《（浙江选考）2020版高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 第2讲 牛顿第二定律 两类动力学问题学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《（浙江选考）2020版高考物理一轮复习 第3章 牛顿运动定律 第2讲 牛顿第二定律 两类动力学问题学案（19页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2讲牛顿第二定律两类动力学问题知识排查牛顿第二定律1.内容物体加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比。加速度的方向与作用力方向相同。2.表达式：Fma。3.适用范围(1)只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考系)。(2)只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。单位制1.单位制由基本单位和导出单位一起组成了单位制。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.导出单位由基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。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
2、求物体的运动情况。第二类：已知运动情况求物体的受力情况。2.解决两类基本问题的方法以加速度为“桥梁”，由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解，具体逻辑关系如下小题速练1.思考判断(1)牛顿第一定律是牛顿第二定律的特殊情形()(2)对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力，当力刚作用瞬间，物体立即获得加速度()(3)Fma是矢量式，a的方向与F的方向相同，与速度方向无关()(4)物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系()(5)物体所受合外力减小，加速度一定减小，速度也一定减小()答案(1)(2)(3)(4)(5)2.下列哪些物理量的单位是基本单位()A.力的单位N
3、B.压强的单位PaC.长度的单位m D.加速度的单位m/s2答案C3.(多选)人教版必修1P86例2改编如图1所示，截面为直角三角形的木块置于粗糙的水平地面上，其倾角30，斜面长为7 m。现木块上有一质量为m1.0 kg 的滑块从斜面顶端下滑，测得滑块在0.40 s内速度增加了1.4 m/s，且知滑块滑行过程中木块处于静止状态，重力加速度g取10 m/s2，则()图1A.滑块滑行过程中受到的摩擦力大小为1.2 NB.滑块滑行过程中受到的摩擦力大小为1.5 NC.滑块滑到木块底部时的速度大小为5 m/sD.滑块滑到木块底部时的速度大小为7 m/s解析由题意可知，滑块滑行的加速度a m/s23.5
4、 m/s2。对滑块受力分析，如图所示，根据牛顿第二定律得mgsin Ffma，解得Ff1.5 N，A错误，B正确；根据v22ax得v m/s7 m/s，C错误，D正确。答案BD牛顿第二定律的理解和应用1.牛顿第二定律的性质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是加速度的定义式，a与v、v无直接关系；a是加速度的决定式。1.下列关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是()A.物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大B.物体的速度为0，则加速度为0，所受的合外力也为0
5、C.物体的速度为0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D.物体的速度很大，但加速度可能为0，所受的合外力也可能很大解析物体的速度大小和加速度大小没有必然联系，一个很大，另一个可以很小，甚至为0，物体所受合外力的大小决定加速度的大小，同一物体所受合外力越大，加速度一定也越大，故选项C正确。答案C2.如图2所示，一木块在光滑水平面上受一个恒力F作用而运动，前方固定一个轻质弹簧，当木块接触弹簧后，下列判断正确的是()图2A.木块将立即做匀减速直线运动B.木块将立即做变减速直线运动C.在弹簧弹力大小等于恒力F时，木块的速度最大D.在弹簧压缩量最大时，木块的加速度为零答案C3.如图3，在匀强电场中
6、，悬线一端固定于地面，另一端拉住一个带电小球，使之处于静止状态。忽略空气阻力，当悬线断裂后，小球将做()图3A.曲线运动B.匀速直线运动C.匀加速直线运动D.变加速直线运动解析在悬线断裂前，小球受重力、电场力和悬线拉力作用而处于平衡状态，故重力与电场力的合力与拉力等值反向。悬线断裂后，小球所受重力与电场力的合力大小、方向均不变，故小球将沿原来悬线拉力的反方向做匀加速直线运动，选项C正确。答案C牛顿第二定律的瞬时性两种模型【典例】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4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()图
7、4A.a1g，a2g B.a10，a22gC.a1g，a20 D.a12g，a20审题关键点两条轻绳连接剪断轻绳的瞬间解析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。答案A【拓展延伸1】把“轻绳”换成“轻弹簧”在【典例】中只将A、B间的轻绳换成轻质弹簧，其他不变，如图5所示，则【典例】选项中正确的是()图5解析剪断轻绳OA后，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。答案D【拓展延伸2】改变平衡状态的呈现方式把【拓展延伸1】的题图放置在倾角为30的光滑斜面上，如图6
