2020高考物理一轮总复习 第三章 牛顿运动定律 基础课2 牛顿第二定律 两类动力学问题课件 新人教

第三章牛顿运动定律牛顿第二定律两类动力学问题栏目导航1234板块一双基巩固板块二考点突破板块三素养培优板块四跟踪检测双基巩固固双基、明易错、强化记忆板块一填一填|——知识体系一、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＝___________.正比反比作用力ma3．适用范围(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(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况．惯性匀速直线宏观二、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．在国际单位制中，力学中的基本量有三个，它们分别是____________、____________和__________，它们的国际单位分别是kg、____________和____________.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．基本单位导出单位质量长度时间ms基本单位三、动力学的两类基本问题1．第一类：已知受力情况求物体的____________.2．第二类：已知运动情况求物体的____________.运动情况受力情况判一判|——易混易错(1)物体加速度的方向一定与合外力方向相同．()(2)质量越大的物体，加速度越小．()(3)物体的质量与加速度成反比．()(4)物体受到外力作用，立即产生加速度．()(5)可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况．()(6)物体所受的合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小．()(7)千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位．()(8)力的单位牛顿，简称牛，属于导出单位．()√××√×√×√记一记|——规律结论1．牛顿第二定律是矢量关系式，列方程时应选正方向，且力和加速度取同一正方向．2．加速度的方向由合外力的方向决定，与物体运动速度方向无关．3．利用牛顿第二定律列方程时常以加速度的方向为正方向，匀变速直线运动公式中常以初速度方向为正方向，注意两种情况下加速度的符号关系．4．解题中常用到的二级结论(1)沿粗糙水平面滑行的物体：a＝μg.(2)沿光滑斜面滑行的物体：a＝gsinθ.(3)沿粗糙斜面下滑的物体：a＝g(sinθ－μcosθ)．(4)沿粗糙斜面上滑的物体：a＝g(sinθ＋μcosθ)．考点突破记要点、练高分、考点通关板块二考点一对牛顿第二定律的理解——自主练透|记要点|1．牛顿第二定律的“五性”2．合力、加速度、速度之间的决定关系(1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体都有加速度．(2)a＝ΔvΔt是加速度的定义式，a与Δv、Δt无必然联系；a＝Fm是加速度的决定式，a∝F，a∝1m.(3)合力与速度同向时，物体做加速运动；合力与速度反向时，物体做减速运动．|练高分|1．如图所示，一轻弹簧一端系在墙上的O点，自由伸长到B点．今用一物体m把弹簧压缩到A点，然后释放，物体能运动到C点静止，物体与水平地面间的动摩擦因数恒定，下列说法正确的是()A．物体从A到B速度越来越大，从B到C速度越来越小B．物体从A到B速度越来越小，从B到C加速度不变C．物体从A到B先加速后减速，从B到C一直减速运动D．物体在B点受力为零解析：选C物体在A点时受两个力作用，向右的弹力kx和向左的摩擦力Ff，合力F合＝kx－Ff，物体从A→B的过程，弹力由大于Ff减至为零，所以开始一段合力向右，中间有一点合力为零，然后合力向左，而v一直向右，故物体先做加速度越来越小的加速运动，在A到B中间有一点加速度为零，速度达到最大，接着做加速度越来越大的减速运动；物体从B→C过程，F合＝Ff为恒力，方向向左，所以物体做加速度不变的匀减速运动，故C正确．2.如图所示，当小车向右加速运动时，物块M相对车厢静止于竖直车厢壁上，当车的加速度增大时()A．M受静摩擦力增大B．M对车厢壁的压力减小C．M仍相对于车厢静止D．M受静摩擦力减小解析：选C分析M受力情况如图所示，因M相对车厢壁静止，有f＝Mg，与水平方向的加速度大小无关，A、D项错误；水平方向，N＝Ma，N随a的增大而增大，由牛顿第三定律知，B项错误；因N增大，物体与车厢壁的最大静摩擦力增大，故M相对于车厢仍静止，C项正确．3．(多选)(2018届清远市田家炳实验中学一模)一个质量为2kg的物体，在5个共点力作用下处于平衡状态．现同时撤去大小分别为15N和10N的两个力，其余的力保持不变，关于此后该物体的运动的说法中正确的是()A．一定做匀变速直线运动，加速度大小可能是5m/s2B．一定做匀变速运动，加速度大小可能等于重力加速度的大小C．可能做匀减速直线运动，加速度大小是2.5m/s2D．可能做匀速圆周运动，向心加速度大小是5m/s2解析：选BC根据平衡条件得知，其余力的合力与撤去的两个力的合力大小相等、方向相反，则撤去大小分别为15N和10N的两个力后，物体的合力大小范围为5N≤F合≤25N，根据牛顿第二定律a＝Fm得，物体的加速度范围为2.5m/s2≤a≤12.5m/s2.若物体原来做匀速直线运动，撤去的两个力的合力方向与速度方向不在同一直线上，物体做匀变速曲线运动，加速度大小可能为5m/s2，故A错误；由于撤去两个力后其余力保持不变，则物体所受的合力不变，一定做匀变速运动，加速度大小可能等于重力加速度的大小，故B正确；若物体原来做匀速直线运动，撤去的两个力的合力方向与速度方向相同时，物体做匀减速直线运动，故C正确；由于撤去两个力后其余力保持不变，在恒力作用下不可能做匀速圆周运动，故D错误．考点二用牛顿第二定律求解瞬时加速度——自主练透|记要点|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分析变化前物体的受力情况⇒分析变化后，哪些力变或不变⇒列牛顿第二定律方程⇒求瞬时加速度|练高分|1.