2020高考物理大一輪復習 第7講 牛頓第二定律的應用1課件 新人教版.ppt

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教材知識梳理 考點互動探究 教師備用習題 一 動力學的兩類基本問題1 由物體的受力情況求解運動情況的基本思路 先求出幾個力的合力 由牛頓第二定律 F合 ma 求出 再由運動學的有關公式求出有關的運動量 2 由物體的運動情況求解受力情況的基本思路 已知加速度或根據(jù)運動規(guī)律求出 再由牛頓第二定律求出合力 從而確定未知力 說明 牛頓第二定律是聯(lián)系運動問題與受力問題的橋梁 加速度是解題的關鍵 加速度 加速度 二 超重和失重1 超重與失重物體對水平支持物的壓力 或?qū)ωQ直懸掛物的拉力 物體所受重力的情況稱為超重現(xiàn)象 物體所受重力的情況稱為失重現(xiàn)象 2 完全失重物體對水平支持物的壓力 或?qū)ωQ直懸掛物的拉力 的情況稱為完全失重現(xiàn)象 大于 小于 等于零 辨別明理 1 放置于水平桌面上的物塊受到的重力是物塊的內(nèi)力 2 系統(tǒng)的內(nèi)力不會影響系統(tǒng)整體的運動效果 3 運動物體的加速度可根據(jù)運動速度 位移 時間等信息求解 所以加速度由運動情況決定 4 物體處于超重狀態(tài)時 物體的重力大于mg 5 物體處于完全失重狀態(tài)時其重力消失 6 物體處于超重還是失重狀態(tài) 由加速度的方向決定 與速度方向無關 7 減速上升的升降機內(nèi)的物體對地板的壓力大于重力 答案 1 2 3 4 5 6 7 考點一動力學的兩類基本問題 解決動力學兩類問題的基本思路 例1 9分 2018 浙江4月選考 可愛的企鵝喜歡在冰面上玩游戲 如圖7 1所示 有一企鵝在傾角為37 的傾斜冰面上 先以加速度a 0 5m s2從冰面底部由靜止開始沿直線向上 奔跑 t 8s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sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 企鵝向上 奔跑 的位移大小 2 企鵝在冰面滑動的加速度大小 3 企鵝退滑到出發(fā)點時的速度大小 計算結(jié)果可用根式表示 考向一已知受力求運動 圖7 1 規(guī)范步驟 1 向上 奔跑 過程的位移x 2分 2 上滑過程的加速度大小a1 2分 下滑過程的加速度大小a2 2分 3 上滑過程的位移x1 1分 設退滑到出發(fā)點的速度為v 則 1分 解得v 1分 變式題 2018 呼和浩特模擬 滑沙運動中 滑板相對沙地的速度大小會影響沙地對滑板的動摩擦因數(shù) 假設滑沙者的速度超過8m s時 滑板與沙地間的動摩擦因數(shù)就會由 1 0 5變?yōu)?2 0 25 如圖7 2所示 一滑沙者從傾角 37 的坡頂A處由靜止開始下滑 滑至坡底B B處為一平滑小圓弧 后又滑上一段水平地面 最后停在C處 已知滑板與水平地面間的動摩擦因數(shù)恒為 3 0 4 AB坡長L 20 5m sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 不計空氣阻力 求 1 滑沙者到B處時的速度大小 2 滑沙者在水平地面上運動的最大距離 3 滑沙者在AB段下滑與在BC段滑動的時間之比 圖7 2 答案 1 10m s 2 12 5m 3 9 5 考向二已知運動求受力 1 請通過計算說明在加速階段飛行員是否暈厥 2 求本次飛行測試中殲 20勻速飛行的時間 3 求本次飛行測試中在加速階段殲 20發(fā)動機提供的推力大小 圖7 3 變式題 地球脈動2 是BBC制作的大型紀錄片 該片為了環(huán)保采用熱氣球進行拍攝 若氣球在空中停留一段時間后 攝影師扔掉一些壓艙物使氣球豎直向上做勻加速運動 假設此過程中氣球所受空氣作用力與停留階段相等 攝影師在4s時間內(nèi)發(fā)現(xiàn)氣球上升了4m 然后保持質(zhì)量不變 通過減小空氣作用力使氣球速度再上升2m過程中隨時間均勻減小到零 已知氣球 座艙 壓艙物 攝影器材和人員的總質(zhì)量為1050kg 