2021高考物理一轮复习-第3章-牛顿运动定律-专题三-牛顿第二定律的应用教案.doc

2021高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 专题三 牛顿第二定律的应用教案2021高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 专题三 牛顿第二定律的应用教案年级：姓名：- 17 -专题三牛顿第二定律的应用考点一用牛顿第二定律求解瞬时加速度1两种模型加速度与合外力具有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，具体可简化为以下两种模型：2求解瞬时加速度的一般思路两个质量均为m的小球，用两条轻绳连接，处于平衡状态，如图所示。现突然迅速剪断轻绳OA，让小球下落，在剪断轻绳的瞬间，设小球A、B的加速度分别用a1和a2表示，则()Aa1g，a2gB.a10，a22gCa1g，a20 D.a12g，a20A由于绳子张力可以突变，故剪断OA后小球A、B只受重力，其加速度a1a2g。故选项A正确。1.在【例1】中只将A、B间的轻绳换成轻质弹簧，其他不变，如图所示，则下列选项中正确的是()Aa1g，a2gB.a10，a22gCa1g，a20 D.a12g，a20D剪断轻绳OA的瞬间，由于弹簧弹力不能突变，故小球A所受合力为2mg，小球B所受合力为零，所以小球A、B的加速度分别为a12g，a20。故选项D正确。2.把【考法拓展1】中的题图放置在倾角为30的光滑斜面上，如图所示，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，则下列说法正确的是()AaA0aBg B.aAgaB0CaAgaBg D.aA0aBgB细线被烧断的瞬间，小球B的受力情况不变，加速度为零。烧断前，分析整体受力可知线的拉力为FT2mgsin ，烧断瞬间，A受的合力沿斜面向下，大小为2mgsin ，所以A球的瞬时加速度为aA2gsin 30g，故选项B正确。 变式1如图所示，轻弹簧竖直放置在水平面上，其上放置质量为2 kg的物体A，A处于静止状态。现将质量为3 kg的物体B轻放在A上，则B与A刚要一起运动的瞬间，B对A的压力大小为(g取10 m/s2)()A30 N B.18 NC12 N D.0C在B与A刚要一起运动的瞬间，隔离BA分析受力，重力(mAmB)g，向上弹力FmAg，由牛顿第二定律，(mAmB)gF(mAmB)a，解得a0.6g。隔离A分析受力，设B对A的压力大小为F，由牛顿第二定律，FmAgFmAa，解得F12 N，选项C正确。变式2(2020厦门高三检测)如图所示，质量为m的光滑小球A被一轻质弹簧系住，弹簧另一端固定于水平天花板上，小球下方被一梯形斜面B托起保持静止不动，弹簧恰好与梯形斜面平行，已知弹簧与天花板夹角为30，重力加速度g取10 m/s2，若突然向下撤去梯形斜面，则小球的瞬时加速度为()A0B大小为10 m/s2，方向竖直向下C大小为5 m/s2，方向斜向右下方D大小为5 m/s2，方向斜向右下方C小球原来受到重力、弹簧的弹力和斜面的支持力，斜面的支持力大小为FNmgcos 30；突然向下撤去梯形斜面，弹簧的弹力来不及变化，重力也不变，支持力消失，所以此瞬间小球的合力与原来的支持力FN大小相等、方向相反，由牛顿第二定律得：mgcos 30ma，解得a5 m/s2，方向斜向右下方，选项C正确。考点二动力学两类基本问题1解决动力学两类问题的关键点2解决动力学问题时的处理方法(1)合成法：在物体受力个数较少(2个或3个)时一般采用“合成法”。即F合ma(2)正交分解法：若物体的受力个数较多(3个或3个以上)，则采用“正交分解法”。即已知受力情况求运动情况(2019浙江卷19)小明以初速度v010 m/s竖直向上抛出一个质量m0.1 kg的小皮球，最后在抛出点接住。假设小皮球在空气中所受阻力大小恒为重力的。求小皮球：(1)上升的最大高度；(2)从抛出到接住的过程中重力和空气阻力所做的功；(3)上升和下降的时间。