【师说】2016高考物理二轮复习 专题一 力与直线运动 1.3 牛顿运动定律及其应用课件

核心自查一、牛顿第二定律的四性同向性公式F＝ma是矢量式，任一时刻，F与a______瞬时性力与________同生、同灭、同变化(因果关系)同体性在公式F＝ma中，F、m、a对应________物体或________系统独立性当物体受几个力的作用时，每一个力各自产生的加速度只与此力有关，与其他力________同向加速度同一同一无关二、动力学的两类基本问题1．已知物体的受力情况求物体的运动情况．2．已知物体的运动情况求物体的受力情况．物体的运动情况由所受的力及物体运动的初始状态共同决定，无论哪种情况，联系力和运动的“桥梁”都是____________________．加速度三、超重和失重1．超重：(1)受力特点：________________________________.(2)运动特点：______________或______________．2．失重(1)受力特点：_____________________________________.(2)运动特点：______________或______________．(3)完全失重：只受______________．合外力的方向竖直向上向上加速运动向下减速运动合外力的方向竖直向下向下加速运动向上减速运动重力作用感悟高考1.2015·新课标全国卷Ⅰ(多选)如图(a)，一物块在t＝0时刻滑上一固定斜面，其运动的v－t图线如图(b)所示．若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量，则可求出()A．斜面的倾角B．物块的质量C．物块与斜面间的动摩擦因数D．物块沿斜面向上滑行的最大高度解析：设物块的质量为m、斜面的倾角为θ，物块与斜面间的动摩擦因数为μ，物块沿斜面上滑和下滑时的加速度大小分别为a1和a2，根据牛顿第二定律有：mgsinθ＋μmgcosθ＝ma1，mgsinθ－μmgcosθ＝ma2.再结合v－t图线斜率的物理意义有：a1＝v0t1，a2＝v1t1.由上述四式可见，无法求出m，可以求出θ、μ，故B错，A、C均正确.0～t1时间内的v－t图线与横轴包围的面积大小等于物块沿斜面上滑的最大距离，θ已求出，故可以求出物块上滑的最大高度，故D正确．答案：ACD2.2015·江苏单科(多选)一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度a随时间t变化的图线如图所示，以竖直向上为a的正方向，则人对地板的压力()A．t＝2s时最大B．t＝2s时最小C．t＝8.5s时最大D．t＝8.5s时最小解析：地板对人的支持力FN＝mg＋ma，t＝2s时，a有正的最大值，此时FN最大，由牛顿第三定律可知，A正确，B错误；t＝8.5s时，a有负的最大值，此时FN最小，由牛顿第三定律可知，C错误，D正确．答案：AD3.2015·重庆理综高空作业须系安全带，如果质量为m的高空作业人员不慎跌落，从开始跌落到安全带对人刚产生作用力前人下落的距离为h(可视为自由落体运动)．此后经历时间t安全带达到最大伸长，若在此过程中该作用力始终竖直向上，则该段时间安全带对人的平均作用力大小为()A.m2ght＋mgB.m2ght－mgC.mght＋mgD.mght－mg解析：解法一：由v2＝2gh得v＝2gh.对人与安全带作用的过程应用动量定理，则有(mg－F)t＝0－mv，解得F＝m2ght＋mg，故A正确．解法二：对人与安全带作用的过程应用牛顿第二定律，则有F－mg＝ma，而a＝vt＝2ght，解得F＝m2ght＋mg，故A正确．答案：A4.2015·新课标全国卷Ⅱ(多选)在一东西向的水平直铁轨上，停放着一列已用挂钩连接好的车厢．当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时，连接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F；当机车在西边拉着车厢以大小为23a的加速度向西行驶时，P和Q间的拉力大小仍为F.