《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 3 第三章 牛頓運動定律 2 第2節(jié) 牛頓第二定律 兩類動力學(xué)問題教學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 3 第三章 牛頓運動定律 2 第2節(jié) 牛頓第二定律 兩類動力學(xué)問題教學(xué)案（16頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、第2節(jié)牛頓第二定律兩類動力學(xué)問題【基礎(chǔ)梳理】提示：作用力質(zhì)量作用力Fma慣性宏觀低速受力情況運動情況基本單位導(dǎo)出單位質(zhì)量時間長度基本量【自我診斷】 判一判(1)牛頓第二定律表達式Fma在任何情況下都適用()(2)物體所受合外力大，其加速度一定大()(3)對靜止在光滑水平面上的物體施加一個水平力，當力剛作用瞬間，物體立即獲得加速度()(4)物體由于做加速運動，所以才受合外力作用()(5)Fma是矢量式，a的方向與F的方向相同，與速度方向無關(guān)()(6)物體所受合外力減小，加速度一定減小，而速度不一定減小()(7)物理公式不僅確定了物理量之間的數(shù)量關(guān)系，同時也確定了物理量間的單位關(guān)系()答案：(1)
2、(2)(3)(4)(5)(6)(7) 做一做(20201月浙江選考)以下物理量為矢量，且單位是國際單位制基本單位的是()A電流、AB位移、mC功、J D磁感應(yīng)強度、T答案：B牛頓第二定律的基本應(yīng)用【知識提煉】1求解思路：求解物體在某一時刻的瞬時加速度，關(guān)鍵是明確該時刻物體的受力情況或運動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度2牛頓第二定律瞬時性的“兩類”模型(1)剛性繩(輕桿或接觸面)不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，其彈力立即消失，不需要形變恢復(fù)時間(2)彈簧(或橡皮繩)兩端同時連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩)，特點是形變量大，其形變恢復(fù)需要較長時間，在瞬時性問題中，其
3、彈力的大小往往可以看成保持不變3在求解瞬時加速度時應(yīng)注意的問題(1)物體的受力情況和運動情況是時刻對應(yīng)的，當外界因素發(fā)生變化時，需要重新進行受力分析和運動分析(2)加速度可以隨著力的突變而突變，而速度的變化需要一個積累的過程，不會發(fā)生突變【典題例析】(2020余姚質(zhì)檢)如圖所示，物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接，物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連，物塊1、3質(zhì)量為m，物塊2、4質(zhì)量為M，兩個系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài)現(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4.重力加速度大小為g，則有()Aa1a2a3a40Ba1a2a3a4
4、gCa1a2g，a30，a4gDa1g，a2g，a30，a4g解析在抽出木板的瞬時，物塊1、2與剛性輕桿接觸處的形變立即消失，受到的合力均等于各自重力，所以由牛頓第二定律知a1a2g；而物塊3、4間的輕彈簧的形變還來不及改變，此時彈簧對物塊3向上的彈力大小和對物塊4向下的彈力大小仍為mg，因此物塊3滿足mgF，a30；由牛頓第二定律得物塊4滿足a4g，所以C正確答案C【題組過關(guān)】 考向1力與運動的關(guān)系1.(多選)如圖所示，一木塊在光滑水平面上受一恒力F作用，前方固定一足夠長的彈簧，則當木塊接觸彈簧后()A木塊立即做減速運動B木塊在一段時間內(nèi)速度仍可增大C當F等于彈簧彈力時，木塊速度最大D彈簧壓
