高考物理复习第三章牛顿运动定律基础课2牛顿第二定律两类动力学问题市赛课公开课一等奖省名师优质课获奖P.pptx

课前自主梳理,课堂互动探究,高考模拟演练,基础课,2,牛顿第二定律两类动力学问题,1/59,知识点一、牛顿第二定律单位制,1,牛顿第二定律,(1),内容,物体加速度跟,所受合外,力成,_,，跟物体质量成,_,，,加速度方向,跟,_,方向相同。,(2),表示式：,F,_,。,(3),适用范围,只适合用于,_,参考系,(,相对地面静止或,_,运动参考系,),。,只适合用于,_,物体,(,相对于分子、原子,),、低速运动,(,远小于光速,),情况。,正比,反比,合外,力,ma,惯性,匀速直线,宏观,2/59,2,单位制,(1),单位制,由,_,和,_,一起组成了单位制。,(2),基本单位,_,单位力学中基本量有三个，它们分别是,_,、,_,和,_,，它们国际单位分别是,_,、,_,和,_,。,(3),导出单位,由,_,依据物理关系推导出来其它物理量单位。,基本单位,导出单位,基本物理量,质量,长度,时间,kg,m,s,基本单位,3/59,知识点二、两类动力学问题,1,动力学两类基本问题,第一类：已知受力情况求物体,_,。,第二类：已知运动情况求物体,_,。,运动情况,受力情况,4/59,2,处理两类基本问题方法,以,_,为,“,桥梁,”,，由运动学公式和,_,列方程求解，详细逻辑关系如图：,加速度,牛顿第二定律,5/59,思索判断,(1),牛顿第二定律表示式,F,ma,在任何情况下都适用。,(,),(2),对静止在光滑水平面上物体施加一个水平力，当力刚作用瞬间，物体马上取得加速度。,(,),(3),物体因为做加速运动，所以才受合外力作用。,(,),(4),F,ma,是矢量式，,a,方向与,F,方向相同，与速度方向无关。,(,),(5),物体所受合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小。,(,),6/59,(6),物理公式不但确定了物理量之间数量关系，同时也确定了物理量间单位关系。,(,),(7),运动物体加速度可依据运动速度、位移、时间等信息求解，所以加速度由运动情况决定。,(,),答案,(1),(2),(3),(4),(5),(6),(7),7/59,对牛顿第二定律了解,1,牛顿第二定律,“,五个性质,”,8/59,9/59,1,对牛顿第二定律了解,由牛顿第二定律,F,ma,可知，不论怎样小力都可能使物体产生加速度，可是当用很小力去推很重桌子时，却推不动，这是因为,(,),A,牛顿第二定律不适合用于静止物体,B,桌子加速度很小，速度增量也很小，眼睛观察不到,C,推力小于桌子所受到静摩擦力，加速度为负值,D,桌子所受协力为零，加速度为零,答案,D,10/59,2,速度、加速度、合外力之间关系,(,多项选择,),以下关于速度、加速度、合外力之间关系，正确是,(,),A,物体速度越大，则加速度越大，所受合外力也越大,B,物体速度为,0,，则加速度为,0,，所受合外力也为,0,C,物体速度为,0,，但加速度可能很大，所受合外力也可能很大,D,物体速度很大，但加速度可能为,0,，所受合外力也可能为,0,11/59,解析,物体速度大小和加速度大小没有必定联络，一个很大，另一个能够很小，甚至为,0,，物体所受合外力大小决定加速度大小，同一物体所受合外力越大，加速度一定也越大，故选项,C,、,D,对。,答案,CD,12/59,3,应用牛顿第二定律定性分析,如图,1,所表示，弹簧左端固定，右端自由伸长到,O,点并系住质量为,m,物体，现将弹簧压缩到,A,点，然后释放，物体能够一直运动到,B,点。