不计车厢与铁轨间的摩擦，每节车厢质量相同，则这列车厢的节数可能为()A．8B．10C．15D．18解析：如图所示，假设挂钩P、Q东边有x节车厢，西边有y节车厢，每节车厢质量为m.当向东行驶时，以y节车厢为研究对象，则有F＝mya；当向西行驶时，以x节车厢为研究对象，则有F＝23mxa，联立两式有y＝23x.可见，列车总节数N＝x＋y＝53x，设x＝3n(n＝1,2,3…)，则N＝5n，故可知选项B、C正确．答案：BC高考演练1.2015·效实中学模拟如图所示，两定滑轮通过天花板固定在同一竖直平面的同一高度处，小球A的质量为2m，小球B和C的质量均为m，B、C两球到结点P的轻绳长度相等，滑轮摩擦不计．当B、C两球以某角速度ω在水平面内做圆锥摆运动时，A球将()A．向上加速运动B．向下加速运动C．保持静止D．上下振动解析：B球、C球和两根轻绳整体受重力和竖直轻绳向上的拉力，设整体下降的加速度为a，根据牛顿第二定律，有2mg－T＝2ma，对A球受力分析，受重力和拉力，根据牛顿第二定律，有T－2mg＝2ma，联立两式解得a＝0，即A球将保持静止，处于平衡状态．故选C.答案：C2．(多选)2015·山西四校联考如图甲所示，用一水平外力F拉着一个静止在倾角为α的光滑斜面上的物体，逐渐增大F，物体做变加速运动，其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示，若重力加速度g取10m/s2，则根据图乙所提供的信息可以计算出()A．加速度从2m/s2增加到6m/s2的过程中物体的速度变化量B．斜面的倾角C．物体的质量D．加速度为6m/s2时物体的速度解析：因为物体做变加速运动，所以无法根据公式求得某时刻的速度及速度变化量，选项A、D错误；由题图乙可知，当F＝0时，有mgsinα＝ma，解得斜面的倾角α＝37°，当F＝15N时，a＝0，则Fcosα＝mgsinα，可得m＝2kg，选项B、C正确．答案：BC3.2015·长沙月考如图所示，带支架的平板小车水平向左做直线运动，小球A用细线悬挂于支架前端，质量为m的物块B始终静止在小车上，B与小车平板间的动摩擦因数为μ.若某过程中观察到细线偏离竖直方向θ角，则此刻小车对B产生的作用力的大小和方向为()A．mg，竖直向上B．mg1＋μ2，斜向左上方C．mgtanθ，水平向右D.mgcosθ，斜向右上方解析：以A为研究对象，受力分析如图，根据牛顿第二定律得mAgtanθ＝mAa，解得a＝gtanθ，方向水平向右．再对B研究得：小车对B的摩擦力f＝ma＝mgtanθ，方向水平向右，小车对B的支持力大小为N＝mg，方向竖直向上，小车对B的作用力的大小为F＝N2＋f2＝mg1＋tan2θ＝mgcosθ，方向斜向右上方，故选D.答案：D4．如图所示，小车静止在光滑水平地面上，小车的上表面由光滑的斜面AB和粗糙的平面BC组成(它们在B处由极短的光滑圆弧平滑连接)，小车右侧与竖直墙壁之间连接着一个力传感器，当传感器受压力时，其示数为正值；当传感器受拉力时，其示数为负值．一个小滑块(可视为质点)从A点由静止开始下滑，经B至C点的过程中，传感器记录到的力F随时间t变化的关系如图所示，其中可能正确的是()解析：滑块先匀加速下滑后匀减速向左滑动，滑块加速下滑时，受重力和支持力，则对斜面体有向右下方的恒定压力，故传感器示数为正且恒定不变；滑块匀减速向左滑动时，对小车有向左的摩擦力，故传感器受到拉力且恒定，选项D正确，A、B、C错误．答案：D热点一1.已知受力情况求运动情况已知受力情况→受力分析→根据牛顿第二定律→求出物体的加速度→根据物体的初始条件(初始位置和初速度)，以及运动学公式→求出物体在任一时刻的速度和位置．2．已知物体的运动情况求受力情况已知物体的运动情况→根据运动学公式→求出物体的加速度→根据牛顿第二定律→确定物体受到的合力→从而求出未知的力．无论是上述哪种情况，联系力和运动的桥梁都是加速度．