5、縮量最大時，木塊加速度為零解析：選BC.木塊接觸彈簧后向右運動，彈力逐漸增大，開始時恒力F大于彈簧彈力，合外力方向水平向右，與木塊速度方向相同，木塊速度不斷增大，A項錯誤，B項正確；當彈力增大到與恒力F相等時，合力為零，速度增大到最大值，C項正確；之后木塊由于慣性繼續(xù)向右運動，但合力方向與速度方向相反，木塊速度逐漸減小到零，此時，彈力大于恒力F，加速度大于零，D項錯誤 考向2牛頓運動定律的瞬時性2如圖甲所示，一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1、L2的兩根細線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)(1)現(xiàn)將線L2剪斷，求剪斷L2的瞬間物體的加速度(2)若將
6、圖甲中的細線L1換成長度相同(接m后)，質(zhì)量不計的輕彈簧，如圖乙所示，其他條件不變，求剪斷L2的瞬間物體的加速度解析：(1)細線L2被剪斷的瞬間，因細線L2對物體的彈力突然消失，而引起L1上的張力發(fā)生突變，使物體的受力情況改變，瞬時加速度垂直L1斜向下方，大小為agsin .(2)當細線L2被剪斷時，細線L2對物體的彈力突然消失，而彈簧的形變還來不及變化(變化要有一個過程，不能突變)，因而彈簧的彈力不變，它與重力的合力與細線L2對物體的彈力是一對平衡力，等大反向，所以細線L2被剪斷的瞬間，物體加速度的大小為agtan ，方向水平向右答案：(1)gsin ，方向垂直于L1斜向下方(2)gtan
7、，方向水平向右瞬時問題的處理(1)兩種模型：加速度與合外力具有瞬時對應(yīng)關(guān)系，二者總是同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失，具體可簡化為以下兩種模型：(2)求解瞬時加速度的一般思路 動力學(xué)的兩類基本問題【知識提煉】1解決兩類動力學(xué)問題的關(guān)鍵(1)兩類分析物體的受力分析和物體的運動過程分析(2)一個“橋梁”物體運動的加速度是聯(lián)系運動和力的橋梁2解決動力學(xué)問題時的處理方法(1)合成法：在物體受力個數(shù)較少(2個或3個)時，一般采用“合成法”(2)正交分解法：若物體的受力個數(shù)較多(3個或3個以上)，則采用“正交分解法”【典題例析】(20194月浙江選考)小明以初速度v010 m/s豎直向上拋出一個質(zhì)量m0.1
8、kg的小皮球，最后在拋出點接住假設(shè)小皮球在空氣中所受阻力大小為重力的0.1.求小皮球(1)上升的最大高度；(2)從拋出到接住的過程中重力和空氣阻力所做的功；(3)上升和下降的時間解析(1)在上升過程中，有mgFfma1解得a111 m/s2上升的高度h m.(2)重力做的功WG0空氣阻力做的功WfFf2h J.(3)上升的時間t1 s在下降過程中，有mgFfma2解得a29 m/s2又ha2t解得t2 s.答案(1) m(2)0 J(3) s s【題組過關(guān)】 考向1已知受力求運動1(2020余姚月考)某市規(guī)劃建設(shè)一新機場，請你幫助設(shè)計飛機跑道飛機質(zhì)量為5104 kg，假設(shè)飛機在加速滑行過程中牽