解析：(1)在上升过程中，有mgF阻ma1解得a111 m/s2上升的高度h m(2)重力做的功WG0空气阻力做的功WfF阻2h J(3)上升的时间t1 s在下降过程中，有mgFfma2解得a29 m/s2又ha2t解得t2 s答案：(1) m(2)0 J(3) s s已知运动情况求力如图，将质量m0.1 kg的圆环套在固定的水平直杆上。环的直径略大于杆的截面直径。环与杆间动摩擦因数0.8。对环施加一位于竖直平面内斜向上，与杆夹角53的拉力F，使圆环以a4.4 m/s2的加速度沿杆运动，求F的大小。(取sin 530.8，cos 530.6，g10 m/s2) 解析：令Fsin 53mg0则F1.25 N当F1.25 N时，环与杆的下部接触，受力分析如图乙所示。由牛顿第二定律得Fcos FNmaFsin mgFN解得F9 N答案：1 N或9 N变式3(多选)如图所示，质量为m1 kg的物体与水平地面之间的动摩擦因数为0.3，当物体运动的速度为10 m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F2 N的恒力，在此恒力作用下(g取10 m/s2)()A物体经10 s速度减为零B物体经2 s速度减为零C物体速度减为零后将保持静止D物体速度减为零后将向右运动BC物体受到向右的滑动摩擦力FfFNG3 N，根据牛顿第二定律得a m/s25 m/s2，方向向右，物体减速到零所需的时间t s2 s，B正确，A错误；减速到零后，恒力F4 N时，A、B相对滑动，B向右做加速直线运动，FmAgmBaB，即aBF，由图乙知mB1 kg，所以mA3 kg，选项B正确，A、C、D错误。变式5如图所示，一轻弹簧竖直固定在水平地面上，弹簧正上方有一个小球自由下落。从小球接触弹簧上端O点到将弹簧压缩至最短的过程中，图中关于小球的加速度a随时间t或随距O点的距离x变化的关系图象正确的是()B从小球接触弹簧上端O点到将弹簧压缩到最短的过程中，弹簧弹力Fkx，由牛顿第二定律可得mgkxma，解得agx，选项B正确，选项D错误；加速度随时间的变化是先减小再反向增大，但不是按线性关系变化，选项A、C错误。变式6(2020湖北七市州联考)(多选)在粗糙水平面上，有一质量未知的物体做直线运动，在t0时刻受一与运动方向相反的恒力F4 N的作用，经一段时间后撤去力F，物体运动的v t图象如图所示，已知g10 m/s2，由图可知下列说法正确的是()A物体与水平面间的动摩擦因数为0.2B物体最后回到t0时刻的位置CF的作用时间为1 sD物体的质量为1 kgAD本题借助图象考查多过程问题。由于01 s内物体沿正方向减速运动，12 s内沿负方向加速运动，23 s内沿负方向减速运动，则可知拉力在2 s末撤去的，拉力F的作用时间为2 s，在23 s内物体的加速大小为a2 m/s2，摩擦力大小为mgma，解得0.2，故A正确，C错误；由图知，01 s内物体沿正向运动，位移x161 m3 m,13 s内沿负向运动，位移x2(31)2 m2 m，则知3 s末到出发点的距离为xx1x21 m，故B错误；在01 s内物体沿正方向运动，根据图象可得加速度a1 m/s26 m/s2，根据牛顿第二定律可得Fmgma1，解得物体的质量m1 kg，故D正确。科学思维系列斜面模型和等时圆模型模型一斜面模型斜面是力学中常见的一种物理模型，该模型中存在一些规律。1粗糙斜面(2020安徽皖南八校联考)放在固定粗糙斜面上的滑块A以加速度a1沿斜面匀加速下滑，如图甲。在滑块A上放一物体B，物体B始终与A保持相对静止，以加速度a2沿斜面匀加速下滑，如图乙。在滑块A上施加一竖直向下的恒力F，滑块A以加速度a3沿斜面匀加速下滑，如图丙。则()Aa1a2a3B.a1a2a3Ca1a2a3 D.a1a2a3B题图甲中的加速度为a1，则有mgsin mgcos ma1，解得a1gsin gcos 题图乙中的加速度为a2，则有(mm)gsin (mm)gcos (mm)a2，解得a2gsin gcos 。题图丙中的加速度为a3，设Fmg，则有(mm)gsin (mm)gcos ma3，解得a3故a1a2t2Ct1。现让一小物块先后从三条轨道顶端由静止下滑至底端，则小物块在每一条倾斜轨道上滑动时所经历的时间关系为()AtABtCDtEFBtAB tCDtEFCtABtCDtEFDtABtCDtCDtEF，B项正确。