高考物理 專題3 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 第2講 牛頓第二定律、兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題

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1、第第2講牛頓第二定律、兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題講牛頓第二定律、兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題【考綱解讀【考綱解讀】1.理解牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式及性質(zhì)；理解牛頓第二定律的內(nèi)容、表達(dá)式及性質(zhì)；2.應(yīng)用牛應(yīng)用牛頓第二定律解決瞬時(shí)問(wèn)題和兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題頓第二定律解決瞬時(shí)問(wèn)題和兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 一、牛頓第二定律 1內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成_，跟物體的質(zhì)量成_，方向跟作用力的方向_ 2表達(dá)式：Fma. 3適用范圍 (1)牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對(duì)于地面_或_的參考系 (2)牛頓第二定律只適用于_物體(相對(duì)于分子、原子等)、_運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況考點(diǎn)O講堂梳理自查正比正比反比反比相同相同靜止靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)

2、勻速直線運(yùn)動(dòng)宏觀宏觀低速低速 二、兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1已知物體的受力情況，求物體的_ 2已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，求物體的_ 溫馨提示：利用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵是利用加速度的“橋梁”作用，將運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和牛頓第二定律相結(jié)合，尋找加速度和未知量的關(guān)系，是解決這類(lèi)問(wèn)題的思考方向運(yùn)動(dòng)情況運(yùn)動(dòng)情況受力情況受力情況三、力學(xué)單位制1單位制：由_單位和_單位一起組成了單位制2中學(xué)階段國(guó)際單位制中的基本物理量和基本單位基本基本導(dǎo)出導(dǎo)出物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米質(zhì)量m千克時(shí)間t秒電流I安(培)A熱力學(xué)溫度T開(kāi)爾文K物質(zhì)的量n摩爾molmkgs 3導(dǎo)出單位：由基本物理量根據(jù)_推導(dǎo)出來(lái)的其他物理

3、量的單位物理關(guān)系物理關(guān)系 1對(duì)力學(xué)單位制的考查在國(guó)際單位制(簡(jiǎn)稱SI)中，力學(xué)和電學(xué)的基本單位有：m(米)，kg(千克)，s(秒)，A(安培)導(dǎo)出單位V(伏特)用上述基本單位可表示為() Am2kgs4A1Bm2kgs3A1 Cm2kgs2A1Dm2kgs1A1 【答案】B 【答案】AD 1牛頓第二定律的五個(gè)特性考點(diǎn)1牛頓第二定律 2只要合力不為零，不管速度是大是小或是零，物體都有加速度；只有合力為零時(shí)，加速度才為零 3牛頓第二定律瞬時(shí)性的兩種模型練1在光滑水平面上有一質(zhì)量為1 kg的物體，它的左端與一勁度系數(shù)為800 N/m的輕彈簧相連，右端連接一細(xì)線物體靜止時(shí)細(xì)線與豎直方向成37角，此時(shí)物

4、體與水平面剛好接觸但無(wú)作用力，彈簧處于水平狀態(tài)，如圖所示，已知sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2，則下列判斷正確的是()A在剪斷細(xì)線的瞬間，物體的加速度大小為7.5 m/s2B在剪斷彈簧的瞬間，物體所受合外力為15 NC在剪斷細(xì)線的瞬間，物體所受合外力為零D在剪斷彈簧的瞬間，物體的加速度大小為7.5 m/s2【答案】A 1利用牛頓第二定律求瞬時(shí)加速度時(shí)，關(guān)鍵是分析此時(shí)物體的受力情況，同時(shí)注意細(xì)繩和彈性極好的橡皮繩的區(qū)別 2分解力而不分解加速度：分解力而不分解加速度時(shí)，通常以加速度a的方向?yàn)閤軸的正方向，建立直角坐標(biāo)系，將物體所受的各個(gè)力分解在x軸和y軸上，分別

5、求得x軸和y軸上的合力Fx和Fy.根據(jù)力的獨(dú)立作用原理，有Fxma，F(xiàn)y0. 3分解加速度而不分解力：分解加速度a為ax和ay，根據(jù)牛頓第二定律得Fxmax，F(xiàn)ymay再求解這種方法一般是在以某個(gè)力的方向?yàn)閤軸正方向時(shí)，其他的力都落在或大多數(shù)力落在兩個(gè)坐標(biāo)軸上而不需再分解的情況下應(yīng)用 1解決兩類(lèi)基本問(wèn)題的方法考點(diǎn)2兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 2兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的解題步驟思路剖析：(1)F作用時(shí)，物塊受力情況如何？(2)撤去F后，物塊受力情況如何？加速度大小、方向如何？(3)撤去F前后兩段運(yùn)動(dòng)的關(guān)聯(lián)是哪個(gè)物理量？【答案】(1)2.0 N(2)1.0 m/s2(3)0.10 m【解析】(1)F作用時(shí)，物體受力如

