高考物理总复习3.2牛顿第二定律两类动力学问题 课件PPT

这是一份高考物理总复习3.2牛顿第二定律两类动力学问题 课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了知识导图，作用力，Fma，运动情况，受力情况，基本单位，导出单位，基本量，两球的密度相等，Ffkr等内容，欢迎下载使用。
【微点拨】1.a的定义式与决定式:(1)定义式:a= ,a与Δv、Δt无必然关系。(2)决定式:a= ,a∝F、a∝ 。
2.解决动力学问题的关键:(1)两类分析:物体的受力分析和物体的运动过程分析。(2)一个桥梁:物体的加速度是联系运动和力的桥梁。
【慧眼纠错】(1)牛顿第二定律的表达式F=ma在任何情况都适用。纠错:____________________________________________________________________(2)物体所受的合外力越大,其加速度一定越大。纠错:__________________________________________________________________
牛顿第二定律的表达式F=ma适用于惯性参考系
中宏观物体低速运动的情景。
由于不知道物体质量是否变化,物体所受合外
力越大,加速度不一定越大。
(3)物体由于做加速运动,所以才受合外力作用。纠错:________________________________(4)物体所受的合外力减小,速度一定减小。纠错:_________________________________
物体由于受合外力,才产生加速度。
速度大小与合外力大小无必然关系。
(5)a的方向由F的方向和速度方向共同决定。纠错:______________________________________(6)kg、m、s都是基本物理量。纠错:_______________________
a的方向由F的方向决定,与速度方向无关。
kg、m、s都是基本单位。
(7)物体先受合力作用,然后产生加速度。纠错:________________________________
物体受合力作用,同时产生加速度。
考点1　对牛顿第二定律的理解【典题探究】 【典例1】(多选)(2018·商丘模拟)关于速度、加速度、合力的关系,下列说法正确的是 (　　)世纪金榜导学号04450057
A.原来静止在光滑水平面上的物体,受到水平推力的瞬间,物体立刻获得加速度B.加速度的方向与合力的方向总是一致的,但与速度的方向可能相同,也可能不同C.在初速度为0的匀加速直线运动中,速度、加速度与合力的方向总是一致的D.合力变小,物体的速度一定变小
【解析】选A、B、C。加速度与力同时产生、同时消失、同时变化,选项A正确;加速度的方向由合力方向决定,但与速度方向无关,选项B正确;在初速度为0的匀加速直线运动中,合力方向决定加速度方向,加速度方向决定末速度方向,选项C正确;合力变小,物体的加速度一定变小,但速度不一定变小,选项D错误。
【通关秘籍】1.牛顿第二定律的五个特点:
2.动力学中的三个决定关系:(1)力与物体的质量决定加速度。(2)加速度与时间决定速度变化量。(3)速度方向与加速度方向(或合力方向)决定物体的运动性质。①速度与加速度(或合力)同向时,物体加速运动。②速度与加速度(或合力)反向时,物体减速运动。
【考点冲关】1.(多选)(2018·济南模拟)关于速度、加速度、合外力之间的关系,正确的是 (　　)A.物体的速度越大,则加速度越大,所受的合外力也越大B.物体的速度为零,则加速度为零,所受的合外力也为零
C.物体的速度为零,但加速度可能很大,所受的合外力也可能很大D.物体的速度很大,但加速度可能为零,所受的合外力也可能为零
【解析】选C、D。物体的速度大小和加速度大小没有必然联系,一个很大,另一个可以很小,甚至为零。但物体所受合外力的大小决定加速度的大小,同一物体所受合外力很大,加速度一定很大,故选项C、D正确。
2.根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是 (　　)A.物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B.物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度
C.物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水平加速度大小与其质量成反比
【解析】选D。根据牛顿第二定律a= 可知,物体的加速度与速度无关,选项A错误;即使合力很小,也能使物体产生加速度,选项B错误;物体加速度的大小与物体所受的合力成正比,选项C错误;力和加速度为矢量,物体的加速度与质量成反比,选项D正确。
【加固训练】(多选)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是(　　)A.物体的质量跟外力成正比,跟加速度成反比B.加速度的方向一定与合外力的方向一致C.物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比D.由于加速度跟合外力成正比,整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加速度的2倍
【解析】选B、C。物体的质量是物体所含物质的多少,与外力无关,故A项错误;整块砖的重力是半块砖重力的二倍,但是前者质量也是后者质量的二倍,所以D项错误;由牛顿第二定律可知,B、C项正确。
考点2　动力学的两类基本问题　【典题探究】【典例2】(多选)(2016·全国卷Ⅱ)两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球质量大于乙球质量。两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比,与球的速率无关。若它们下落相同的距离,则世纪金榜导学号04450058(　　)
A.甲球用的时间比乙球长B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功
