（天津专用）2020届高考物理一轮复习 基础课6 牛顿第二定律 两类动力学问题课件 新人教版

基础课6牛顿第二定律两类动力学问题-2-知识点一知识点二牛顿第二定律单位制1.牛顿第二定律(1)内容物体加速度的大小跟作用力成,跟物体的质量成。加速度的方向与方向相同。(2)表达式:F=。①只适用于参考系(相对地面静止或运动的参考系)。②只适用于物体、低速运动(远小于光速)的情况。正比反比作用力ma惯性匀速直线宏观-3-知识点一知识点二2.单位制(1)单位制由和一起组成了单位制。(2)基本单位基本物理量的单位。力学中的基本量有三个,它们分别是质量、长度和时间,它们的国际单位分别是kg、m和s。(3)导出单位由根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。基本单位导出单位基本单位-4-知识点一知识点二两类动力学问题1.动力学的两类基本问题第一类:已知受力情况求物体的。第二类:已知运动情况求物体的。2.解决两类基本问题的方法分析以为“桥梁”,由运动学公式和列方程求解,具体逻辑关系如图:运动情况受力情况加速度牛顿第二定律-5-考点一考点二考点三对牛顿第二定律的理解(自主悟透)1.牛顿第二定律的“五个性质”矢量性→a与F方向相同|瞬时性→a与F对应同一时刻|因果性→F是产生a的原因|同一性→—a、F、m对应同一个物体—a、F、m统一使用国际单位制|独立性→每一个力都可以产生各自的加速度,物体的实际加速度等于每个力产生加速度的矢量和-6-考点一考点二考点三2.合力、加速度、速度的关系(1)物体的加速度由所受合力决定,与速度无必然联系。(2)合力与速度夹角为锐角,物体加速;合力与速度夹角为钝角,物体减速。(3)a=𝛥v𝛥t是加速度的定义式,a与Δv无直接关系;a=Fm是加速度的决定式。-7-考点一考点二考点三思维训练1.(2018·天津期中)一物体在光滑水平面上受三个水平力作用处于静止状态,已知其中的一个力F方向向东,保持其余两个力不变,把F逐渐减小到零后,又逐渐恢复到原来的值,在这个过程中()A.物体的加速度方向先向西,后向东,最后加速度的大小变为零B.物体的加速度方向向西,加速度的大小先增大后减小C.物体的速度先增加,后减小,最后变为零D.物体的位移增大到某一值后,不再增加答案解析解析关闭三力平衡时,三个力中的任意两个力的合力与第三个力等值、反向、共线。将其中的一个向东的力F减小到零后再增加到F,故合力先向西增加到F,再减小到零;根据牛顿第二定律,加速度向西,且先增加后减小到零,故A错误,B正确;物体初速度为零,加速度方向一直与速度方向相同,故速度一直增加到最后匀速,C错误;物体先向西做加速度不断变大的加速运动,再向西做加速度不断减小的加速运动,即速度增大到某一值后,做匀速直线运动,在此过程中位移一直增加,故D错误。答案解析关闭B-8-考点一考点二考点三2.如图所示,弹簧左端固定,右端自由伸长到O点并系住质量为m的物体,现将弹簧压缩到A点,然后释放,物体可以一直运动到B点。如果物体受到的阻力恒定,则()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,所受合力为零D.物体从A到O的过程中,加速度逐渐减小答案解析解析关闭物体从A到O,初始阶段受到的向右的弹力大于阻力,合力向右。随着物体向右运动,弹力逐渐减小,合力逐渐减小,由牛顿第二定律可知,加速度向右且逐渐减小,由于加速度与速度同向,物体的速度逐渐增大。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,物体所受合力为零,加速度为零,速度达到最大。此后,随着物体继续向右运动,弹力继续减小,阻力大于弹力,合力方向变为向左。至O点时弹力减为零,此后弹力向左且逐渐增大。所以物体越过O'点后,合力(加速度)方向向左且逐渐增大,由于加速度与速度反向,故物体做加速度逐渐增大的减速运动。综合以上分析,只有选项A正确。答案解析关闭A-9-考点一考点二考点三牛顿第二定律的瞬时性——模型建构-10-考点一考点二考点三例题(2018·山东泰安二模)如图所示,小球A置于固定在水平面上的光滑半圆柱体上,小球B用水平轻弹簧拉着,弹簧固定在竖直板上。两小球A、B通过光滑滑轮O用轻质细绳相连,两球均处于静止状态。已知B球质量为m,O在半圆柱体圆心O1的正上方,OA与竖直方向成30°角,OA长度与半圆柱体半径相等,OB与竖直方向成45°角,现将轻质细绳剪断的瞬间(重力加速度为g),下列说法正确的是()A.弹簧弹力大小为2mgB.球B的加速度为gC.球A受到的支持力为2mgD.球A的加速度为12g思维点拨求解瞬时加速度的一般思路:分析瞬时变化前后物体的受力情况⇒列牛顿第二定律方程⇒求瞬时加速度答案解析解析关闭剪断细绳前对B球受力分析如图所示,由平衡条件可得F弹=mgtan45°=mg;剪断细绳瞬间,细绳上弹力立即消失,而弹簧弹力F弹和B球重力的大小和方向均没有改变,则F合=𝑚𝑔cos45°=2mg,aB=2g,A、B项错误。剪断细绳前,有A球的重力大小GA=2F绳cos30°=6mg,剪断细绳瞬间,A球受到的支持力FNA=GAcos30°=182mg,C项错误。剪断细绳瞬间,对A球由牛顿第二定律有mAgsin30°=mAaA,得A的加速度aA=gsin30°=12g,D项正确。答案解析关闭D-11-考点一考点二考点三【拓展延伸1】把“轻弹簧”换成“轻绳”在【例题】中只将拉B的水平轻质弹簧换成轻绳,其他不变,如图所示,则小球的加速度将变为多大?小球将怎样运动?