重力加速度g取10m s2 求 1 勻加速階段的加速度大小 2 扔掉的壓艙物質(zhì)量 3 氣球速度均勻減小過程中所受空氣作用力的大小 圖7 4 答案 1 0 5m s2 2 50kg 3 9000N 考點二牛頓第二定律與圖像綜合問題 1 常見的動力學圖像v t圖像 a t圖像 F t圖像 F a圖像等 2 解題策略 1 動力學圖像問題實質(zhì)是求解力與運動的關系 解題關鍵在于弄清圖像斜率 截距 交點 拐點 面積的物理意義 2 應用物理規(guī)律列出與圖像對應的函數(shù)關系式 進而明確 圖像與公式 圖像與物體 間的關系 以便對有關物理問題進行準確判斷 例3 2018 全國卷 如圖7 5所示 輕彈簧的下端固定在水平桌面上 上端放有物塊P 系統(tǒng)處于靜止狀態(tài) 現(xiàn)用一豎直向上的力F作用在P上 使其向上做勻加速直線運動 以x表示P離開靜止位置的位移 在彈簧恢復原長前 如圖7 6所示表示F和x之間關系的圖像可能正確的是 圖7 5 圖7 6 答案 A 變式題1如圖7 7甲所示 一個質(zhì)量為3kg的物體放在粗糙水平地面上 從零時刻起 物體在水平力F作用下由靜止開始做直線運動 在0 3s時間內(nèi)物體的加速度a隨時間t的變化規(guī)律如圖乙所示 則 A F的最大值為12NB 0 1s內(nèi)和2 3s內(nèi)物體加速度的方向相反C 3s末物體的速度最大 最大速度為8m sD 0 1s內(nèi)物體做勻加速運動 2 3s內(nèi)物體做勻減速運動 圖7 7 答案 C 變式題2 多選 如圖7 8甲所示 一物塊在t 0時刻滑上一固定斜面 其運動的v t圖線如圖乙所示 若重力加速度及圖中的v0 v1 t1均為已知量 則可求出 A 斜面的傾角B 物塊的質(zhì)量C 物塊與斜面間的動摩擦因數(shù)D 物塊沿斜面向上滑行的最大高度 甲乙圖7 8 答案 ACD 要點總結(jié) 解決圖像綜合問題的關鍵 1 分清圖像的類別 即分清橫 縱坐標所代表的物理量 明確其物理意義 掌握物理圖像所反映的物理過程 會分析臨界點 2 明確能從圖像中獲得哪些信息 把圖像與具體的題意 情境結(jié)合起來 再結(jié)合斜率 特殊點 面積等的物理意義 確定從圖像中反饋出來的有用信息 這些信息往往是解題的突破口或關鍵點 考點三超重與失重問題 例4 人教版必修1改編 如圖7 9所示 小芳在體重計上完成下蹲動作 反映體重計示數(shù)隨時間變化的F t圖像可能正確的是圖7 10中的 圖7 9 圖7 10 答案 C 題根分析 本題通過受力分析和牛頓第二定律 考查運動過程中的超重 失重問題 對超重 失重問題的分析應注意 1 超重 失重現(xiàn)象的實質(zhì)是物體的重力的作用效果發(fā)生了變化 重力的作用效果增強 則物體處于超重狀態(tài) 重力的作用效果減弱 則物體處于失重狀態(tài) 重力的作用效果體現(xiàn)在物體對水平面的壓力 物體對豎直懸線的拉力等方面 在超重 失重現(xiàn)象中物體的重力并沒有發(fā)生變化 2 物體是處于超重狀態(tài)還是失重狀態(tài) 取決于加速度的方向 而不是速度的方向 只要加速度有豎直向上的分量 物體就處于超重狀態(tài) 只要加速度有豎直向下的分量 物體就處于失重狀態(tài) 當物體的加速度等于重力加速度時 豎直向下 物體就處于完全失重狀態(tài) 3 在完全失重的狀態(tài)下 一切由重力產(chǎn)生的物理現(xiàn)象都會完全消失 如天平不能測量物體的質(zhì)量 浸在水中的物體不再受浮力 液體柱不再產(chǎn)生向下的壓強等 變式網(wǎng)絡 圖7 11 答案 AD 變式題2 多選 如圖7 12甲所示為一條傾斜的傳送軌道 B是傳送貨物的平臺 可以沿著斜面上的直軌道運送物體 某次傳送平臺B沿軌道將貨物A向下傳送到斜面軌道下端 運動過程可用如圖乙所示的速度 時間圖像表示 下列分析中不正確的是 圖7 12 A 0 t1時間內(nèi) B對A的支持力小于重力 摩擦力水平向右B t1 t2時間內(nèi) B對A的支持力等于重力 摩擦力水平向左C t2 t3時間內(nèi) B對A的支持力大于重力 摩擦力水平向右D 0 t1時間內(nèi)出現(xiàn)失重現(xiàn)象 