《高考備考指南 物理 》課件-第2講　牛頓第二定律　兩類動力學(xué)問題

直線運(yùn)動的研究第三章

第2講牛頓第二定律兩類動力學(xué)問題(本講對應(yīng)系統(tǒng)用書P50)欄目導(dǎo)航01知識

梳理查漏02題點(diǎn)

各個擊破03配套訓(xùn)練知識梳理查漏1知識一

牛頓第二定律1.內(nèi)容：物體的加速度與所受________成正比，與物體的______成反比，加速度的方向跟________的方向一致.

2.表達(dá)式：F合＝ma.(1)式中F、m、a都使用國際單位制單位.(2)定義了力的單位——牛頓(N).定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的作用力為1N，即1N＝1kg·m/s2.合外力質(zhì)量合外力加速度宏觀3.物理意義：反映了物體運(yùn)動的________與合外力的關(guān)系，且這種關(guān)系是瞬時對應(yīng)的.

4.適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于________參考系(相對于地面靜止或________運(yùn)動的參考系).

(2)牛頓第二定律只適用于________物體(相對于分子、原子)、低速運(yùn)動(遠(yuǎn)小于光速)的情況.

勻速直線慣性易錯辨析

對物體施加了力，物體產(chǎn)生加速度，受力與產(chǎn)生加速度是同時的，沒有先后之分，但產(chǎn)生加速度的瞬間，物體的速度并沒有馬上改變.【自測1】如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的章魚在水中靜止，經(jīng)過1s速度變?yōu)?m/s，則章魚受到的合力約為(

)A.1N B.2N C.3N D.4NA知識二

合外力、加速度和速度的關(guān)系1.三者的區(qū)別

物理意義變化規(guī)律方向合外力物體所受的各個力的矢量和由物體所受的各個力的大小與方向的變化情況共同決定按照平行四邊形定則計算得出合外力的方向加速度表示速度變化快慢的物理量由物體所受合外力的變化來確定由合外力的方向決定速度表示物體運(yùn)動快慢的物理量由物體的加速度的變化決定在直線運(yùn)動中，物體加速運(yùn)動，加速度與速度同向；物體減速運(yùn)動，加速度與速度反向合外力減小2.速度大小的變化與加速度的關(guān)系當(dāng)a與v同向時，v______；當(dāng)a與v反向時，v______.而加速度大小由合外力的大小決定，所以要分析v、a的變化情況，必須先分析物體受到的________的變化情況.

增大【自測2】(多選)關(guān)于速度、加速度、合外力之間的關(guān)系，下列說法正確的是(

)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0，則加速度為0，所受的合外力也為0C.物體的速度為0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D.物體的速度很大，但加速度可能為0，所受的合外力也可能為0CD知識三

動力學(xué)的兩類基本問題1.動力學(xué)的兩類基本問題(1)由受力情況判斷物體的____________.

(2)由運(yùn)動情況判斷物體的____________.

牛頓第二定律加速度2.解決兩類基本問題的方法：以________為橋梁，由運(yùn)動學(xué)公式和________________列方程求解.

受力情況運(yùn)動情況【自測3】(多選)一個質(zhì)量為1kg的物體被放在光滑水平地面上，受到同一水平面內(nèi)三個力作用，這三個力的大小分別為1N、2N、3N，方向不定，則該物體的加速度可能為(

)A.0 B.2m/s2C.4m/s2 D.8m/s2ABC

知識四

超重與失重1.超重(1)定義：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.

(2)產(chǎn)生條件：物體具有______的加速度.

2.失重(1)定義：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.

(2)產(chǎn)生條件：物體具有______的加速度.

向下

小于向上大于等于零3.完全失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)______的現(xiàn)象稱為完全失重現(xiàn)象.

(2)產(chǎn)生條件：物體的加速度a＝g，方向豎直向下.4.實(shí)重和視重(1)實(shí)重：物體實(shí)際所受的重力，它與物體的運(yùn)動狀態(tài)________.

(2)視重：當(dāng)物體在豎直方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或?qū)ε_秤的壓力將______物體的重力.此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重.