6、圖甲所示Ffmgcos 372.0 N.(2)設(shè)加速度為a1，根據(jù)牛頓第二定律有FFfmgsin 37ma1解得a11.0 m/s2.甲甲 乙乙 練2傾角37，質(zhì)量M5 kg的粗糙斜面位于水平地面上，質(zhì)量m2 kg的木塊置于斜面頂端，從靜止開(kāi)始勻加速下滑，經(jīng)t2 s到達(dá)底端，運(yùn)動(dòng)路程L4 m，在此過(guò)程中斜面保持靜止(sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2)，求： (1)地面對(duì)斜面的摩擦力大小與方向； (2)地面對(duì)斜面的支持力大小 【答案】(1)3.2 N方向向左(2)67.6 N 1常見(jiàn)的動(dòng)力學(xué)圖：vt圖象，at圖象，F(xiàn)t圖象，F(xiàn)a圖象等 2圖象問(wèn)題的類(lèi)型 (1)已知物體受

7、到的力隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的運(yùn)動(dòng)情況 (2)已知物體的速度、加速度隨時(shí)間變化的圖線，要求分析物體的受力情況 (3)由已知條件確定某物理量的變化圖象微課堂動(dòng)力學(xué)圖象問(wèn)題 3解題策略 (1)問(wèn)題實(shí)質(zhì)是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，解題的關(guān)鍵在于弄清圖象斜率、截距、交點(diǎn)、拐點(diǎn)、面積的物理意義 (2)應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖象對(duì)應(yīng)的函數(shù)方程式，進(jìn)而明確“圖象與公式”“圖象與物體”間的關(guān)系，以便對(duì)有關(guān)物理問(wèn)題作出準(zhǔn)確判斷 審題突破：(1)0.5時(shí)，物體做什么運(yùn)動(dòng)？(2)0時(shí)，斜面變?yōu)槭裁疵?？根?jù)上述兩個(gè)特殊情況分別求解哪個(gè)物理量？ 【答案】(1)8 m/s(2)能滑回斜面底端 【解析】(1)當(dāng)90時(shí)，物塊做豎直

8、上拋運(yùn)動(dòng)，末速度為0，由題圖得上升最大高度為h3.2 m 由v2gh，得v08 m/s. (2)當(dāng)0時(shí)，物塊相當(dāng)于在水平面上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，末速度為0 由題圖得水平最大位移為x6.4 m 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v2ax 由牛頓第二定律有mgma，得0.5. (3)設(shè)題圖中P點(diǎn)對(duì)應(yīng)的斜面傾角值為，物塊在斜面上做勻減速運(yùn)動(dòng)，末速度為0 由圖得物塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的最大位移為x3.2 m 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v2ax 由牛頓第二定律有mgsin mgcos ma 得10sin 5cos 10，得37 因?yàn)閙gsin 6mmgcos 4m，所以能滑回斜面底端練3(2017屆甘肅會(huì)寧檢測(cè))如圖，在光滑水平面上有一質(zhì)量為m

9、1的足夠長(zhǎng)的木板，其上疊放一質(zhì)量為m2的木塊假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力相等現(xiàn)給木塊施加一隨時(shí)間t增大的水平力Fkt(k是常數(shù))，木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2，下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是()【答案】A 數(shù)形結(jié)合解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 1物理公式與物理圖象的結(jié)合是一種重要題型對(duì)于已知圖象求解相關(guān)物理量的問(wèn)題，往往是結(jié)合物理過(guò)程從分析圖象的橫、縱坐標(biāo)軸所對(duì)應(yīng)的物理量的函數(shù)入手，分析圖線的斜率、截距所代表的物理意義得出所求結(jié)果 2解決這類(lèi)問(wèn)題的核心是分析圖象，尤其應(yīng)特別關(guān)注vt圖象的斜率(即加速度)和力的圖線與運(yùn)動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系模擬精選組合專練 【答案】BCD 【解析】隔離

