高考总复习物理随堂课件与课后习题第三章牛顿运动定律第2节牛顿第二定律的应用.pptx

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1、高高 考考 总总 复复 习习 优优 化化 设设 计计GAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JIGAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JI第第2 2节牛顿第二定律的应用节牛顿第二定律的应用第三章第三章2023内容索引0102强基础强基础 增分策略增分策略增素能增素能 精准突破精准突破强基础强基础 增分策略增分策略一、单位制一、单位制1.单位制:由和导出单位组成。2.基本单位:的单位。力学中的基本量有三个,它们分别是质量、时间、,它们的国际单位分别是、秒、米。3.导出单位:由基本量根据推导出来的其他物理量的单位。基本单位基本量长度千克物理关系4.国际

2、单位制中的七个基本物理量和基本单位既可以采用国际单位制中的单位,也可以采用其他单位制中的单位物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米m质量m千克kg时间t秒s电流I安培A热力学温度T开尔文K物质的量n摩尔mol发光强度IV坎德拉cd易错辨析(1)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。()(2)牛顿、千克、米、秒、安培均为国际单位制中的基本单位。()应用提升1.(2021山东日照模拟)橡皮筋在弹性限度内受到的拉力F与其伸长量x也遵循胡克定律,即F=kx,其k值与橡皮筋未受到拉力时的长度L及橡皮筋的横截面积S有关,理论与实践都表明k=,其中Y是一个只由材料决定

3、的常数。在国际单位制中,Y的单位是()A.NB.mC.N/mD.N/m2答案D二、动力学的两类基本问题二、动力学的两类基本问题1.两类动力学问题第一类:已知受力情况求物体的运动情况。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 求加速度以为“桥梁”,由运动学公式和牛顿第二定律列方程求解,具体逻辑关系如图所示:加速度易错辨析(3)F=ma是矢量式,a的方向与F的方向相同,与速度方向无关。()(4)物体受到外力作用不为零时,立即产生加速度。()(5)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。()应用提升2.(人教版教材必修第一册P100习题改编)一辆货车运载着光滑

4、的圆柱形空油桶。在车厢底,一层油桶平整排列,相互紧贴并被牢牢固定。上一层只有一只桶C,摆放在A、B之间,和货车一起保持静止,如图所示,当C与货车共同向左加速时()A.A对C的支持力变大B.B对C的支持力不变答案D解析对C进行受力分析,如图所示,由几何关系可知,B对C的支持力与竖直方向的夹角和A对C的支持力与竖直方向的夹角都为30;原来C处于静止状态,根据平衡条件可得FBsin30=FAsin30;设C的加速度为a,根据正交分解以及牛顿第二定律有FBsin30-FAsin30=ma,可见A对C的支持力变小,B对C的支持力变大,故A、B错误。当A对C的支持力为零时,根据牛顿第二定律可得mgtan3

5、0=ma,解得a=g,则C错误,D正确。3.(人教版教材必修第一册P99例题改编)一位滑雪者以2m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下,人与装备的总质量为75kg,山坡倾角为30,滑下的位移为60m时速度变为22m/s,g取10m/s2。求滑雪者对雪面的压力及滑雪者受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)。答案375N,方向垂直斜面向下75N,方向沿山坡向上解析以滑雪者为研究对象,建立如图所示的直角坐标系。滑雪者沿山坡向下做匀加速直线运动。根据牛顿第二定律,有y方向,FN-mgcos30=0 x方向,mgsin30-Ff=ma解得Ff=75N,FN=375N根据牛顿第三定律,滑雪者对雪面的压力大小等于雪面