9、引力恒為F8104 N，受到的阻力恒為Ff2104 N，起飛速度v80 m/s.(1)從開始滑行到起飛的過程中飛機的位移是多大？(2)如果飛機在達到起飛速度的瞬間因故需要停止起飛，立即采取制動措施后能以4 m/s2的加速度減速，為確保飛機不滑出跑道，則跑道的長度至少多長？解析：(1)飛機從靜止開始做勻加速運動到離開地面升空過程中滑行的距離為x1，根據(jù)牛頓第二定律得：a1 m/s21.2 m/s2x1 m m.(2)飛機勻減速直線運動的位移x2，x2 m800 m所以跑道的長度至少應(yīng)為xx1x2 m800 m3 467 m.答案：見解析 考向2已知運動求力2(20201月浙江選考)(9分)一個無
10、風(fēng)晴朗的冬日，小明乘坐游戲滑雪車從靜止開始沿斜直雪道下滑，滑行54 m后進入水平雪道，繼續(xù)滑行40.5 m后減速到零已知小明和滑雪車的總質(zhì)量為60 kg，整個滑行過程用時10.5 s，斜直雪道傾角為37(sin 370.6)求小明和滑雪車(1)滑行過程中的最大速度vm的大??；(2)在斜直雪道上滑行的時間t1；(3)在斜直雪道上受到的平均阻力Ff的大小解析：(1)vm18 m/s.(2)x1t1t16 s.(3)a3 m/s2由牛頓第二運動定律mgsin 37Ffma得Ff180 N.答案：見解析 考向3等時圓模型3.(2020杭州調(diào)研)如圖所示，AB和CD為兩條光滑斜槽，它們各自的兩個端點均分
11、別位于半徑為R和r的兩個相切的圓上，且斜槽都通過切點P.設(shè)有一重物先后沿兩個斜槽，從靜止出發(fā)，由A滑到B和由C滑到D，所用的時間分別為t1和t2，則t1與t2之比為()A21 B11 C.1 D1解析：選B.設(shè)光滑斜槽軌道與水平面的夾角為，則物體下滑時的加速度為agsin ，由幾何關(guān)系，斜槽軌道的長度s2(Rr)sin ，由運動學(xué)公式sat2，得t2，即所用時間t與傾角無關(guān)，所以t1t2，B項正確1解答兩類動力學(xué)問題的基本程序(1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點(2)根據(jù)問題的要求和計算方法，確定研究對象，進行分析，并畫出示意圖(3)應(yīng)用牛頓運動定律和運動學(xué)公式求解(4)解答過程中一
12、定要明確各階段的加速度，以加速度為紐帶求解相應(yīng)問題2等時圓模型(1)質(zhì)點從豎直圓環(huán)上沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到環(huán)的最低點所用時間相等，如圖甲所示(2)質(zhì)點從豎直圓環(huán)上最高點沿不同的光滑弦由靜止開始滑到下端所用時間相等，如圖乙所示(3)兩個豎直圓環(huán)相切且兩環(huán)的豎直直徑均過切點，質(zhì)點沿不同的光滑弦上端由靜止開始滑到下端所用時間相等，如圖丙所示 動力學(xué)圖象問題的應(yīng)用【知識提煉】1常見的圖象有：vt圖象，at圖象，F(xiàn)t圖象，F(xiàn)x 圖象，F(xiàn)a圖象等2圖象間的聯(lián)系：加速度是聯(lián)系vt圖象與Ft圖象的橋梁3圖象的應(yīng)用(1)已知物體在一運動過程中所受的某個力隨時間變化的圖象，要求分析物體的運動情況(2)已
13、知物體在一運動過程中速度、加速度隨時間變化的圖象，要求分析物體的受力情況(3)通過圖象對物體的受力與運動情況進行分析4解題策略(1)問題的實質(zhì)是力與運動的關(guān)系，解題的關(guān)鍵在于弄清圖象斜率、截距、交點、拐點、面積的物理意義(2)應(yīng)用物理規(guī)律列出與圖象對應(yīng)的函數(shù)方程式，進而明確“圖象與公式”“圖象與物體”間的關(guān)系，以便對有關(guān)物理問題作出準確判斷【典題例析】(2020舟山質(zhì)檢)一物體放在水平地面上，如圖甲所示，已知物體所受水平拉力F隨時間t的變化情況如圖乙所示，物體相應(yīng)的速度v隨時間t的變化關(guān)系如圖丙所示：則()A滑動摩擦力為3 NB全過程克服摩擦力做功30 JC動摩擦因數(shù)為0.2D物體的質(zhì)量為1.