t2 t3時間內(nèi)出現(xiàn)超重現(xiàn)象 答案 BC 解析 由圖像可知 0 t1時間內(nèi) 整體沿斜面向下做勻加速運動 此加速度可以分解為水平向右和豎直向下的加速度 再分析A的受力可以得到 豎直方向上A有向下的加速度 則B對A的支持力小于重力 而水平方向上A有向右的加速度 則A受到水平向右的摩擦力 故A正確 由圖像可知 t1 t2時間內(nèi) 整體向下做勻速運動 A受力平衡 所以豎直方向上B對A的支持力等于重力 水平方向上不受摩擦力的作用 故B錯誤 由圖像可知 t2 t3時間內(nèi) 整體沿斜面向下做勻減速運動 此加速度可以分解為水平向左和豎直向上的加速度 再分析A的受力可以得到 豎直方向上A有向上的加速度 則B對A的支持力大于重力 而水平方向上A有向左的加速度 則A受到水平向左的摩擦力 故C錯誤 0 t1時間內(nèi) 整體沿斜面向下做勻加速運動 處于失重狀態(tài) t2 t3時間內(nèi) 整體沿斜面向下做勻減速運動 處于超重狀態(tài) 故D正確 變式題3 多選 飛船繞地球做勻速圓周運動 宇航員處于完全失重狀態(tài)時 下列說法正確的是 A 宇航員不受任何力作用B 宇航員處于平衡狀態(tài)C 地球?qū)τ詈絾T的引力全部用來提供向心力D 正立和倒立時宇航員感覺一樣 答案 CD 解析 飛船繞地球做勻速圓周運動時 飛船以及里面的宇航員都受到地球的萬有引力 選項A錯誤 宇航員隨飛船繞地球做勻速圓周運動 宇航員受到的地球的萬有引力提供其做圓周運動的向心力 不是處于平衡狀態(tài) 選項B錯誤 選項C正確 完全失重狀態(tài)下 重力的效果完全消失 正立和倒立感覺一樣 選項D正確 1 多選 如圖所示是雜技中 頂竿 表演 地面上演員B的肩部頂住一根長直竹竿 另一演員A爬至竹竿頂端完成各種動作 某次 頂竿 表演臨近結(jié)束時 演員A從竿 豎直 頂由靜止開始下滑 滑到竿底時速度恰好為零 若竿長為6m 下滑的總時間為3s 前1s做勻加速運動 1s末達到最大速度后做勻減速運動 3s末恰滑到竿底 設演員A的質(zhì)量為40kg 竹竿的質(zhì)量為1kg g取10m s2 則 A 在下滑過程 演員A的加速度方向始終向下B 在下滑過程中 演員A所受的摩擦力保持不變C 1 3s內(nèi) 演員A處于超重狀態(tài)D t 2 5s時 演員B肩部所受的壓力大小為490N 答案 CD 2 如圖甲所示 在傾角 37 的粗糙斜面上 一質(zhì)量m 2kg的物塊受水平方向恒力F的作用 t 0時刻物塊以某一速度從斜面上A點沿斜面下滑 在t 4s時滑到水平面上 此時撤去F 在這以后的一段時間內(nèi)物塊運動的速度隨時間變化關系圖像如圖乙所示 已知A點到斜面底端的距離x 18m 物塊與各接觸面之間的動摩擦因數(shù)相同 不考慮轉(zhuǎn)角處機械能損失 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 求 1 物塊在A點時的速度大小 2 水平恒力F的大小 答案 1 5m s 2 10 1N 3 一個質(zhì)量為m 2kg的滑塊能在傾角為 30 的足夠長的斜面上以a 2 5m s2的加速度勻加速下滑 如圖所示 若用一水平向右的恒力F作用于滑塊 使其由靜止開始在t 2s內(nèi)能沿斜面運動位移x 4m g取10m s2 求 1 滑塊和斜面間的動摩擦因數(shù) 2 恒力F的大小 4 2018 上海閔行質(zhì)檢 如圖所示 直桿水平固定 質(zhì)量m 0 1kg的小圓環(huán)套在桿上A點 在豎直平面內(nèi)對環(huán)施加一個與桿成 53 角的斜向上的恒力F 使小圓環(huán)由靜止開始沿桿向右運動 并在經(jīng)過B點時撤掉此拉力F 小圓環(huán)最終停在C點 已知小圓環(huán)與直桿間的動摩擦因數(shù) 0 8 AB與BC的長度之比s1 s2 8 5 g取10m s2 sin53 0 8 cos53 0 6 求 1 在BC段小圓環(huán)的加速度a2的大小 2 在AB段小圓環(huán)的加速度a1的大小 3 拉力F的大小 答案 1 8m s2 2 5m s2 3 1 05N或7 5N