6、对滑雪者的支持力大小,为375N,方向垂直斜面向下。滑雪者受到的阻力大小为75N,方向沿山坡向上。三、超重、失重三、超重、失重1.实重和视重(1)实重:物体实际所受的重力,与物体的运动状态。(2)视重:当物体挂在弹簧测力计下或放在水平台秤上时,弹簧测力计或台秤的示数称为视重。无关2.超重、失重和完全失重的比较由重力引起的现象将消失比较项超重失重完全失重现象视重实重视重实重视重等于0产生条件 物体的加速度物体的加速度 物体的加速度等于g运动状态上升或下降加速或上升以加速度g下降或上升原理方程F-mg=maF=mg-F=maF=mg-F=mgF=0大于小于向上向下加速减速下降减速加速减速mg+ma

7、mg-ma易错辨析(6)超重就是物体的重力变大了。()(7)物体完全失重时,加速度一定为重力加速度。()(8)根据物体处于超重或失重状态,可以判断物体运动的速度方向。()应用提升4.(多选)(人教版教材必修第一册P104习题改编)“蹦极”是一项非常刺激的户外休闲活动。某人身系弹性绳自高空P点自由下落,图中A点是弹性绳的原长位置,C是人所到达的最低点,B是人静止悬吊着时的平衡位置,人在从P点落下到最低点C的过程中()A.在PA段做自由落体运动,处于完全失重状态B.在AB段绳的拉力小于人的重力,处于失重状态C.在BC段绳的拉力小于人的重力,处于失重状态D.在C点,速度为零,加速度也为零答案AB解析

8、A点是弹性绳的原长位置,故A点之前人只受重力,做自由落体运动,处于完全失重状态,故A正确;B是人静止悬吊着时的平衡位置,在B点绳的拉力等于人的重力,所以在AB段绳的拉力小于人的重力,人向下做加速度减小的加速运动,处于失重状态;在BC段绳的拉力大于人的重力,人向下做加速度增加的减速运动,加速度向上,处于超重状态,故B正确,C错误;C是人所到达的最低点,C点速度为零,但绳的拉力大于人的重力,合力不为零,有向上的加速度,故D错误。增素能增素能 精准突破精准突破考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点一考点一动力学的两力学的两类基本基本问题名名师破破题1.解决动力学两类问题的两个关键点(1)把握“两个

9、分析”“一个桥梁”考点一考点一考点二考点二考点三考点三(2)找到不同过程之间的“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。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”。考点一考点一考点二考点二考点三考点三【典例突破】【典例突破】典例1.避险车道是避免恶性交通事故的重要设施,由制动坡床和防撞设施等组成,如图所示的竖直平面内,制动坡床视为与水平面夹角为的斜面。一辆长12m的载有货物的货车因刹车失灵从干道驶入

10、制动坡床,当车速为23m/s时,车尾位于制动坡床的底端,货物开始在车厢内向车头滑动,当货物在车厢内滑动了4m时,车头距制动坡床顶端38m,再过一段时间,货车停止。已知货车质量是货物质量的4倍,货物与车厢间的动摩擦因数为0.4,货车在制动坡床上运动受到的坡床阻力大小为货车和货物总重的0.44。货物与货车分别视为小滑块和平板,cos=1,sin=0.1,g取10m/s2。求:(1)货物在车厢内滑动时加速度的大小和方向;(2)制动坡床的长度。考点一考点一考点二考点二考点三考点三审题指导 关键词句获取信息当车速为23m/s时,车尾位于制动坡床的底端,货物开始在车厢内向车头滑动货物开始在车厢内向车头滑动

11、时,车和货物有相同的速度;此时货车恰好全部驶上坡床初始状态货物在车厢内滑动了4m时,车头距制动坡床顶端38m货物位移比货车位移大4m,坡长=车长+车位移+38m4倍,动摩擦因数为0.4,总重的0.44可确定货物和货车的受力情况思路突破(1)对货物受力分析,由牛顿第二定律可求货物的加速度。(2)对货车受力分析,由牛顿第二定律可求货车的加速度。(3)对货物和货车运动分析,由运动学公式可求各自位移。(4)根据题意确定二者位移联系,再结合题意求解坡长。考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案(1)5m/s2,方向沿制动坡床向下(2)98m解析(1)设货物的质量为m,货物在车厢内滑动过程中,货物与车厢间