【例1】如图所示，滑板运动员从倾角为53°的斜坡顶端滑下，滑下的过程中他突然发现在斜面底端有一个高h＝1.4m、宽L＝1.2m的长方体障碍物，为了不触及这个障碍物，他必须距水平地面高度H＝3.2m的A点沿水平方向跳起离开斜面．已知运动员的滑板与斜面间的动摩擦因数μ＝0.1，忽略空气阻力，重力加速度g取10m/s2.(已知sin53°＝0.8，cos53°＝0.6)求：(1)运动员在斜面上滑行的加速度的大小；(2)若运动员不触及障碍物，他从斜面上起跳后到落至水平面的过程所经历的时间；(3)运动员为了不触及障碍物，他从A点沿水平方向起跳的最小速度．解析：(1)设运动员连同滑板的质量为m，运动员在斜面上滑行的过程中，根据牛顿第二定律mgsin53°－μmgcos53°＝ma解得运动员在斜面上滑行的加速度a＝g(sin53°－μcos53°)＝7.4m/s2.(2)运动员从斜面上起跳后沿竖直方向做自由落体运动，根据自由落体公式H＝12gt2解得t＝2Hg＝0.8s.(3)为了不触及障碍物，运动员以速度v沿水平方向起跳后竖直下落高度为H－h时，他沿水平方向运动的距离为Hcot53°＋L，设他在这段时间内运动的时间为t′，则H－h＝12gt′2Hcot53°＋L＝vt′解得v＝6.0m/s.答案：(1)7.4m/s2(2)0.8s(3)6.0m/s[归纳方法]处理动力学问题的一般思路(1)依据题意，合理选取研究对象．(2)对物体先受力分析，再分析其运动过程．(3)将物体的运动过程与图象对应起来．(4)对于相对复杂的图象，可通过列解析式的方法进行判断．变式训练1如图所示，倾角为30°的足够长光滑斜面下端与一足够长光滑水平面相接，连接处用一光滑小圆弧过渡，斜面上距水平面高度分别为h1＝20m和h2＝5m的两点上，各静置一小球A和B.某时刻由静止开始释放A球，经过一段时间t后，再由静止开始释放B球．g取10m/s2，求：(1)为了保证A、B两球不会在斜面上相碰，t最长不能超过多少？(2)若A球从斜面上h1高度处自由下滑的同时，B球受到恒定外力作用从C点以加速度aB由静止开始向右运动，则加速度aB满足什么条件时A球能追上B球？解析：(1)两球在斜面上下滑的加速度相同，设加速度为a，根据牛顿第二定律有mgsin30°＝ma解得：a＝5m/s2设A、B两球下滑到斜面底端所用时间分别为t1和t2，则：h1sin30°＝12at21h2sin30°＝12at22解得：t1＝4s，t2＝2s为了保证两球不会在斜面上相碰，t最长不超过Δt＝t1－t2＝2s.(2)设A球在水平面上再经t0追上B球，则：12aB(t1＋t0)2＝at1·t0A球要追上B球，方程必须有解，Δ≥0可解得aB≤2.5m/s2.答案：(1)2s(2)aB≤2.5m/s2热点二简单连接体的求解方法1.整体法在连接体问题中，如果各个物体具有相同的运动性质，就可以把它们看成一个整体，要分析整体运动的加速度问题，只分析整体所受的外力(物体间内力不用考虑)，应用牛顿第二定律列方程即可．2．隔离法如果需要分析某个物体的受力，就需要把某个物体从系统中隔离出来，分析这个物体受到的所有力，应用牛顿第二定律列出方程．【例2】2015·海南单科(多选)如图，物块a、b和c的质量相同，a和b、b和c之间用完全相同的轻弹簧S1和S2相连，通过系在a上的细线悬挂于固定点O.整个系统处于静止状态．现将细线剪断．将物块a的加速度的大小记为a1，S1和S2相对于原长的伸长分别记为Δl1和Δl2，重力加速度大小为g.在剪断的瞬间()A．a1＝3gB．a1＝0C．Δl1＝2Δl2D．Δl1＝Δl2解析：剪断细线前，把a、b、c看成整体，细线上的拉力为T＝3mg.因在剪断瞬间，弹簧未发生突变，因此a、b、c之间的作用力与剪断细线之前相同．则将细线剪断瞬间，对a隔离进行受力分析，由牛顿第二定律得：3mg＝ma1得a1＝3g，A正确，B错误．由胡克定律知：2mg＝kΔl1，mg＝kΔl2，所以Δl1＝2Δl2，C正确，D错误．答案：AC[归纳方法]整体法和隔离法的优点及使用条件(1)整体法：①优点：研究对象减少，忽略物体之间的相互作用力，方程数减少，求解简捷．②条件：连接体中各物体具