假如物体受到阻力恒定，则,(,),图,1,13/59,A,物体从,A,到,O,先加速后减速,B,物体从,A,到,O,做加速运动，从,O,到,B,做减速运动,C,物体运动到,O,点时，所受协力为零,D,物体从,A,到,O,过程中，加速度逐步减小,解析,物体从,A,到,O,，初始阶段受到向右弹力大于阻力，协力向右。伴随物体向右运动，弹力逐步减小，协力逐步减小，由牛顿第二定律可知，加速度向右且逐步减小，因为加速度与速度同向，物体速度逐步增大。当物体向右运动至,AO,间某点,(,设为点,O,),时，弹力减小到与阻力相等，物体所受协力为零，,14/59,加速度为零，速度到达最大。今后，伴随物体继续向右运动，弹力继续减小，阻力大于弹力，协力方向变为向左。至,O,点时弹力减为零，今后弹力向左且逐步增大。所以物体越过,O,点后，协力,(,加速度,),方向向左且逐步增大，因为加速度与速度反向，故物体做加速度逐步增大减速运动。综合以上分析，只有选项,A,正确。,答案,A,15/59,牛顿第二定律瞬时性,16/59,【典例】,(,安徽合肥一中二模,),两个质量均为,m,小球，用两条轻绳连接，处于平衡状态，如图,2,所表示。现突然快速剪断轻绳,OA,，让小球下落，在剪断轻绳瞬间，设小球,A,、,B,加速度分别用,a,1,和,a,2,表示，则,(,),图,2,A,a,1,g,，,a,2,g,B,a,1,0,，,a,2,2,g,C,a,1,g,，,a,2,0D,a,1,2,g,，,a,2,0,17/59,解析,因为绳子张力能够突变，故剪断,OA,后小球,A,、,B,只受重力，其加速度,a,1,a,2,g,。故选项,A,正确。,答案,A,18/59,【拓展延伸,1,】,把,“,轻绳,”,换成,“,轻弹簧,”,在,【典例】,中只将,A,、,B,间轻绳换成轻质弹簧，其它不变，如图,3,所表示，则典例选项中正确是,(,),图,3,解析,剪断轻绳,OA,后，因为弹簧弹力不能突变，故小球,A,所受协力为,2,mg,，小球,B,所受协力为零，所以小球,A,、,B,加速度分别为,a,1,2,g,，,a,2,0,。故选项,D,正确。,答案,D,19/59,【拓展延伸,2,】,改变平衡状态展现方式,把,【拓展延伸,1,】,题图放置在倾角为,30,光滑斜面上，如图,4,所表示系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断瞬间，则以下说法正确是,(,),图,4,20/59,解析,细线被烧断瞬间，小球,B,受力情况不变，加速度为零。烧断前，分析整体受力可知线拉力为,T,2,mg,sin,，烧断瞬间，,A,受协力沿斜面向下，大小为,2,mg,sin,，所以,A,球瞬时加速度为,a,A,2,g,sin 30,g,，故选项,B,正确。,答案,B,21/59,抓住,“,两关键,”,、遵照,“,四步骤,”,(1),分析瞬时加速度,“,两个关键,”,：,明确绳或线类、弹簧或橡皮条类模型特点。,分析瞬时前、后受力情况和运动状态。,(2),“,四个步骤,”,：,第一步：分析原来物体受力情况。,第二步：分析物体在突变时受力情况。,第三步：由牛顿第二定律列方程。,第四步：求出瞬时加速度，并讨论其合理性。,方法技巧,22/59,1,静态瞬时问题,如图,5,所表示，,A,、,B,两球质量相等，光滑斜面倾角为,，图甲中，,A,、,B,两球用轻弹簧相连，图乙中,A,、,B,两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板,C,与斜面垂直，轻弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板瞬间有,(,),图,5,23/59,A,两图中两球加速度均为,g,sin,B,两图中,A,球加速度均为零,C,图乙中轻杆作用力一定不为零,D,图甲中,B,球加速度是图乙中,B,球加速度,2,倍,解析,撤去挡板前，挡板对,B,球弹力大小为,2,mg,sin,，因弹簧弹力不能突变，而杆弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中,A,球所受协力为零，加速度为零，,B,球所受协力为,2,mg,sin,，加速度为,2,g,sin,；图乙中杆弹力突变为零，,A,、,B,球所受协力均为,mg,sin,，加速度均为,g,sin,，可知只有,D,正确。