10、B木塊分析，由平衡條件可得F彈mgsin mgcos ，剪斷細(xì)線瞬間彈簧彈力不變，選項(xiàng)A錯(cuò)誤、B正確；對(duì)物塊B由牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律有 F彈(mgsin mgcos )maB，解得aB0，對(duì)于物塊A有F彈mgcos mgsin maA，解得aA2(gsin gcos )選項(xiàng)C、D正確 熱點(diǎn)題組二 兩類(lèi)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題 2(多選)(2017屆遼寧沈陽(yáng)檢測(cè))如圖所示，兩個(gè)傾角相同的滑桿上分別套有A，B兩個(gè)圓環(huán)，兩個(gè)圓環(huán)上分別用細(xì)線懸吊兩個(gè)物體C，D，當(dāng)它們都沿滑桿向下滑動(dòng)時(shí)A的懸線與桿垂直，B的懸線豎直向下下列說(shuō)法正確的是() AA環(huán)與滑竿之間沒(méi)有摩擦力 BB環(huán)與滑竿之間沒(méi)有摩擦力 CA環(huán)做的是勻加速直線運(yùn)

11、動(dòng) DB環(huán)做的是勻加速直線運(yùn)動(dòng) 【答案】AC【解析】假設(shè)A環(huán)與桿間的摩擦力為f，對(duì)A環(huán)受力分析如圖甲，根據(jù)牛頓第二定律，有mAgsin fmAa，對(duì)C有mCgsin mCa，解得agsin ，f0，即A環(huán)與滑桿無(wú)摩擦力，做勻加速運(yùn)動(dòng)，故A、C兩項(xiàng)正確；對(duì)D球受力分析，受重力和拉力，由于做直線運(yùn)動(dòng)，故合力為零，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，否則合力與速度不在一條直線上，將做曲線運(yùn)動(dòng)再對(duì)B求受力分析，如圖乙，受重力、拉力、支持力，由于做勻速運(yùn)動(dòng)，合力為零，故必有沿桿向上的摩擦力故B、D兩項(xiàng)均錯(cuò)誤 【答案】BC 【解析】物體受重力、支持力及摩擦力的作用而做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，mgsin mgcos ma，故增大質(zhì)量時(shí)

12、，加速度不變，但水平方向整體受到的合力變大對(duì)整體分析可知，斜劈受地面摩擦力變大，故A錯(cuò)誤，B正確；豎直向下增大壓力F時(shí)，則有(mgF)sin (mgF)cos ma，故施加壓力時(shí)，加速度變大，水平方向合力增大，故地面摩擦力增大，故C項(xiàng)正確；平行斜面施加一推力F時(shí)，壓力不變，摩擦力不變，由牛頓第二定律可知，F(xiàn)mgsin mgcos ma；故加速度增大，但由于沒(méi)有改變滑塊與斜面間的作用力，故地面對(duì)斜劈摩擦力不變，故D項(xiàng)錯(cuò)誤熱點(diǎn)題組三動(dòng)力學(xué)圖象4(多選)(2017屆河南名校聯(lián)考)如圖甲所示，在傾角為37的粗糙且足夠長(zhǎng)的斜面底端，一質(zhì)量m2 kg可視為質(zhì)點(diǎn)的滑塊壓縮一輕彈簧并鎖定，滑塊與彈簧不相連t0

13、 s時(shí)解除鎖定，計(jì)算機(jī)通過(guò)傳感器描繪出滑塊的速度時(shí)間圖象如圖乙所示，其中Ob段為曲線，bc段為直線，sin 370.6，cos 370.8.g取10 m/s2，則下列說(shuō)法正確的是() 甲乙甲乙 A在0.15 s末滑塊的加速度大小為8 m/s2 B滑塊在0.10.2 s時(shí)間間隔內(nèi)沿斜面向下運(yùn)動(dòng) C滑塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)0.25 D在滑塊與彈簧脫離之前，滑塊一直在做加速運(yùn)動(dòng) 【答案】AC 【解析】在vt圖象中，斜率代表加速度，斜率為a8 m/s2，的加速度大小為8 m/s2，故A項(xiàng)正確；由vt圖象可知，沿斜面向上為正方向，滑塊在0.10.2 s時(shí)間間隔內(nèi)速度為正，故物塊還是沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，故B項(xiàng)錯(cuò)誤；滑塊在0.10.2 s內(nèi)，由牛頓第二定律可知mgsin 37mgcos 37ma，0.25，故C項(xiàng)正確；在00.1 s過(guò)程中為物體和彈簧接觸的過(guò)程，由圖象可知，滑塊先做加速后做減速運(yùn)動(dòng)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