不等于無關(guān)易錯辨析

超重和失重只針對運(yùn)動的物體，且需要在豎直方向有加速度或有豎直方向的加速度分量.靜止的物體不存在超重和失重.【自測4】如圖為運(yùn)動員跳水時的精彩瞬間，則運(yùn)動員(

)

A.起跳時跳板對她的支持力大于她對跳板的壓力B.起跳后在上升過程中處于失重狀態(tài)C.經(jīng)過最高點(diǎn)時處于平衡狀態(tài)D.在下降過程中處于超重狀態(tài)B題點(diǎn)各個擊破2命題點(diǎn)一對牛頓第二定律的理解［師生共研類］1.牛頓第二定律的“五性”2.合外力、加速度、速度的關(guān)系(1)加速度與力有瞬時對應(yīng)關(guān)系，加速度隨力的變化而變化.(2)速度的改變需經(jīng)歷一定的時間，不能突變；加速度可以突變.3.獨(dú)立性的理解(1)作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都滿足F＝ma.(2)物體的實(shí)際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和.(3)分力和加速度在各個方向上對應(yīng)的分量也滿足F＝ma，即Fx＝max，F(xiàn)y＝may.例1

(2023年肇慶二模)水面救生無人船已經(jīng)成為水面救援的重要科技裝備.在某次測試中，一質(zhì)量為20kg的無人船在平靜水面上沿直線直奔目標(biāo)地點(diǎn).無人船先從靜止出發(fā)，做勻加速運(yùn)動10s后達(dá)到最大速度4m/s，接著立即做勻減速運(yùn)動，勻減速運(yùn)動了16m的距離后速度變?yōu)榱?已知無人船運(yùn)行過程中受到水的阻力恒定且大小為4N，不計空氣阻力，g取10m/s2.求：(1)在勻加速過程中，無人船發(fā)動機(jī)提供的動力F1的大??；(2)在勻減速過程中，無人船發(fā)動機(jī)提供的阻力F2的大??；(3)無人船在上述測試中，運(yùn)動的總時間t及總位移大小x.

1.(2023年肇慶質(zhì)檢)如圖所示，彈弓將飛箭以豎直向上的初速度v0彈出，飛箭上升到最高點(diǎn)后返回，再徐徐下落，已知飛箭上升過程中受到的空氣阻力越來越小，下落過程中受到的空氣阻力越來越大，則飛箭(

)A.上升過程中，速度越來越大B.上升過程中，加速度越來越小C.下落過程中，速度越來越小D.下落過程中，加速度越來越大B

【解析】由牛頓第二定律可知，上升過程飛箭所受的合力F上＝mg＋F阻＝ma，飛箭上升過程中受到的空氣阻力越來越小，合力F上變小，加速度也越來越小，故做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動，B正確，A錯誤；由牛頓第二定律可知，下降過程飛箭所受的合力F下＝mg－F阻＝ma'，飛箭下降過程中受到的空氣阻力越來越大，合力F下變小，加速度越來越小，故做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，C、D錯誤.2.(2023年佛山一中調(diào)研)如圖所示，體育生在平直的跑道上，通過輕繩拖著輪胎進(jìn)行耐力比賽.當(dāng)體育生拉著輪胎加速向前跑動時，下列說法正確的是(

)A.體育生對繩的拉力大小一定大于輪胎對繩子的拉力大小B.體育生、輕繩及輪胎整體所受合外力為零C.繩子對體育生的拉力大小可能等于地面對體育生的摩擦力大小D.繩子對輪胎的拉力大小可能等于地面對輪胎的摩擦力大小C

【解析】繩子的質(zhì)量與體育生和輪胎相比可以忽略不計，根據(jù)牛頓第三定律，體育生對繩的拉力大小等于輪胎對繩子的拉力大小，A錯誤；體育生、輕繩及輪胎整體做加速運(yùn)動，根據(jù)牛頓第二定律，整體所受合外力不為零，B錯誤；根據(jù)牛頓第二定律得f1－F1cos

θ＝m1a，繩子對體育生的拉力F1大小可能等于地面對體育生的摩擦力f1大小，C正確；根據(jù)牛頓第二定律得F2cos

θ－f2＝m2a，繩子對輪胎的拉力大小F2大于地面對輪胎的摩擦力f2大小，D錯誤.3.如圖，兩物塊P、Q用跨過光滑輕質(zhì)定滑輪的輕繩相連，開始時P靜止在水平桌面上.將一個水平向右的推力F作用在P上后，輕繩的張力變?yōu)樵瓉淼囊话?已知P、Q兩物塊的質(zhì)量分別為mp＝0.5kg、mQ＝0.2kg，P與桌面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，重力加速度g取10m/s2.則推力F的大小為(

)A.4.0

N B.3.0

NC.2.5

N D.1.5

NA

4.(2023年泉州測試)如圖，建筑工地上工人用磚夾把四塊磚夾住，并用豎直向上的拉力F勻加速提起.磚與磚、磚與磚夾之間未發(fā)生相對滑動，每塊磚的重力大小均為G，磚夾的質(zhì)量不計.若F＝6G，則在加速提起過程中第2、3塊磚之間的摩擦力大小為(