14、5 kg解析由圖象可知：68 s內(nèi)物體勻速，則滑動摩擦力Ff2 N，A錯誤；物體全過程位移為vt圖象與t軸圍成面積x3 m15 m，全過程摩擦力做功 WfFfx30 J，B正確；根據(jù)810 s內(nèi)物體勻減速加速度a1.5 m/s2，可知0.15，C錯誤；根據(jù)26 s內(nèi)物體勻加速，a1m/s2，由F1Ffma1，可求得m kg，D錯誤答案B【題組過關(guān)】 考向1根據(jù)圖象分析物體的運動情況1(2020湖州質(zhì)檢)如圖甲所示，質(zhì)量m1 kg的物塊在平行斜面向上的拉力F作用下從靜止開始沿斜面向上運動，t0.5 s時撤去拉力，利用速度傳感器得到其速度隨時間的變化關(guān)系圖象(vt圖象)如圖乙所示，g取10 m/s
15、2，求：(1)2 s內(nèi)物塊的位移大小x和通過的路程L；(2)沿斜面向上運動兩個階段加速度大小a1、a2和拉力大小F.解析：(1)物塊上升的位移：x121 m1 m物塊下滑的距離：x211 m0.5 m位移xx1x21 m0.5 m0.5 m路程Lx1x21 m0.5 m1.5 m.(2)由題圖乙知，各階段加速度的大小a1 m/s24 m/s2a2 m/s24 m/s2設(shè)斜面傾角為，斜面對物塊的摩擦力為Ff，根據(jù)牛頓第二定律00.5 s內(nèi)FFfmgsin ma1051 s內(nèi)Ffmgsin ma2聯(lián)立解得：F8 N.答案：(1)0.5 m1.5 m(2)4 m/s24 m/s28 N 考向2根據(jù)已
16、知條件確定物理量的變化圖象2.如圖所示，滑雪愛好者從靜止沿山坡勻加速滑下，在水平雪面上勻減速滑行一段距離停止，沿山坡下滑的距離比在水平雪面上滑行的距離大，斜面與水平雪面平滑連接下列圖中x、v、a、F分別表示滑雪愛好者位移大小、速度大小、加速度大小以及合力大小，其中正確的是()解析：選B.滑雪愛好者在斜面上做勻加速直線運動，在水平雪面上做勻減速直線運動，而不是勻速直線運動，故A錯誤；對于勻加速直線運動有：v22a1x1，對于勻減速直線運動有：v22a2x2，因為x1x2，所以a1gtan 時，網(wǎng)球才向上運動，由于gsin t1，故滑塊已經(jīng)經(jīng)過B點，做勻減速運動的時間為tt10.2 s，設(shè)t1.0
17、 s時速度大小為v，則vvmaxa2(tt1)解得：v3.2 m/s.答案：(1)4 m/s(2)0.4(3)3.2 m/s13.(20184月浙江選考)可愛的企鵝喜歡在冰面上玩游戲如圖所示，有一企鵝在傾角為37的傾斜冰面上，先以加速度a0.5 m/s2從冰面底部由靜止開始沿直線向上“奔跑”，t8 s時，突然臥倒以肚皮貼著冰面向前滑行，最后退滑到出發(fā)點，完成一次游戲(企鵝在滑動過程中姿勢保持不變)若企鵝肚皮與冰面間的動摩擦因數(shù)0.25，已知sin 370.6，cos 370.8.求：(1)企鵝向上“奔跑”的位移大?。?2)企鵝在冰面滑動的加速度大??；(3)企鵝退滑到出發(fā)點時的速度大小(計算結(jié)果
18、可用根式表示)解析：(1)在企鵝向上奔跑過程中：xat2，解得：x16 m.(2)在企鵝臥倒以后將進行兩個過程的運動，第一個過程是從臥倒到最高點，第二個過程是從最高點滑到最低點，兩次過程由牛頓第二定律分別有：mgsin 37mgcos 37ma1，mgsin 37mgcos 37ma2，解得：a18 m/s2，a24 m/s2.(3)企鵝臥倒滑到最高點的過程中，做勻減速直線運動，設(shè)時間為t，位移為x；t，xa1t2，解得：x1 m企鵝從最高點滑到出發(fā)點的過程中，設(shè)末速度為vt，初速度為0，則有：v022a2(xx)，解得：vt2 m/s.答案：(1)16 m(2)8 m/s24 m/s2(3)2 m/s16
（浙江選考）2021版新高考物理一輪復(fù)習(xí) 3 第三章 牛頓運動定律 2 第2節(jié) 牛頓第二定律 兩類動力學(xué)問題教學(xué)案
