初速度從木板的A端向B端運動，若木板與水平面之間的夾角不同，物塊沿木板向上運動的最大距離也不同。已知物塊與木板之間的動摩擦因數(shù)為μ，若物塊沿木板運動到最高點后又返回到木板的A端，且沿木板向下運動的時間是向上運動時間的3倍，求：木板與水平面之間的夾角的正切值。例4[答案]

tanθ＝μ考點四牛頓運動定律與圖像結(jié)合問題(1)明確常見圖像的應用方法，如下表：v－t圖像根據(jù)圖像的斜率判斷加速度的大小和方向，進而根據(jù)牛頓第二定律求解合外力F－a圖像首先要根據(jù)具體的物理情景，對物體進行受力分析，然后根據(jù)牛頓第二定律推導出F、a兩個量間的函數(shù)關系式，根據(jù)函數(shù)關系式結(jié)合圖像，明確圖像的斜率、截距或面積的意義，從而由圖像給出的信息求出未知量a－t圖像要注意加速度的正、負，正確分析每一段的運動情況，然后結(jié)合物體受力情況根據(jù)牛頓第二定律列方程F－t圖像要結(jié)合物體受到的力，根據(jù)牛頓第二定律求出加速度，分析每一時間段的運動性質(zhì)(2)圖像類問題的實質(zhì)是力與運動的關系問題，以牛頓第二定律為紐帶，理解圖像的類型，圖像的軸、點、線、截距、斜率、面積所表示的意義。運用圖像解決問題一般包含兩個角度：①用給定的圖像解答問題；②根據(jù)題意作圖，用圖像解答問題。在實際的應用中要建立物理情景與函數(shù)、圖像的相互轉(zhuǎn)換關系。

為研究運動物體所受的空氣阻力，某研究小組的同學找來一個傾角為θ、表面平整且足夠長的斜面體和一個滑塊，并在滑塊上固定一個高度可升降的風帆，如圖甲所示。讓帶有風帆的滑塊從靜止開始沿斜面下滑，下滑過程帆面與滑塊運動方向始終垂直。假設滑塊和風帆總質(zhì)量為m?；瑝K與斜面間的動摩擦因數(shù)為μ，重力加速度g取10m/s2，帆受到的空氣阻力與帆的運動速率成正比，即Ff＝kv。例5(1)寫出滑塊下滑的最大速度的表達式；(2)若m＝3kg，斜面傾角θ＝37°，滑塊從靜止下滑的速度圖像如圖乙所示，圖中的斜線為t＝0時v－t圖線的切線，由此求出μ、k的值。(sin37°＝，cos37°＝)〔變式訓練3〕

(2022·全國二模)貨物運輸過程中，一物體沿傾角為30°的粗糙斜面從頂端以某初速度沿斜面下滑。如圖所示，物體運動的位移x與時間t的關系圖像是一段拋物線。其中，水平直線A是圖像t2＝2s時刻的切線，直線B是圖像0時刻的切線，重力加速度g＝10m/s2。下列說法正確的是(

)BA．下滑過程中物體做加速度逐漸減小的加速運動，最后做勻速運動B．t1時刻為1sD．t2時刻的瞬時速度為2.5m/s名師講壇·素養(yǎng)提升等時圓模型1．模型的兩種情況(1)質(zhì)點從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到環(huán)的最低點所用時間相等，如圖甲所示；(2)質(zhì)點從豎直圓環(huán)上最高點沿不同的光滑弦由靜止開始滑到圓環(huán)上所用時間相等，如圖乙所示。2．模型的分析思路

如圖所示，AB和CD為兩條光滑斜槽，它們各自的兩個端點均分別位于半徑為R和r的兩個相切的圓上，且斜槽都通過切點P。設有一重物先后沿兩個斜槽，從靜止出發(fā)，由A滑到B和由C滑到D，所用的時間分別為t1和t2，則t1與t2之比為(

)A．21

1例6BB[解析]如圖所示，在豎直線AC上選取一點O，以適當?shù)拈L度為半徑畫圓，使該圓過A點，且與斜面相切于D點。由等時圓模型的特點知，由A點沿斜面滑到D點所用時間比由A點到達斜面上其他各點所用時間都2年高考·1年模擬1.(2022·全國乙卷)如圖，一不可伸長輕繩兩端各連接一質(zhì)量為m的小球，初始時整個系統(tǒng)靜置于光滑水平桌面上，兩球間的距離等于繩長L。一大小為F的水平恒力作用在輕繩的中點，方向與兩球連線垂直。當A2．(2023·武漢高三模擬)如圖所示，一根彈簧一端固定在左側(cè)豎直墻上，另一端連著A小球，同時水平細線一端連著A球，另一端固定在右側(cè)豎直墻上，彈簧與豎直方向的夾角是60°，A、B兩小球分別連在另一根豎直彈簧兩端。開始時A、B兩球都靜止不動，A、B兩小球的質(zhì)量相等，重力加速度為g，若不計彈簧質(zhì)量，在水平細線被剪斷瞬間，A、B兩球的加速度分別為(

)A．a(chǎn)A＝aB＝g

B.aA＝2g，aB＝0D3．(多選)(2023·湖北高三專題練習)14歲的奧運冠軍全紅嬋，在第14屆全運會上再次上