,答案,D,24/59,2,动态瞬时问题,(,芜湖模拟,),如图,6,所表示，光滑水平面上，,A,、,B,两物体用轻弹簧连接在一起，,A,、,B,质量分别为,m,1,、,m,2,，在拉力,F,作用下，,A,、,B,共同做匀加速直线运动，加速度大小为,a,，某时刻突然撤去拉力,F,，此瞬时,A,和,B,加速度大小为,a,1,和,a,2,，则,(,),图,6,25/59,26/59,答案,D,27/59,动力学两类基本问题,1,处理两类动力学基本问题应把握关键,(1),两类分析,物体受力分析和物体运动过程分析；,(2),一个,“,桥梁,”,物体运动加速度是联络运动和力桥梁。,28/59,2,处理动力学基本问题时对力处理方法,(1),合成法：,在物体受力个数较少,(2,个或,3,个,),时普通采取,“,合成法,”,。,(2),正交分解法：,若物体受力个数较多,(3,个或,3,个以上,),则采取,“,正交分解法,”,。,29/59,【典例】,(12,分,),如图,7,所表示为四旋翼无人机，它是一个能够垂直起降小型遥控飞行器，当前得到越来越广泛应用。一架质量,m,2 kg,无人机，其动力系统所能提供最大升力,F,36 N,，运动过程中所受空气阻力大小恒为,f,4 N,。,g,取,10 m/s,2,。,图,7,30/59,(1),无人机在地面上从静止开始，以最大升力竖直向上起飞。求在,t,5 s,时离地面高度,h,；,(2),当无人机悬停在距离地面高度,H,100 m,处，因为动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落。求无人机坠落地面时速度,v,。,规范解答,(1),设无人机上升时加速度为,a,，由牛顿第二定律，有,F,mg,f,ma,(2,分,),解得,a,6 m/s,2,(2,分,),31/59,答案,(1)75 m,(2)40 m/s,32/59,【拓展延伸】,在【典例】中在无人机坠落过程中，在遥控设备干预下，动力设备重新开启提供向上最大升力。为确保安全着地，求飞行器从开始下落到恢复升力最长时间,t,1,。,33/59,34/59,两类动力学问题解题步骤,方法技巧,35/59,1,已知受力分析运动,(12,分,),为了降低汽车刹车失灵造成危害，如图,8,所表示为高速路上在下坡路段设置可视为斜面紧急避险车道。一辆货车在倾角,30,连续长直下坡高速路上，以,v,0,7 m/s,速度在刹车状态下匀速行驶,(,在此过程及后面过程中，可认为发动机不提供牵引力,),，突然汽车刹车失灵，开始加速运动，此时汽车所受到摩擦力和空气阻力共为车重,0.2,。在加速前进了,s,0,96 m,后，货车冲上了平滑连接倾角,37,避险车道，已知货车在该避险车道上所受到摩擦力和空气阻力共为车重,0.65,。货车各个运动过程均可视为直线运动，取,sin 53,0.8,，,g,10 m/s,2,。求：,36/59,(1),货车刚冲上避险车道时速度大小,v,t,；,(2),货车在避险车道上行驶最大距离,s,。,图,8,37/59,答案,(1)25 m/s,(2)25 m,38/59,2,已知运动分析受力,(14,分,),一质量为,m,2 kg,滑块能在倾角为,30,足够长斜面上以,a,2.5 m/s,2,匀加速下滑。如图,9,所表示，若用一水平向右恒力,F,作用于滑块，使之由静止开始在,t,2 s,内沿斜面运动，其位移,s,4 m,。