解析将拉B的水平弹簧换为轻绳后,剪短细绳后,拉B水平细绳弹力消失,小球B只剩重力,加速度变为g,将做变速圆周运动。答案见解析-12-考点一考点二考点三【拓展延伸2】转变情景,进行迁移思维训练如图所示,物块1、2间用刚性轻质杆连接,物块3、4间用轻质弹簧相连,物块1、3质量均为m,2、4质量均为m0,两个系统均置于水平放置的光滑木板上,并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出,设抽出后的瞬间,物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4。重力加速度大小为g,则有()A.a1=a2=a3=a4=0B.a1=a2=a3=a4=gC.a1=a2=g,a3=0,a4=m+m0m0gD.a1=g,a2=m+m0m0g,a3=0,a4=m+m0m0g答案解析解析关闭在抽出木板的瞬间,物块1、2与轻杆接触处的形变立即消失,受到的合力均等于各自重力,所以由牛顿第二定律知a1=a2=g;物块3、4间的轻弹簧的形变还来不及改变,此时弹簧对物块3向上的弹力大小和对物块4向下的弹力大小仍为mg,因此物块3满足F-mg=0,即a3=0;由牛顿第二定律得物块4满足a4=𝐹+𝑚0𝑔𝑚0=𝑚+𝑚0𝑚0g,所以C对。答案解析关闭C-13-考点一考点二考点三归纳总结抓住“两关键”、遵循“四步骤”(1)分析瞬时加速度的“两关键”:①明确绳或线类、弹簧或橡皮条类模型的特点。②分析瞬时前、后的受力情况和运动状态。(2)“四步骤”:第一步:分析原来物体的受力情况。第二步:分析物体在突变时的受力情况。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。-14-考点一考点二考点三动力学两类基本问题——规范训练1.解决两类动力学基本问题应把握的关键(1)两类分析——物体的受力分析和物体的运动过程分析;(2)一个“桥梁”——物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁。2.解决动力学基本问题时对力的处理方法(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”。(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”。-15-考点一考点二考点三例题(2018·天津和平期末)航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器,他们根据学过的力学原理对运动过程进行分析。已知飞行器的质量m=2kg,动力系统提供的恒定升力F=28N,试飞时,飞行器从地面由静止开始竖直上升,设飞行器飞行时所受的阻力大小不变,g取10m/s2。(1)第一次试飞中,飞行器飞行t1=8s时到达的高度h0=64m,求飞行器所受阻力Ff的大小;(2)第二次试飞中,飞行器飞行t2=6s时遥控器出现故障,飞行器立即失去升力,求飞行器能达到的最大高度h。-16-考点一考点二考点三思维点拨(1)飞行器飞行在升力作用下向上飞时,受哪些力?(2)飞行器立即失去升力过程受力情况与运动情况是怎样的?提示(1)升力、重力、空气阻力。(2)重力与空气阻力;运动情况:将做竖直上抛运动。-17-考点一考点二考点三规范答题(1)第一次飞行中飞行器向上做匀加速运动,设加速度为a1由运动学公式得:h0=12a1𝑡12由牛顿第二定律:F-mg-Ff=ma1联立解得:Ff=4N。(2)第二次飞行中,设失去升力时的速度为v1,上升的高度为h1做匀加速运动,由运动学公式得:h1=12a1𝑡22设失去升力后的加速度为a2,上升的高度为h2由牛顿第二定律mg+Ff=ma2由运动公式得:v1=a1t2h2=𝑣122𝑎2联立解得:h=h1+h2=42m。答案(1)4N(2)42m-18-考点一考点二考点三方法技巧两类动力学问题的解题步骤明确研究对象→利用整体法或隔离法确定研究对象⇩受力分析和运动状态分析→画好受力示意图、运动情景图,明确物体的运动性质和运动过程⇩选取力的处理方法→合成法或正交分解法⇩选取正方向→通常规定加速度的方向为正方向⇩确定合外力列方程求解→①根据牛顿第二定律F合=ma或Fx=maxFy=may②由运动学公式列出辅助方程-19-考点一考点二考点三思维训练为了减少汽车刹车失灵造成的危害,在某高速路的下坡路段设置了可视为斜面的紧急避险车道,如图所示。一辆货车在倾角θ=30°的连续长直下坡高速路上,以v0=7m/s的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,此时汽车所受到的摩擦力和空气阻力共为车重的0.2。在加速前进了x0=96m后,货车冲上了平滑连接的倾角α=37°的避险车道,已知货车在该避险车道上所受到的摩擦力和空气阻力共为车重的0.65。货车的各个运动过程均可视为直线运动,取sin53°=0.8,g取10m/s2。求:(1)货车刚冲上避险车道时的速度大小v;(2)货车在避险车道上行驶的最大距离x。-20-考点一考点二考点三解析(1)设货车加速下行时的加速度大小为a1,由牛顿第二定律可知:mgsinθ-0.2mg=ma1解得:a1=3m/s2由公式v2-=2a1x0解得:v=25m/s。(2)设货车在避险车道上行时的加速度大小为a2,由牛顿第二定律可知:mgsinα+0.45mg=ma2解得:a2=12.5m/s2由v2-0=2a2x解得:x=25m答案(1)25m/s(2)25m𝑣02