将如图所示装置放置在倾角为θ＝30°的光滑斜面上，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，两小球A，B质量相同，在细线被烧断的瞬间，则下列说法正确的是()A．aA＝0，aB＝12gB．aA＝g，aB＝0C．aA＝g，aB＝gD．aA＝0，aB＝g解析：选B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T＝2mgsinθ，烧断的瞬间，A受的合力沿斜面向下，大小为2mgsinθ，所以A球的瞬时加速度为aA＝2gsin30°＝g，故选项B正确．2.(多选)(2019届太原模拟)如图所示，质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住，当小球静止时，橡皮筋处在水平方向上．下列判断中正确的是()A．在AC被突然剪断的瞬间，BC对小球的拉力不变B．在AC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθC．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gcosθD．在BC被突然剪断的瞬间，小球的加速度大小为gsinθ解析：选BC设小球静止时BC绳的拉力为F，AC橡皮筋的拉力为T，由平衡条件可得Fcosθ＝mg，Fsinθ＝T，解得F＝mgcosθ，T＝mgtanθ.在AC被突然剪断的瞬间，BC上的拉力F也发生了突变，小球的加速度方向沿与BC垂直的方向且斜向下，大小为a＝mgsinθm＝gsinθ，B正确，A错误；在BC被突然剪断的瞬间，橡皮筋AC的拉力不变，小球的合力大小与BC被剪断前拉力的大小相等，方向沿BC方向斜向下，故加速度a＝Fm＝gcosθ，C正确，D错误．3．如图所示，A、B两球质量相等，光滑斜面的倾角为θ，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、轻质杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间有()A．两图中两球加速度均为gsinθB．两图中A球的加速度均为0C．图乙中轻质杆的作用力一定不为0D．图甲中B球的加速度是图乙中B球加速度的2倍解析：选D撤去挡板前，挡板对B球的弹力大小为2mgsinθ，因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，题图甲中A球所受合力为0，加速度为0，B球所受合力为2mgsinθ，加速度为2gsinθ；题图乙中杆的弹力突变为0，A、B两球所受合力均为mgsinθ，加速度均为gsinθ，可知只有D对．考点三动力学的两类基本问题——师生共研|记要点|1．解决动力学两类基本问题的思路2．动力学两类基本问题的解题步骤|析典例|【例】(2019届河南三门峡期末)如图所示为四旋翼无人机，它是一种能够垂直起降的小型遥控飞行器，目前得到越来越广泛的应用．若一架质量m＝2kg的无人机，其动力系统所能提供的最大升力F＝36N，运动过程中所受空气阻力大小恒为f＝4N，g取10m/s2.(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＝5s时离地面的高度h；(2)当无人机悬停在距离地面高度H＝100m处，由于动力设备故障，无人机突然失去升力而坠落．求无人机坠落地面时的速度v；(3)在第(2)问条件下，在无人机坠落过程中，在遥控设备的干预下，动力设备重新启动提供向上最大升力．为保证安全着地，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t1.[解析](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由h＝12at2解得h＝75m.(2)设无人机坠落过程中加速度为a1，由牛顿第二定律，有mg－f＝ma1由v2＝2a1H解得v＝40m/s.(3)设飞行器恢复升力后向下减速时加速度为a2，由牛顿第二定律，有F－mg＋f＝ma2设飞行器恢复升力时速度为vm，则有vm22a1＋vm22a2＝H由vm＝a1t1解得t1＝553s.[答案](1)75m(2)40m/s(3)553s|反思总结|解决两类动力学问题的两个关键点(1)把握“两个分析”“一个桥梁”(2)不同过程中的联系．如第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度，若过程较为复杂，可画位置示意图确定位移之间的联系．|练高分|1．(多选)如图所示，质量为m＝1kg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10m/s时，给物体施加一个与速度方向相反的大小为F＝2N的恒力，在此恒力作用下(g取10m/s2)()A.物体经10s速度减为零B．物体经2s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解析：选BC物体受到向右的滑动摩擦力Ff＝μFN＝μG＝3N，根据牛顿第二定律得a＝F＋Ffm＝2＋31m/s2＝5m/s2，方向向右，物体减速到零所需的时间t＝v0a＝105s＝2s，B正确，A错误；减速到零后，恒力FFf，物体将保持静止，不再运动，C正确，D错误．2.(2018届沧州一中月考)将一质量为m的小球靠近墙面竖直向上抛出，图甲是向上运动小球的频闪照片，图乙是下降时的频闪照片，O是运动过程中的最高点，甲、乙两次闪光频率相同，重力加速度为g，假设小球所受的阻力大小不变，则可估算小球受到的阻力大小约为()A．mgB．13mgC.12mgD.110mg解析：选C设每块砖的厚度是d，向上运动时：9d－3d＝a1T2向下运动时：3d－d＝a2T2解得a1a2＝31根据牛顿第二定律，向上运动时：mg＋f＝ma1向下运动时：mg－f＝ma2解得f＝12mg，C正确．3.一质量为m＝2kg的滑块能在倾角为θ＝30°的足够长的斜面上以a＝2.5m/s2匀加速下滑．如图所示，若用一水平向右恒力F作用于滑块，使之由静止开始在t＝2s内能沿斜面运动位移x＝4m．求：(g取10m/s2)(1)滑块和斜面之间的动摩擦因数μ；(2)恒力F的大小．解析：(1)根据牛顿第二定律可得mgsin30°－μmgcos30°＝ma解得μ＝36.(2)使滑块沿斜面做匀加速直线运动，有加速度向上和向下两种可能．由x＝12a1t2，得a