高考物理 专题3 牛顿运动定律 第2讲 牛顿第二定律、两类动力学问题

第第2讲牛顿第二定律、两类动力学问题讲牛顿第二定律、两类动力学问题【考纲解读【考纲解读】1.理解牛顿第二定律的内容、表达式及性质；理解牛顿第二定律的内容、表达式及性质；2.应用牛应用牛顿第二定律解决瞬时问题和两类动力学问题顿第二定律解决瞬时问题和两类动力学问题 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_，方向跟作用力的方向_ 2表达式：Fma. 3适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面_或_的参考系 (2)牛顿第二定律只适用于_物体(相对于分子、原子等)、_运动(远小于光速)的情况考点O讲堂梳理自查正比正比反比反比相同相同静止静止匀速直线运动匀速直线运动宏观宏观低速低速 二、两类动力学问题 1已知物体的受力情况，求物体的_ 2已知物体的运动情况，求物体的_ 温馨提示：利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结合，寻找加速度和未知量的关系，是解决这类问题的思考方向运动情况运动情况受力情况受力情况三、力学单位制1单位制：由_单位和_单位一起组成了单位制2中学阶段国际单位制中的基本物理量和基本单位基本基本导出导出物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米质量m千克时间t秒电流I安(培)A热力学温度T开尔文K物质的量n摩尔molmkgs 3导出单位：由基本物理量根据_推导出来的其他物理量的单位物理关系物理关系 1对力学单位制的考查在国际单位制(简称SI)中，力学和电学的基本单位有：m(米)，kg(千克)，s(秒)，A(安培)导出单位V(伏特)用上述基本单位可表示为() Am2kgs4A1Bm2kgs3A1 Cm2kgs2A1Dm2kgs1A1 【答案】B 【答案】AD 1牛顿第二定律的五个特性考点1牛顿第二定律 2只要合力不为零，不管速度是大是小或是零，物体都有加速度；只有合力为零时，加速度才为零 3牛顿第二定律瞬时性的两种模型练1在光滑水平面上有一质量为1 kg的物体，它的左端与一劲度系数为800 N/m的轻弹簧相连，右端连接一细线物体静止时细线与竖直方向成37角，此时物体与水平面刚好接触但无作用力，弹簧处于水平状态，如图所示，已知sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2，则下列判断正确的是()A在剪断细线的瞬间，物体的加速度大小为7.5 m/s2B在剪断弹簧的瞬间，物体所受合外力为15 NC在剪断细线的瞬间，物体所受合外力为零D在剪断弹簧的瞬间，物体的加速度大小为7.5 m/s2【答案】A 1利用牛顿第二定律求瞬时加速度时，关键是分析此时物体的受力情况，同时注意细绳和弹性极好的橡皮绳的区别 2分解力而不分解加速度：分解力而不分解加速度时，通常以加速度a的方向为x轴的正方向，建立直角坐标系，将物体所受的各个力分解在x轴和y轴上，分别求得x轴和y轴上的合力Fx和Fy.根据力的独立作用原理，有Fxma，Fy0. 3分解加速度而不分解力：分解加速度a为ax和ay，根据牛顿第二定律得Fxmax，Fymay再求解这种方法一般是在以某个力的方向为x轴正方向时，其他的力都落在或大多数力落在两个坐标轴上而不需再分解的情况下应用 1解决两类基本问题的方法考点2两类动力学问题 2两类动力学问题的解题步骤思路剖析：(1)F作用时，物块受力情况如何？(2)撤去F后，物块受力情况如何？加速度大小、方向如何？(3)撤去F前后两段运动的关联是哪个物理量？【答案】(1)2.0 N(2)1.0 m/s2(3)0.10 m【解析】(1)F作用时，物体受力如图甲所示Ffmgcos 372.0 N.(2)设加速度为a1，根据牛顿第二定律有FFfmgsin 37ma1解得a11.0 m/s2.甲甲 乙乙 练2倾角37，质量M5 kg的粗糙斜面位于水平地面上，质量m2 kg的木块置于斜面顶端，从静止开始匀加速下滑，经t2 s到达底端，运动路程L4 m，在此过程中斜面保持静止(sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2)，求： (1)地面对斜面的摩擦力大小与方向； (2)地面对斜面的支持力大小 【答案】(1)3.2 N方向向左(2)67.6 N 1常见的动力学图：vt图象，at图象，Ft图象，Fa图象等 2图象问题的类型 (1)已知物体受到的力随时间变化的图线，要求分析物体的运动情况 (2)已知物体的速度、加速度随时间变化的图线，要求分析物体的受力情况 (3)由已知条件确定某物理量的变化图象微课堂动力学图象问题 3解题策略 (1)问题实质是力与运动的关系，解题的关键在于弄清图象斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义 (2)应用物理规律列出与图象对应的函数方程式，进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断 审题突破：(1)0.5时，物体做什么运动？