12、的动摩擦因数为=0.4,受摩擦力大小为Ff,加速度大小为a1,则Ff+mgsin=ma1Ff=mgcos解得a1=5m/s2方向沿制动坡床向下。考点一考点一考点二考点二考点三考点三(2)设货车的质量为m0,车尾位于制动坡床底端时的车速为v=23m/s,货物在车厢内开始滑动到车头距制动坡床顶端s0=38m的过程中,用时为t,货物相对制动坡床的运动距离为s1,在车厢内滑动的距离为s=4m,货车的加速度大小为a2,货车相对制动坡床的运动距离为s2,货车受到制动坡床的阻力大小为F,F是货车和货物总重的0.44,货车长度为l0=12m,制动坡床的长度为l,则m0gsin+F-Ff=m0a2F=0.44(

13、m+m0)gm0=4ms1=vt-a1t2s2=vt-a2t2s=s1-s2l=l0+s0+s2解得l=98m。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考题点睛 考点考向点睛牛顿第二定律运动学公式方法:审清题意,分析运动过程、受力分析易错:求解时注意几何关系规律:正交分解列方程考点一考点一考点二考点二考点三考点三素养点拨 解答动力学两类基本问题的思维流程 考点一考点一考点二考点二考点三考点三【对点演练】【对点演练】1.(2021河北衡水武强中学月考)滑沙是能够放松和解压的新兴旅游项目,游客坐在一块板上沿沙山斜坡下滑,其过程可以简化为一物块沿倾角为的斜面下滑,如图所示。若物块所受阻力的大小与速度大小

14、的关系满足F阻=kv(k为定值),则()A.物块做匀加速直线运动B.如果斜面足够长,物块最后做匀速直线运动C.物块做加速度逐渐增大的加速运动D.物块初始时刻加速度最小考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案B解析根据牛顿第二定律,得mgsin-kv=ma,可知随速度增加,加速度减小,A、C错误;如果斜面足够长,当加速度减为0时,物块受力平衡,做匀速直线运动,B正确;由mgsin-kv=ma可知,初始时物块加速度最大,D错误。考点一考点一考点二考点二考点三考点三2.(2021山东枣庄一模)如图甲所示,质量相同,但表面粗糙程度不同的三个物块a、b、c放在三个完全相同的斜面体上,斜面体静置于同一粗糙

15、水平面上。物块a、b、c以相同初速度下滑,其v-t图线如图乙所示,物块下滑过程中斜面体始终保持静止,a、b、c与斜面之间的动摩擦因数分别为a、b、c,斜面体对地面的压力分别为FNa、FNb、FNc,斜面体对地面的摩擦力分别为Ffa、Ffb、Ffc。下列判断错误的是()甲乙A.abcB.FNaFNbamgcosb匀速下滑,mgsin=bmgcosc减速下滑,mgsincmgcos因此abc,A正确;对物块和斜面体组成的整体受力分析如图所示考点一考点一考点二考点二考点三考点三物块a加速下滑,Ffa=maacos,方向水平向左,(m+m)g-FNa=maasin物块b匀速下滑,Ffb=0,(m+m)

16、g-FNb=0物块c减速下滑,Ffc=maccos,方向水平向右,FNc-(m+m)g=macsin因此FNaFNbaB,则假设成立,随后两物体都做匀减速运动。考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点二考点二超重失重超重失重师生共研生共研1.对超重、失重的理解(1)不论是超重、失重还是完全失重,物体的重力都不变,只是“视重”改变。(2)物体是否处于超重或失重状态,不在于物体向上运动还是向下运动,而在于物体的加速度方向,只要其加速度在竖直方向上有分量,物体就会处于超重或失重状态。(3)当物体处于完全失重状态时,重力只有使物体产生a=g的加速度的效果,不再有其他