【题眼直击】(1)由同一种材料制成→_______________。(2)受到的阻力与球的半径成正比→_____。
【解析】选B、D。设小球的密度为ρ,其质量m= ,设阻力与球的半径的比值为k,根据牛顿第二定律得: 由此可见,由m甲>m乙,ρ甲=ρ乙,r甲>r乙可知a甲>a乙,选项C错误;由于两球由静止下落,两小球下落相同的距离则由x=
t甲F2　　D.F1=F3
【解题探究】(1)物体运动过程中,受哪些力的作用?提示:受到重力,斜面对它的支持力,斜面对它的摩擦力和拉力F四个力的作用。
(2)物体在三个阶段的加速度的大小、方向如何?提示:在0～5 s内,加速度a1=0.2 m/s2,方向沿斜面向下;在5～10 s内,加速度a2=0;在10～15 s内,加速度a3=0.2 m/s2,方向沿斜面向上。
【解析】选A。对物体的受力分析如图所示。根据v -t图象可以知道,在0～5 s内加速度为a1=0.2 m/s2,方向沿斜面向下,根据牛顿第二定律:mgsinθ-f-F1=ma1,则:F1=mgsinθ-f-0.2m;在5～10 s内,加速度a2=0,根据牛顿第二定律:mgsinθ-f-F2=ma2,则:F2=mgsinθ-f;在10～15 s内
加速度为a3=-0.2 m/s2,方向沿斜面向上,根据牛顿第二定律:f+F3-mgsinθ=ma3,则:F3=mgsinθ-f+0.2m。故可以得到:F3>F2>F1,故选项A正确。
迁移1:a-T图象问题(多选)如图甲所示,某人正通过定滑轮将质量为m的货物提升到高处。滑轮的质量和摩擦均不计,货物获得的加速度a与绳子对货物竖直向上的拉力T之间的函数关系如图乙所示。由图可以判断(　　)
A.图线与纵轴的交点M的值aM=-gB.图线与横轴的交点N的值TN=mgC.图线的斜率等于物体的质量mD.图线的斜率等于物体质量的倒数
【解析】选A、B、D。对货物受力分析,受重力mg和拉力T,根据牛顿第二定律,有T-mg=ma,得a= -g,当T=0时,a=-g,即图线与纵轴的交点M的值aM=-g,选项A正确;当a=0时,T=mg,故图线与横轴的交点N的值TN=mg,选项B正确;图线的斜率表示质量的倒数 ,选项C错误、D正确。
迁移2:v-t图象问题(多选)(2018·定州模拟)某同学在地面上从玩具枪中竖直向上射出初速度为v0的塑料小球,若小球运动过程中受到的空气阻力与其速率成正比,小球运动的速率随时间变化的规律如图所示,t1时刻到达
最高点,再落回地面,落地速率为v1,下列说法中正确的是(　　)世纪金榜导学号04450060A.小球上升过程中的平均速度大于 B.小球下降过程中的平均速度大于
C.小球射出时的加速度值最大,到达最高点的加速度值为0D.小球的加速度在上升过程中逐渐减小,在下降过程中也逐渐减小
【解析】选B、D。上升过程若是匀减速直线运动,其平均速度为 ,而从图中可以看出其面积小于匀减速直线运动的面积,即小球实际上升的位移小于做匀减速上升的位移,而平均速度等于位移与时间之比,故其平均速度小于匀减速运动的平均速度,即小于 ,选项A错误。同理,可知小球下降过程中的平均速度大于匀加速
下降的平均速度,即大于 ,选项B正确。小球抛出时,根据牛顿第二定律得:mg+kv=ma,此时速率最大,可知此时的加速度最大,到最高点时,v=0,加速度a=g,不是0,选项C错误。上升过程有:mg+kv=ma,v减小,a减小;下降过程有:mg-kv=ma,v增大,a减小,选项D正确。
迁移3:F-t图象问题质量为2 kg的物体静止在足够大的水平面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.3,最大静摩擦力和滑动摩擦力大小视为相等。从t=0时刻开始,物体受到方向不变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用,F随时间t的变化规律如图所示。重力加速度g取10 m/s2,则物体在t=0到t=10 s这段时间内的位移大小为(　　)
A.6 m　　　B.18 m　　　C.30 m　　　D.24 m
【解析】选C。物体所受的最大静摩擦力f=μmg=6 N。在0～2 s内,拉力小于摩擦力,物体不动;在2～4 s内,物体做匀加速直线运动,a1= m/s2=3 m/s2,则位移x1= ×3×4 m=6 m;
在4～6 s内,物体做匀减速直线运动,加速度大小a2= μg=3 m/s2,初速度v0=a1t1=6 m/s,则位移x2=v0t2- =12 m- ×3×4 m=6 m;物体的末速度v1=v0-a2t2=6 m/s-3×2 m/s=0在6～8 s内,物体做匀加速直线运动,匀加速直线运动位移x3=6 m,末速度v2=6 m/s。
在8～10 s内,物体做匀速直线运动,位移x4=v2t4=12 m。则0～10 s内的位移x=6 m+6 m+6 m+12 m=30 m,故C正确,A、B、D错误。
【通关秘籍】 1.动力学图象问题的类型:(1)已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图象,要求分析物体的运动情况。
(2)已知物体在一过程中的位移、速度、加速度随时间变化的图象,要求分析物体的受力情况。(3)已知物体在物理图象中的运动初始条件,分析物体位移、速度、加速度随时间的变化情况。
2.解决动力学图象问题的思路方法:(1)分清图象的类别。即横、纵轴所代表的物理量及其物理意义,分清图象所反映的物理过程,注意临界点。(2)明确图象中特殊点的物理意义。即图象与横、纵轴的交点,图线的转折点,两条图线的交点等。
(3)明确图象中的信息。把图象与题目的题意、情景相结合。再结合斜率、特殊点、面积等物理意义,确定图象中反馈出来的信息,这些信息往往是解题的突破口或关键点。
【加固训练】(多选)物体只在力F的作用下从静止开始运动,其F-t图象如图所示,则物体(　　)A.在t1时刻加速度最大B.在0～t1时间内做匀加速运动C.从t1时刻后便开始返回运动D.在0～t2时间内,速度一直在增大
【解析】选A、D。从图中可知物体在运动过程中受到的合力方向始终不变,所以物体一直做加速运动,即速度一直增加,物体做单向加速直线运动,C错误、D正确;根据牛顿第二定律a= ,可得在t1时刻合力最大,所以加速度最大,A正确;在0～t1时间内合力F一直增大,所以物体做加速度增大的加速运动,B错误。