)A.0 B.G C.2G D.3GA

命題點(diǎn)二動力學(xué)的兩類基本問題［師生共研類］1.解決兩類基本問題的方法以加速度為“橋梁”，由運(yùn)動學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解，具體邏輯關(guān)系如下.2.兩類動力學(xué)問題的解題步驟例2如圖所示，餐廳服務(wù)員水平托舉菜盤給顧客上菜.若服務(wù)員托舉菜盤先勻速前行，此時手對菜盤的作用力大小為F1；服務(wù)員快到餐桌前變?yōu)闇p速向前運(yùn)動，此時手對菜盤的作用力大小為F2，下列說法正確的是(

)A.F1＝F2 B.F1＜F2C.F1＞F2 D.F1＞2F2【解析】若服務(wù)員托舉菜盤先勻速前行，此時手對菜盤的作用力大小為F1＝mg.服務(wù)員快到餐桌前變?yōu)闇p速向前運(yùn)動，如圖所示，則手對菜盤的作用力大小為F2＞mg，B正確.考向1

由運(yùn)動狀態(tài)分析物體受力B

考向2

由受力分析判斷物體運(yùn)動狀態(tài)例3如圖甲所示，一個質(zhì)量為1kg的物體靜止在水平地面上，物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.5，t＝0時刻對物體施加一個水平向左、大小恒為8N的力F1，同時在豎直方向施加一豎直向下的力F2，力F2的大小隨時間t變化的關(guān)系如圖乙所示，g取10m/s2，則下列說法正確的是(

)

A.0~2s內(nèi)物體的加速度大小為3m/s2B.0~5s內(nèi)物體運(yùn)動的最大速度為6m/sC.0~4s內(nèi)物體的平均速度大小為4m/sD.0~5s內(nèi)物體的位移大小為8mD

1.(2023年浙江模擬)如圖所示，在考慮空氣阻力的情況下，一小石子從O點(diǎn)拋出沿軌跡OPQ運(yùn)動，其中P點(diǎn)是最高點(diǎn).若空氣阻力大小與瞬時速度大小成正比，則小石子在豎直方向分運(yùn)動的加速度大小(

)

A.O點(diǎn)最大

B.P點(diǎn)最大C.Q點(diǎn)最大

D.整個運(yùn)動過程保持不變【解析】由于空氣阻力大小與瞬時速度大小成正比，小石子在O點(diǎn)時的速度斜向上方，此時速度最大，空氣阻力斜向下方時最大.開始上升時與豎直方向的夾角最小，故此時空氣阻力在豎直方向的分力最大，根據(jù)牛頓第二定律可知此時豎直方向分運(yùn)動的加速度最大，故選A.A

2.(多選)物體只在力F的作用下從靜止開始運(yùn)動，F(xiàn)－t圖像如圖所示，則物體(

)

A.在t1時刻加速度最大B.在0~t1時間內(nèi)做勻加速運(yùn)動C.從t1時刻后便開始反向運(yùn)動D.在0~t2時間內(nèi)，速度一直在增大

AD

命題點(diǎn)三牛頓第二定律的瞬時性問題［師生共研類］例4

(2023年深圳模擬)如圖所示，A球與天花板之間用輕質(zhì)彈簧相連，A球與B球之間用輕繩相連，整個系統(tǒng)保持靜止，小球A、B的質(zhì)量均為m，突然迅速剪斷輕繩，在剪斷輕繩的瞬間，設(shè)小球A、B的加速度分別為a1、a2，重力加速度大小為g，取豎直向下為正方向，下列說法正確的是(

)A.a1＝g，a2＝g B.a1＝－g，a2＝gC.a1＝0，a2＝g D.a1＝2g，a2＝g【解析】剪斷輕繩瞬間，小球A、B由于慣性仍在原位置，彈簧的形變量不變，維持彈力大小不變，有FN＝2mg.取豎直向下為正方向，對小球A受力分析有－2mg＋mg＝ma1，解得a1＝－g.對小球B受力分析，小球B只受到重力，所以a2＝g，B正確.B

BC

2.如圖所示，A、B兩球質(zhì)量相等，光滑斜面的傾角為θ，圖甲中，A、B兩球由輕彈簧相連，圖乙中A、B兩球由輕質(zhì)桿相連，系統(tǒng)靜止時，擋板C與斜面垂直，輕彈簧、輕桿均與斜面平行.在突然撤去擋板的瞬間(

)

A.兩圖中兩球加速度均為gsinθB.兩圖中A球的加速度均為0C.圖乙中輕桿的作用力一定不為0D.圖甲中B球的加速度是圖乙中B球的加速度的2倍D

【解析】撤去擋板前，擋板對球B的彈力大小為2mgsin

θ，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，圖甲中球A所受合力為0，加速度為0，球B所受合力為2mgsin