8、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()图6A.aA0aBg B.aAgaB0C.aAgaBg D.aA0aBg解析细线被烧断的瞬间，小球B的受力情况不变，加速度为0。烧断前，分析整体受力可知线的拉力为T2mgsin ，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。答案B1.求解瞬时加速度的一般思路2.加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个积累的过程，不会发生突变。1.如图7所示，质量为m的小球用水平轻弹簧系住，并用倾角为30的光滑木板AB托住，小球恰好处于静止状态。当木
9、板AB突然向下撤离的瞬间，小球的加速度大小为()图7A.0 B.g C.g D.g解析平衡时，小球受到三个力：重力mg、木板AB的支持力N和弹簧拉力T，受力情况如图所示。突然撤离木板时，N突然消失而其他力不变，因此T与重力mg的合力Fmg，产生的加速度ag，B正确。答案B2.如图8所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a1、a2。重力加速度大小为g。则有()图8A.a1g，a2g B.a10，a2gC.a10，a2g D.a1g，a2g解
10、析在抽出木板的瞬间，弹簧对1的支持力和对2的压力并未改变。1物体受重力和支持力，mgF，a10。2物体受重力和压力，根据牛顿第二定律a2g。故选项C正确。答案C3.如图9所示，两小球悬挂在天花板上，a、b两小球用细线连接，上面是一轻质弹簧，a、b两球的质量分别为m和2m，在细线烧断瞬间，a、b两球的加速度为(取向下为正方向)()图9A.0，g B.g，gC.2g，g D.2g，0解析在细线烧断之前，a、b可看成一个整体，由二力平衡知，弹簧弹力等于整体重力，故向上大小为3mg。当细线烧断瞬间，弹簧的形变量不变，故弹力不变，故a受向上3mg的弹力和向下mg的重力，故加速度aa2g，方向向上。对b而
11、言，细线烧断后只受重力作用，故加速度abg，方向向下。如以向下方向为正，有aa2g，abg。故选项C正确。答案C动力学的两类基本问题1.解决动力学两类问题的两个关键点2.解决动力学基本问题的处理方法(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”。【典例1】(20184月浙江选考)可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏。如图10所示，有一企鹅在倾角为37的倾斜冰面上，先以加速度a0.5 m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”，t8 s时，突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行，最后退滑到出发点，完成一次游戏
12、(企鹅在滑动过程中姿势保持不变)。若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数0.25，已知sin 370.6，cos 370.8，g10 m/s2。求：图10(1)企鹅向上“奔跑”的位移大小；(2)企鹅在冰面滑动的加速度大小；(3)企鹅退滑到出发点时的速度大小。(计算结果可用根式表示)解析(1)在企鹅向上“奔跑”过程中有xat2，解得x16 m。(2)在企鹅卧倒以后将进行两个过程的运动，第一个过程是从卧倒到最高点，第二个过程是从最高点滑到出发点，两次过程根据牛顿第二定律分别有mgsin 37mgcos 37ma1mgsin 37mgcos 37ma2解得a18 m/s2，a24 m/s2。(3)企鹅从卧倒
13、滑到最高点的过程中，做匀减速直线运动，设时间为t，位移为xt，xa1t2，解得x1 m。企鹅从最高点滑到出发点的过程中，设末速度为vt，初速度为0，则有v022a2(xx)解得vt2 m/s。答案(1)16 m(2)8 m/s24 m/s2(3)2 m/s两类动力学问题的解题步骤【典例2】如图11所示，倾角为30的光滑斜面与粗糙的水平面平滑连接。现将一滑块(可视为质点)从斜面上的A点由静止释放，最终停在水平面上的C点。已知A点距水平面的高度h0.8 m，B点距C点的距离L2.0 m。(滑块经过B点时没有能量损失，取g10 m/s2)求：图11(1)滑块在运动过程中的最大速度；(2)滑块与水平面
14、间的动摩擦因数；(3)滑块从A点释放后，经过时间t1.0 s时速度的大小。解析(1)滑块先在斜面上做匀加速运动，然后在水平面上做匀减速运动，故滑块运动到B点时速度最大，设为vmax，设滑块在斜面上运动的加速度大小为a1，则mgsin 30ma1v2a1解得vmax4 m/s。(2)设滑块在水平面上运动的加速度大小为a2则mgma20v2a2L解得0.4。(3)设滑块在斜面上运动的时间为t1，vmaxa1t1，得t10.8 s，由于tt1，故滑块已经经过B点，做匀减速运动的时间为tt10.2 s，设t1.0 s时速度大小为v，则vvmaxa2(tt1)解得v3.2 m/s。答案(1)4 m/s(2)0.4(3)3.2 m/s多过程问题的处理方法(1)将复杂物理过程分解为几个子过程。(2)分析每一个子过程中物体受力情况、运动情况、约束条件。(3)注意子过程之间的联系，可以从时间、位移、速度等方面寻找。(4)注意画好受力分析图和运动示意图。1.(20164月浙江选考)如图12是上海中心大厦，小明乘坐大厦快速电梯，从