17、效果。考点一考点一考点二考点二考点三考点三2.判断超重和失重的方法 从受力的角度判断当物体所受向上的拉力(或支持力)大于重力时,物体处于超重状态;小于重力时,物体处于失重状态;等于零时,物体处于完全失重状态从加速度的角度判断当物体具有向上的加速度时,物体处于超重状态;具有向下的加速度时,物体处于失重状态;向下的加速度等于重力加速度时,物体处于完全失重状态从速度变化的角度判断物体向上加速或向下减速时,超重物体向下加速或向上减速时,失重考点一考点一考点二考点二考点三考点三【典例突破】【典例突破】典例2.(2021黑龙江大庆实验中学模拟)某人在地面上最多可举起50kg的物体,某时刻他在竖直向上运动的

18、电梯中最多可举起60kg的物体,据此判断此电梯加速度的大小和方向(g取10m/s2)()思维点拨由人在地面上时求得人的最大举力(不变)电梯失重状态下对物体由牛顿第二定律得物体的加速度电梯的加速度考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案D解析人在地面上时,对物体有FN=mg=5010N=500N。所以人的最大举力F=500N。设电梯加速度为a,对物体由牛顿第二定律得m2a=m2g-F,即考点一考点一考点二考点二考点三考点三考题点睛 考点考向点睛超重与失重分析规律:物体、人、电梯的加速度相同方法:取物体为研究对象分析易错:人的最大举力不变考点一考点一考点二考点二考点三考点三【对点演练】【对点演练】

19、4.下图是某同学站在压力传感器上做下蹲起立的动作时传感器记录的压力随时间变化的图线,纵坐标为压力,横坐标为时间。由图线可知,该同学的体重约为650N,除此以外,还可以得到的信息有()A.1s时人处在下蹲的最低点B.2s时人处于下蹲静止状态C.该同学做了2次下蹲起立的动作D.下蹲过程中人始终处于失重状态考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案B解析人在下蹲的过程中,先加速向下运动,此时加速度方向向下,人处于失重状态,最后人静止,故后半段过程是减速向下的过程,此时加速度方向向上,人处于超重状态,故下蹲过程中人先失重后超重,选项D错误;在1s时人向下的加速度最大,此时人并没有静止,不是下蹲的最低点,

20、选项A错误;2s前后的一段时间内人的受力情况不变,故2s时人处于下蹲静止状态,选项B正确;该同学共做了1次下蹲起立的动作,选项C错误。考点一考点一考点二考点二考点三考点三5.以前人们盖房子打地基叫打夯,夯锤的结构如图所示。参加打夯的共有五人,四个人分别握住夯锤的一个把手,一个人负责喊号,喊号人一声号子,四个人同时向上用力将夯锤提起,号音一落四人同时松手,夯锤落至地面将地基砸实。某次打夯时,设夯锤的质量为m,将夯锤提起时,每个人都对夯锤施加竖直向上的力,大小均为,力持续的时间为t,然后松手。不计空气阻力,则()A.在上升过程中,夯锤一定处于超重状态B.在下落过程中,夯锤一定处于超重状态C.松手时

21、夯锤的速度大小v=gtD.夯锤上升的最大高度hm=gt2考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案D考点一考点一考点二考点二考点三考点三考点三考点三动力学力学图像像问题师生共研生共研1.数形结合解决动力学图像问题(1)在图像问题中,无论是读图还是作图,都应尽量先建立函数关系,进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系;然后根据函数关系读取图像信息或者描点作图。(2)读图时,要注意图线的起点、斜率、截距、折点以及图线与横坐标包围的“面积”等所对应的物理意义,尽可能多地提取解题信息。(3)常见的动力学图像有v-t图像、a-t图像、F-t图像、F-a图像等。考点一考点一考点二考点二考点三考点三2.动