θ，加速度為2gsin

θ；圖乙中由于用桿相連有共同的加速度a，所以整體分析2mgsin

θ＝2ma，a＝gsin

θ，隔離球B，mgsin

θ＋F＝ma，所以F＝0，A、B、C錯誤，D正確.3.(2022年佛山模擬)如圖所示，傾角為θ＝30°的光滑斜面上質(zhì)量分別為2m、m的a、b兩物塊，用一輕彈簧相連，將a用細(xì)線懸掛在擋板上，調(diào)整細(xì)線并使之與斜面平行且使系統(tǒng)靜止時，物塊b恰與斜面底端的擋板間無彈力.此時彈簧的形變量為x，重力加速度為g.若突然剪斷細(xì)線，則(

)A.剪斷細(xì)線的瞬間，擋板對物塊b彈力大小為0.5mgB.剪斷細(xì)線的瞬間，物塊b的加速度大小為0.5gC.剪斷細(xì)線的瞬間，物塊a的加速度大小為gD.剪斷細(xì)線后，物塊a沿斜面向下運(yùn)動3x

時速度最大D

【解析】開始時物塊b靜止，恰與斜面底端的擋板無彈力，設(shè)此時彈簧的彈力為F.對b，根據(jù)平衡條件得F＝mgsin

30°＝0.5mg，方向沿斜面向上，彈簧處于拉伸狀態(tài).剪斷細(xì)線的瞬間，彈簧的彈力不會突變，物塊b的受力情況不變，物塊b所受合力為零，加速度為0，擋板對物塊b的彈力仍然為0，A、B錯誤.剪斷細(xì)線的瞬間，彈簧彈力不變，對物塊a，由牛頓第二定律得2mgsin

30°＋F＝2ma，解得a＝0.75g，C錯誤.開始時彈簧處于拉伸狀態(tài)，伸長量為x，設(shè)彈簧的勁度系數(shù)為k，則kx＝0.5mg，剪斷細(xì)線后a向下做加速運(yùn)動，a向下運(yùn)動x時彈簧恢復(fù)原長，然后a繼續(xù)向下做加速運(yùn)動，彈簧被壓縮，彈簧彈力向上，彈簧彈力開始小于a的重力沿斜面方向的分力F1＝2mgsin

30°＝mg，物塊繼續(xù)向下做加速運(yùn)動，設(shè)彈簧壓縮量為x'時物塊a所受合力為零，則kx'＝F1＝mg，x'＝2x，當(dāng)物塊a所受合力為零時速度最大，在此過程物塊下滑的距離s＝x＋x'＝3x，D正確.命題點(diǎn)四超重與失重問題［師生共研類］超重和失重的區(qū)分方法：例5如圖所示，在一架直升飛機(jī)的頂板上用一細(xì)繩懸掛一個質(zhì)量M＝2kg的三角形箱子，在箱子的底板上固定一個輕質(zhì)彈簧，彈簧上端拴接一質(zhì)量m＝0.5kg的小球，開始時，整個系統(tǒng)隨直升機(jī)一起以加速度a＝2m/s2向上加速，某時刻細(xì)繩突然斷裂，忽略空氣阻力，g取10m/s2，則下列說法正確的是(

)A.細(xì)繩未斷裂時彈簧彈力為F＝4NB.細(xì)繩斷裂的瞬間，小球處于失重狀態(tài)C.細(xì)繩斷裂的瞬間，小球的加速度大小為am＝8m/s2D.細(xì)繩斷裂的瞬間，箱子的加速度大小為aM＝13m/s2D

【解析】對小球進(jìn)行受力分析，可知其受豎直向下的重力和豎直向上的彈力.根據(jù)牛頓第二定律可得F彈－mg＝ma，解得F彈＝mg＋ma＝6

N，A錯誤；細(xì)繩斷裂的瞬間，彈簧彈力不會突變，小球依然有向上的加速度，大小等于2

m/s2，小球處于超重狀態(tài)，B、C錯誤；細(xì)繩斷裂的瞬間，箱子受豎直向下的重力和豎直向下的彈簧的彈力，根據(jù)牛頓第二定律可得Mg＋F彈＝MaM，解得aM＝13m/s2，D正確.1.如圖甲所示，某同學(xué)站在壓力傳感器上完成下蹲和起立的動作，用計算機(jī)采集到的壓力傳感器讀數(shù)隨時間變化的F－t圖像如圖乙所示，則(

)A.該同學(xué)重力約為500NB.該同學(xué)重力約為700NC.該同學(xué)完成了兩次下蹲和起立D.該同學(xué)完成了四次下蹲和起立A

【解析】穩(wěn)定時傳感器的讀數(shù)500

N等于學(xué)生的重力，A正確，B錯誤；傳感器的讀數(shù)先小于重力后大于重力，說明該同學(xué)先加速下降再減速下降，完成一次下蹲，然后傳感器的讀數(shù)先大于重力后小于重力，說明該同學(xué)先加速上升再減速上升，完成一次起立，故該同學(xué)共完成一次下蹲和起立，C、D錯誤.2.(2023年北京一模)為了研究