2022高考物理一輪復(fù)習(xí)第三章第2節(jié)牛頓第二定律的應(yīng)用課件

1、第第2 2節(jié)牛頓第二定律的應(yīng)用節(jié)牛頓第二定律的應(yīng)用第三章第三章2022必備知識(shí)必備知識(shí) 預(yù)案自診預(yù)案自診【知識(shí)梳理】 一、單位制1.單位制:由 基本單位和導(dǎo)出單位組成。2.基本單位:基本量的單位。力學(xué)中的基本量有三個(gè),它們分別是質(zhì)量、時(shí)間、 長度,它們的國際單位分別是 千克、秒、米。3.導(dǎo)出單位:由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位。4.國際單位制中的七個(gè)基本物理量和基本單位物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長度l米m質(zhì)量m千克kg時(shí)間t秒s電流i安培a熱力學(xué)溫度t開爾文k物質(zhì)的量n摩爾mol發(fā)光強(qiáng)度iv坎德拉cd二、動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題1.兩類動(dòng)力學(xué)問題第一類:已知受力情況求物體

2、的運(yùn)動(dòng)情況。第二類:已知運(yùn)動(dòng)情況求物體的受力情況。2.解決兩類基本問題的方法以 加速度為“橋梁”,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和牛頓第二定律列方程求解,具體邏輯關(guān)系如圖:三、超重、失重1.實(shí)重和視重(1)實(shí)重:物體實(shí)際所受的重力,與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 無關(guān)。(2)視重:當(dāng)物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下或放在水平臺(tái)秤上時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)或臺(tái)秤的示數(shù)稱為視重。2.超重、失重和完全失重的比較超重失重完全失重現(xiàn)象視重 大于實(shí)重 視重 小于實(shí)重 視重等于0產(chǎn)生條件物體的加速度 向上物體的加速度 向下物體的加速度等于g運(yùn)動(dòng)狀態(tài)加速上升或 減速下降加速 下降或 減速上升以g加速下降或 減速上升原理方程f-mg=maf=mg+mamg-f=m

3、af=mg-mamg-f=mgf=0【考點(diǎn)自診】 1.判斷下列說法的正誤。(1)f=ma是矢量式,a的方向與f的方向相同,與速度方向無關(guān)。()(2)物體受到外力作用不為零時(shí),立即產(chǎn)生加速度。()(3)物體所受的合外力減小,加速度一定減小,而速度不一定減小。()(4)千克、秒、米、庫侖、安培均為國際單位制的基本單位。()(5)超重就是物體的重力變大了。()(6)物體完全失重時(shí),加速度一定為重力加速度。()(7)根據(jù)物體處于超重或失重狀態(tài),可以判斷物體運(yùn)動(dòng)的速度方向。()2.(多選)(新教材人教版必修第一冊(cè)p104習(xí)題改編)“蹦極”是一項(xiàng)非常刺激的體育運(yùn)動(dòng)。某人身系彈性繩自高空p點(diǎn)自由下落,圖中a

4、點(diǎn)是彈性繩的原長位置,c是人所到達(dá)的最低點(diǎn),b是人靜止地懸吊著時(shí)的平衡位置,人在從p點(diǎn)落下到最低點(diǎn)c的過程中()a.人在pa段做自由落體運(yùn)動(dòng),處于完全失重狀態(tài)b.在ab段繩的拉力小于人的重力,人處于失重狀態(tài)c.在bc段繩的拉力小于人的重力,人處于失重狀態(tài)d.在c點(diǎn),人的速度為零,加速度也為零答案ab解析a點(diǎn)是彈性繩的原長位置,故a點(diǎn)之前人只受重力,人做自由落體運(yùn)動(dòng),處于完全失重狀態(tài),故a正確;b是人靜止懸吊著時(shí)的平衡位置,在ab段繩的拉力小于人的重力,向下做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),人處于失重狀態(tài);在bc段繩的拉力大于人的重力,人向下做加速度增加的減速運(yùn)動(dòng),加速度向上,人處于超重狀態(tài),故b正確,c