,g,取,10 m/s,2,。求：,(1),滑块和斜面之间动摩擦因数,；,(2),恒力,F,大小。,图,9,39/59,40/59,41/59,等时圆模型及应用,1,模型特征,(1),质点从竖直圆环上沿不一样光滑弦上端由静止开始滑到环最低点所用时间相等，如图甲所表示；,(2),质点从竖直圆环上最高点沿不一样光滑弦由静止开始滑到下端所用时间相等，如图乙所表示；,(3),两个竖直圆环相切且两环竖直直径均过切点，质点沿不一样光滑弦上端由静止开始滑到下端所用时间相等，如图丙所表示。,42/59,2,思维模板,43/59,图,10,44/59,45/59,答案,B,46/59,图,11,A,在同一水平线上,B,在同一竖直线上,C,在同一抛物线上,D,在同一圆周上,47/59,答案,D,48/59,1,(,全国卷,，,19),(,多项选择,),两实心小球甲和乙由同一个材料制成，甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落，假设它们运动时受到阻力与球半径成正比，与球速率无关。若它们下落相同距离，则,(,),A,甲球用时间比乙球长,B,甲球末速度大小大于乙球末速度大小,C,甲球加速度大小小于乙球加速度大小,D,甲球克服阻力做功大于乙球克服阻力做功,49/59,答案,BD,50/59,2,(,海南单科，,8),(,多项选择,),如图,12,所表示，物块,a,、,b,和,c,质量相同，,a,和,b,、,b,和,c,之间用完全相同轻弹簧,S,1,和,S,2,相连，经过系在,a,上细线悬挂于固定点,O,，整个系统处于静止状态。现将细线剪断，将物块,a,加速度大小记为,a,1,，,S,1,和,S,2,相对于原长伸长量分别记为,l,1,和,l,2,，重力加速度大小为,g,。在剪断瞬间,(,),图,12,51/59,答案,AC,52/59,3,在遥控直升机下面用轻绳悬挂质量为,m,摄像机能够拍摄学生在操场上跑操情况。开始时遥控直升机悬停在,C,点正上方。若遥控直升机从,C,点正上方运动到,D,点正上方经历时间为,t,，已知,C,、,D,之间距离为,L,，直升机质量为,M,，直升机运动视作水平方向匀加速直线运动。在拍摄过程中悬挂摄像机轻绳与竖直方向夹角一直为,，重力加速度为,g,，假设空气对摄像机作用力一直水平，则,(,),图,13,53/59,54/59,答案,D,55/59,4,(,陕西西郊中学模拟,),如图,14,所表示，水平平台,ab,长为,20 m,，平台,b,端与长度未知特殊材料制成斜面,bc,连接，斜面倾角为,30,。在平台,a,端放上质量为,5 kg,物块，并给物块施加与水平方向成,37,角大小为,50 N,推力后，物块由静止开始运动。已知物块与平台间动摩擦因数为,0.4,，重力加速度,g,取,10 m/s,2,，,sin 37,0.6,。,图,14,56/59,(1),求物块由,a,运动到,b,所用时间；,(2),若物块从,a,端运动到,P,点时撤掉推力，则物块刚好能从斜面,b,端开始下滑，则,a,、,P,间距离为多少？,(,物块在,b,端无能量损失,),(3),若物块与斜面间动摩擦因数,bc,0.277,0.03,L,b,，式中,L,b,为物块在斜面上所处位置离,b,端距离，在,(2),中情况下，物块沿斜面滑到什么位置时速度最大？,57/59,58/59,(3),物块沿斜面下滑速度最大时，加速度为,0,依据共点力平衡条件,mg,sin 30,bc,mg,cos 30,而,bc,0.277,0.03,L,b,解得,L,b,10 m,所以，若斜面长度,L,10 m,，则,L,b,10 m,时速度最大；若斜面长度,L,10 m,，则在斜面最底端速度最大。,答案,(1)5 s,(2)14.3 m,(3),看法析,59/59,