22、力学图像问题的类型图像类问题的实质是力与运动的关系问题,以牛顿第二定律F=ma为纽带,理解图像的种类,图像的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义。一般包括下列几种类型:考点一考点一考点二考点二考点三考点三3.动力学图像问题的解题策略 考点一考点一考点二考点二考点三考点三【典例突破】【典例突破】典例3.(多选)(2021全国乙卷)水平地面上有一质量为m1的长木板,木板的左端上有一质量为m2的物块,如图甲所示。用水平向右的拉力F作用在物块上,F随时间t的变化关系如图乙所示,其中F1、F2分别为t1、t2时刻F的大小。木板的加速度a1随时间t的变化关系如图丙所示。已知木板与地面间的动摩擦因数为1

23、,物块与木板间的动摩擦因数为2。假设最大静摩擦力均与相应的滑动摩擦力相等,重力加速度大小为g。则()考点一考点一考点二考点二考点三考点三思维点拨明确图像信息分时间段对两物体受力分析明确物体所受摩擦力的种类确定物块与木板间有无相对滑动据牛顿运动定律分析解答考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案BCD考点一考点一考点二考点二考点三考点三考题点睛 考点考向点睛图像问题板块问题方法:由图像信息分段对物体进行受力分析,列方程规律:分析运动过程中的摩擦力是静摩擦力还是滑动摩擦力易错:板块相对地面分析考点一考点一考点二考点二考点三考点三【对点演练】【对点演练】6.(2021河南洛阳模拟)如图甲所示,一个质

24、量为3kg的物体放在粗糙水平地面上,从零时刻起,物体在水平力F作用下由静止开始做直线运动。在03s时间内物体的加速度a随时间t的变化规律如图乙所示。则()A.F的最大值为12NB.01s和23s内物体加速度的方向相反C.3s末物体的速度最大,最大速度为8m/sD.在01s内物体做匀加速运动,23s内物体做匀减速运动考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案C解析由图像可知,物体在12s内做匀加速直线运动,a=4m/s2,由牛顿第二定律得F-mg=ma,故F=ma+mg12N,A错误;由a-t图像知加速度一直为正,故B错误;a-t图像与时间轴围成图形的面积为v,而初速度为零,故3s末速度最大为8m

25、/s,C正确;整个过程中,物体一直做加速运动,故D错误。考点一考点一考点二考点二考点三考点三7.(2020山东卷)一质量为m的乘客乘坐竖直电梯下楼,其位移s与时间t的关系图像如图所示。乘客所受支持力的大小用FN表示,速度大小用v表示。重力加速度大小为g。以下判断正确的是()A.0t1时间内,v增大,FNmgB.t1t2时间内,v减小,FNmgC.t2t3时间内,v增大,FNmg考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案D解析在位移s与时间t的关系图像中,斜率表示速度。0t1,斜率增加,乘客加速下楼,加速度向下,根据牛顿第二定律,mg-FN=ma,得出FNmg,选项C错误,选项D正确。考点一考点一

26、考点二考点二考点三考点三8.(多选)如图甲所示,可视为质点的质量m1=1kg的小物块放在质量m2=2kg的木板正中央位置,木板静止在水平地面上,连接物块的轻质细绳伸直且与水平方向的夹角为37。现对木板施加水平向左的拉力F=18N,木板运动的v-t图像如图乙所示,sin37=0.6,g取10m/s2,则()A.木板的长度为2mB.木板的长度为1mC.木板与地面间的动摩擦因数为0.5D.物块与木板间的动摩擦因数为考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案ACD考点一考点一考点二考点二考点三考点三9.(多选)(2021河北邯郸一模)蹦床属于体操运动的一种,有“空中芭蕾”之称。某次比赛过程中,一运动员做蹦床运动时,利用力传感器测得运动员所受蹦床弹力F随时间t的变化图像如图所示。若运动员仅在竖直方向运动,不计空气阻力,重力加速度取10m/s2。依据图像给出的信息,下列说法正确的是()A.运动员的质量为66kgB.运动员的最大加速度为45m/s2C.运动员离开蹦床后上升的最大高度为5m考点一考点一考点二考点二考点三考点三答案BC本 课 结 束