5、錯(cuò)誤;c是人所到達(dá)的最低點(diǎn),c點(diǎn)速度為零,但繩的拉力大于人的重力,合力不為零,有向上的加速度,故d錯(cuò)誤。3.(新教材人教版必修第一冊(cè)p100習(xí)題改編)一輛貨車運(yùn)載著圓柱形光滑的空油桶。在車廂底,一層油桶平整排列,相互緊貼并被牢牢固定。上一層只有一只桶c,擺放在a、b之間,和貨車一起保持靜止,如圖所示,當(dāng)c與貨車共同向左加速時(shí)()a.a對(duì)c的支持力變大b.b對(duì)c的支持力不變答案 d解析 對(duì)c進(jìn)行受力分析,如圖所示,設(shè)b對(duì)c的支持力與豎直方向的夾角為,根據(jù)幾何關(guān)系可得:,所以=30;同理可得,a對(duì)c的支持力與豎直方向的夾角也為30;原來c處于靜止?fàn)顟B(tài),根據(jù)平衡條件可得:nbsin30=nasin3

6、0;令c的加速度為a,根據(jù)正交分解以及牛頓第二定律有:nbsin30-nasin30=ma,可見a對(duì)c的支持力減小、b對(duì)c的支持力增大,故a、b錯(cuò)誤;當(dāng)a對(duì)c的支持力為零時(shí),根據(jù)牛頓第二定律可得:mgtan30=ma,解得:a=g,則c錯(cuò)誤,d正確;故選d。4.(新教材人教版必修第一冊(cè)p99例題改編)一位滑雪者以2m/s的初速度沿山坡勻加速直線滑下,人與裝備的總質(zhì)量為75kg,山坡傾角為30,滑下的位移為60m時(shí)速度變?yōu)?2m/s。求滑雪者對(duì)雪面的壓力及滑雪者受到的阻力(包括摩擦和空氣阻力),g取10m/s2。答案壓力為650n,方向垂直斜面向下阻力為75n,方向沿山坡向上解析以滑雪者為研究對(duì)

7、象,建立如圖所示的直角坐標(biāo)系?；┱哐厣狡孪蛳伦鰟蚣铀僦本€運(yùn)動(dòng)。根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)規(guī)律,有根據(jù)牛頓第二定律,有y方向:fn-mgcos=0 x方向:mgsin-ff=mafn=mgcosff=m(gsin-a)其中,m=75kg,=30,則有ff=75n,fn=650n根據(jù)牛頓第三定律,滑雪者對(duì)雪面的壓力大小等于雪面對(duì)滑雪者的支持力大小,為650n,方向垂直斜面向下?；┱呤艿降淖枇Υ笮?5n,方向沿山坡向上。關(guān)鍵能力關(guān)鍵能力 學(xué)案突破學(xué)案突破考點(diǎn)一考點(diǎn)一動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題(師生共研師生共研)1.解決動(dòng)力學(xué)兩類問題的兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)(1)把握“兩個(gè)分析”“一個(gè)橋梁”2.解決動(dòng)

8、力學(xué)基本問題的處理方法(1)合成法:在物體受力個(gè)數(shù)較少(2個(gè)或3個(gè))時(shí)一般采用“合成法”。(2)正交分解法:若物體的受力個(gè)數(shù)較多(3個(gè)或3個(gè)以上),則采用“正交分解法”。(2)找到不同過程之間的“聯(lián)系”,如第一個(gè)過程的末速度就是下一個(gè)過程的初速度,若過程較為復(fù)雜,可畫位置示意圖確定位移之間的聯(lián)系?！镜淅?】 避險(xiǎn)車道是避免惡性交通事故的重要設(shè)施,由制動(dòng)坡床和防撞設(shè)施等組成,如圖所示豎直平面內(nèi),制動(dòng)坡床視為與水平面夾角為的斜面。一輛長12m的載有貨物的貨車因剎車失靈從干道駛?cè)胫苿?dòng)坡床,當(dāng)車速為23m/s時(shí),車尾位于制動(dòng)坡床的底端,貨物開始在車廂內(nèi)向車頭滑動(dòng),當(dāng)貨物在車廂內(nèi)滑動(dòng)了4m時(shí),車頭距制動(dòng)

9、坡床頂端38m,再過一段時(shí)間,貨車停止。已知貨車質(zhì)量是貨物質(zhì)量的4倍,貨物與車廂間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4;貨車在制動(dòng)坡床上運(yùn)動(dòng)受到的坡床阻力大小為貨車和貨物總重的0.44。貨物與貨車分別視為小滑塊和平板,cos=1,sin=0.1,g取10m/s2。求:(1)貨物在車廂內(nèi)滑動(dòng)時(shí)加速度的大小和方向;(2)制動(dòng)坡床的長度。解題指導(dǎo)審題關(guān)鍵詞句分析解讀當(dāng)車速為23m/s時(shí),車尾位于制動(dòng)坡床的底端,貨物開始在車廂內(nèi)向車頭滑動(dòng)貨物開始在車廂內(nèi)向車頭滑動(dòng)時(shí),車和貨物有相同的速度;此時(shí)貨車恰好全部駛上坡床初始狀態(tài)貨物在車廂內(nèi)滑動(dòng)了4m時(shí),車頭距制動(dòng)坡床頂端38m貨物位移比貨車位移大4m,坡長=車長+車位移+3