(2)0时，斜面变为什么面？根据上述两个特殊情况分别求解哪个物理量？ 【答案】(1)8 m/s(2)能滑回斜面底端 【解析】(1)当90时，物块做竖直上抛运动，末速度为0，由题图得上升最大高度为h3.2 m 由v2gh，得v08 m/s. (2)当0时，物块相当于在水平面上做匀减速直线运动，末速度为0 由题图得水平最大位移为x6.4 m 由运动学公式有v2ax 由牛顿第二定律有mgma，得0.5. (3)设题图中P点对应的斜面倾角值为，物块在斜面上做匀减速运动，末速度为0 由图得物块沿斜面运动的最大位移为x3.2 m 由运动学公式有v2ax 由牛顿第二定律有mgsin mgcos ma 得10sin 5cos 10，得37 因为mgsin 6mmgcos 4m，所以能滑回斜面底端练3(2017届甘肃会宁检测)如图，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等现给木块施加一随时间t增大的水平力Fkt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2，下列反映a1和a2变化的图线中正确的是()【答案】A 数形结合解决动力学问题 1物理公式与物理图象的结合是一种重要题型对于已知图象求解相关物理量的问题，往往是结合物理过程从分析图象的横、纵坐标轴所对应的物理量的函数入手，分析图线的斜率、截距所代表的物理意义得出所求结果 2解决这类问题的核心是分析图象，尤其应特别关注vt图象的斜率(即加速度)和力的图线与运动的对应关系模拟精选组合专练 【答案】BCD 【解析】隔离B木块分析，由平衡条件可得F弹mgsin mgcos ，剪断细线瞬间弹簧弹力不变，选项A错误、B正确；对物块B由牛顿第二运动定律有 F弹(mgsin mgcos )maB，解得aB0，对于物块A有F弹mgcos mgsin maA，解得aA2(gsin gcos )选项C、D正确 热点题组二 两类动力学问题 2(多选)(2017届辽宁沈阳检测)如图所示，两个倾角相同的滑杆上分别套有A，B两个圆环，两个圆环上分别用细线悬吊两个物体C，D，当它们都沿滑杆向下滑动时A的悬线与杆垂直，B的悬线竖直向下下列说法正确的是() AA环与滑竿之间没有摩擦力 BB环与滑竿之间没有摩擦力 CA环做的是匀加速直线运动 DB环做的是匀加速直线运动 【答案】AC【解析】假设A环与杆间的摩擦力为f，对A环受力分析如图甲，根据牛顿第二定律，有mAgsin fmAa，对C有mCgsin mCa，解得agsin ，f0，即A环与滑杆无摩擦力，做匀加速运动，故A、C两项正确；对D球受力分析，受重力和拉力，由于做直线运动，故合力为零，物体做匀速运动，否则合力与速度不在一条直线上，将做曲线运动再对B求受力分析，如图乙，受重力、拉力、支持力，由于做匀速运动，合力为零，故必有沿杆向上的摩擦力故B、D两项均错误 【答案】BC 【解析】物体受重力、支持力及摩擦力的作用而做匀加速直线运动，mgsin mgcos ma，故增大质量时，加速度不变，但水平方向整体受到的合力变大对整体分析可知，斜劈受地面摩擦力变大，故A错误，B正确；竖直向下增大压力F时，则有(mgF)sin (mgF)cos ma，故施加压力时，加速度变大，水平方向合力增大，故地面摩擦力增大，故C项正确；平行斜面施加一推力F时，压力不变，摩擦力不变，由牛顿第二定律可知，Fmgsin mgcos ma；故加速度增大，但由于没有改变滑块与斜面间的作用力，故地面对斜劈摩擦力不变，故D项错误热点题组三动力学图象4(多选)(2017届河南名校联考)如图甲所示，在倾角为37的粗糙且足够长的斜面底端，一质量m2 kg可视为质点的滑块压缩一轻弹簧并锁定，滑块与弹簧不相连t0 s时解除锁定，计算机通过传感器描绘出滑块的速度时间图象如图乙所示，其中Ob段为曲线，bc段为直线，sin 370.6，cos 370.8.g取10 m/s2，则下列说法正确的是() 甲乙甲乙 A在0.15 s末滑块的加速度大小为8 m/s2 B滑块在0.10.2 s时间间隔内沿斜面向下运动 C滑块与斜面间的动摩擦因数0.25 D在滑块与弹簧脱离之前，滑块一直在做加速运动 【答案】AC 【解析】在vt图象中，斜率代表加速度，斜率为a8 m/s2，的加速度大小为8 m/s2，故A项正确；由vt图象可知，沿斜面向上为正方向，滑块在0.10.2 s时间间隔内速度为正，故物块还是沿斜面向上运动，故B项错误；滑块在0.10.2 s内，由牛顿第二定律可知mgsin 37mgcos 37ma，0.25，故C项正确；在00.1 s过程中为物体和弹簧接触的过程，由图象可知，滑块先做加速后做减速运动，故D项错误