10、8m4倍,動(dòng)摩擦因數(shù)為0.4;總重的0.44可確定貨物和貨車的受力情況破題 1.對(duì)貨物受力分析,由牛二律可求貨物的加速度。2.對(duì)貨車受力分析,由牛二律可求貨車的加速度。3.對(duì)貨物和貨車運(yùn)動(dòng)分析,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可求各自位移。4.根據(jù)題意確定二者位移聯(lián)系,再結(jié)合題意求解坡長?！疽?guī)律方法】解答動(dòng)力學(xué)兩類基本問題的思維流程答案 (1)5m/s2,方向沿制動(dòng)坡床向下(2)98m解題 (1)設(shè)貨物的質(zhì)量為m,貨物在車廂內(nèi)滑動(dòng)過程中,貨物與車廂間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.4,受摩擦力大小為ff,加速度大小為a1,則ff+mgsin=ma1ff=mgcos解得a1=5m/s2a1的方向沿制動(dòng)坡床向下。(2)設(shè)貨車的質(zhì)

11、量為m,車尾位于制動(dòng)坡床底端時(shí)的車速為v=23m/s,貨物在車廂內(nèi)開始滑動(dòng)到車頭距制動(dòng)坡床頂端s0=38m的過程中,用時(shí)為t,貨物相對(duì)制動(dòng)坡床的運(yùn)動(dòng)距離為s1,在車廂內(nèi)滑動(dòng)的距離為s=4m,貨車的加速度大小為a2,貨車相對(duì)制動(dòng)坡床的運(yùn)動(dòng)距離為s2,貨車受到制動(dòng)坡床的阻力大小為f,f是貨車和貨物總重的0.44,貨車長度為l0=12m,制動(dòng)坡床的長度為l,則mgsin+f-ff=ma2f=0.44(m+m)gm=4ms1=vt-a1t2s2=vt-a2t2s=s1-s2l=l0+s0+s2解得l=98m?！緦?duì)點(diǎn)演練】 答案 c2.上海中心大廈內(nèi)置觀光電梯,電梯從地面到118層的觀光廳只需55s,整

12、個(gè)過程經(jīng)歷勻加速、勻速和勻減速,當(dāng)電梯勻加速上升時(shí),質(zhì)量為50kg的人站在置于電梯地板的臺(tái)秤上,臺(tái)秤的示數(shù)為56kg,電梯加速上升60m時(shí)達(dá)到最大速度,然后勻速行駛一段時(shí)間,最后又經(jīng)9s減速到達(dá)觀光廳。g取10m/s2,求:(1)電梯勻加速上升的加速度大小;(2)觀光廳距離地面的高度。答案(1)1.2m/s2(2)546m解析(1)臺(tái)秤的示數(shù)為56kg,則人對(duì)臺(tái)秤的壓力為560n,由牛頓第三定律,臺(tái)秤對(duì)人的支持力為560n,對(duì)電梯里的人,由牛頓第二定律有fn-mg=ma代入數(shù)據(jù)解得a=1.2m/s2(2)設(shè)電梯勻加速上升過程最大速度為v,時(shí)間為t1,且位移為x1=60m,由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v2-0

13、=2ax1代入數(shù)據(jù)解得 v=12m/st1=10s勻速過程時(shí)間為t2,位移為x2t2=55s-t1-9s=36sx2=vt2=432m勻減速過程時(shí)間為t3=9s,位移為x3由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有x3=vt3=54m觀光廳距離地面的高度為hh=x1+x2+x3=546m考點(diǎn)二考點(diǎn)二對(duì)超重、失重的理解對(duì)超重、失重的理解(自主探究自主探究)1.對(duì)超重、失重的理解(1)不論超重、失重或完全失重,物體的重力都不變,只是“視重”改變。(2)物體是否處于超重或失重狀態(tài),不在于物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng),而在于物體的加速度方向,只要其加速度在豎直方向上有分量,物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài)。(3)當(dāng)物體處于完全失重狀態(tài)時(shí),

14、重力只有使物體產(chǎn)生a=g的加速度效果,不再有其他效果。2.判斷超重和失重的方法從受力的角度判斷當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí),物體處于超重狀態(tài);小于重力時(shí),物體處于失重狀態(tài);等于零時(shí),物體處于完全失重狀態(tài)從加速度的角度判斷當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí),物體處于超重狀態(tài);具有向下的加速度時(shí),物體處于失重狀態(tài);向下的加速度等于重力加速度時(shí),物體處于完全失重狀態(tài)從速度變化的角度判斷物體向上加速或向下減速時(shí),超重物體向下加速或向上減速時(shí),失重【對(duì)點(diǎn)演練】 3.右圖是某同學(xué)站在壓力傳感器上做下蹲起立的動(dòng)作時(shí)傳感器記錄的壓力隨時(shí)間變化的圖線,縱坐標(biāo)為壓力,橫坐標(biāo)為時(shí)間。由圖線可知,該同學(xué)的體重約為

15、650n,除此以外,還可以得到的信息有()a.1s時(shí)人處在下蹲的最低點(diǎn)b.2s時(shí)人處于下蹲靜止?fàn)顟B(tài)c.該同學(xué)做了2次下蹲起立的動(dòng)作d.下蹲過程中人始終處于失重狀態(tài)答案 b解析 人在下蹲的過程中,先加速向下運(yùn)動(dòng),此時(shí)加速度方向向下,故人處于失重狀態(tài),最后人靜止,故后半段過程是人減速向下的過程,此時(shí)加速度方向向上,人處于超重狀態(tài),故下蹲過程中先失重后超重,選項(xiàng)d錯(cuò)誤;在1s時(shí)人向下的加速度最大,故此時(shí)人并沒有靜止,不是下蹲的最低點(diǎn),選項(xiàng)a錯(cuò)誤;2s前后的一段時(shí)間內(nèi)人的受力情況不變,故2s時(shí)人處于下蹲靜止?fàn)顟B(tài),選項(xiàng)b正確;共做了1次下蹲起立的動(dòng)作,選項(xiàng)c錯(cuò)誤。答案 d考點(diǎn)三考點(diǎn)三動(dòng)力學(xué)圖像問題動(dòng)力學(xué)

16、圖像問題(師生共研師生共研)1.數(shù)形結(jié)合解決動(dòng)力學(xué)圖像問題(1)在圖像問題中,無論是讀圖還是作圖,都應(yīng)盡量先建立函數(shù)關(guān)系,進(jìn)而明確“圖像與公式”“圖像與物體”間的關(guān)系;然后根據(jù)函數(shù)關(guān)系讀取圖像信息或者描點(diǎn)作圖。(2)讀圖時(shí),要注意圖線的起點(diǎn)、斜率、截距、折點(diǎn)以及圖線與橫坐標(biāo)包圍的“面積”等所對(duì)應(yīng)的物理意義,盡可能多地提取解題信息。(3)常見的動(dòng)力學(xué)圖像v-t圖像、a-t圖像、f-t圖像、f-a圖像等。2.動(dòng)力學(xué)圖像問題的類型圖像類問題的實(shí)質(zhì)是力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系問題,以牛頓第二定律f=ma為紐帶,理解圖像的種類,圖像的軸、點(diǎn)、線、截距、斜率、面積所表示的意義。一般包括下列幾種類型:【典例2】 (多選

17、)(2020安徽舒城中學(xué)高三模擬)如圖甲所示,可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量m1=1kg的小物塊放在質(zhì)量m2=2kg的木板正中央位置,木板靜止在水平地面上,連接物塊的輕質(zhì)細(xì)繩伸直且與水平方向的夾角為37?，F(xiàn)對(duì)木板施加水平向左的拉力f=18n,木板運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖乙所示,sin37=0.6,g取10m/s2,則()解題指導(dǎo)根據(jù)圖像確定各階段加速度,根據(jù)牛頓第二定律列方程求力;由圖像分析物體的運(yùn)動(dòng)情況。分析木板受力時(shí),要注意將受力情況與運(yùn)動(dòng)情況相結(jié)合。答案acd【對(duì)點(diǎn)演練】 5.(2020湖北高三二模)在豎直向上的拉力f作用下,將貨物由地面吊起,其運(yùn)動(dòng)的v2-x圖像如圖所示。若重力加速度g取10m/s2,則前3m內(nèi)與最后2m內(nèi)拉力的大小之比為()a.12 7b.22 17c.22 23d.18 23答案 b解析 物體是從靜止開始運(yùn)動(dòng)的,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2-=2ax,得v2-x圖像斜率的意義表示2a,前3m內(nèi)貨物的加速度向上,加速度大小是1m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得f1-mg=ma1,最后2m內(nèi)貨物加速度方向向下,加速度大小是1.5m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得mg-f2=ma2,