2024届高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律、两类动力学问题课件

这是一份2024届高考物理一轮复习专题三牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律、两类动力学问题课件，共46页。PPT课件主要包含了基本概念，作用力，F＝ma，受力情况，运动情况，单位制，基本单位，导出单位，基本物理量，答案D等内容，欢迎下载使用。
3.基本物理量和基本单位
(1)应用F＝ma进行计算时，各量必须使用国际单位制中的单位.(2)“基本量”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，如厘米、英寸、斤等常用单位，并且不同的单位制规定的基本量不尽相同.(3)不管是哪一类动力学问题，受力分析和运动状态分析都是关键环节.(4)作为“桥梁”的加速度，既可以根据已知受力求解，也可以根据已知运动状态求解.
1.[力与运动的关系]某种自动扶梯，无人乘行时运转很慢，当有人站上去后会慢慢加速.如图所示，有一顾客乘这种扶梯下楼，在电梯加速向下运行的过程中，她所受力的示意图是(　　)
A B C D
2.[力与运动的关系]某同学在水平运动的列车车厢顶部用细线悬挂一个小球研究列车的运动.某段时间内，细线偏离竖直方向一定角度并相对车厢保持静止，如图所示.关于列车的运动，下列判断正确的是(　　)A.加速度一定向右　B.加速度一定向左C.一定向右运动　D..一定向左运动【答案】A
3.[两类动力学问题]如图所示，质量为60 kg的某同学在做引体向上运动，他双臂伸直后从静止开始竖直向上做匀变速运动到肩部与单杠同高度所用时间为0.8 s，肩部上升的距离为0.4 m，g取10 m/s2，则该同学在运动过程中双手受到竖直向上的力大小为(　　)A.675 N　　B.600 NC.525 N　　 N【答案】A　
考点1　牛顿第二定律　[能力考点]　　　　　　　　　　　　　　1.牛顿第二定律的五个特性
2.只要合力不为零，物体都有加速度，与速度大小无关；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
例1　(2022年全国卷)(多选)如图，质量相等的两滑块P、Q置于水平桌面上，二者用一轻弹簧水平连接，两滑块与桌面间的动摩擦因数均为μ，重力加速度大小为g.用水平向右的拉力F拉动P，使两滑块均做匀速运动；某时刻突然撤去该拉力，则从此刻开始到弹簧第一次恢复原长之前(　　)A.P加速度大小的最大值为2μgB.Q加速度大小的最大值为2μgC.P的位移大小一定大于Q的位移大小D.P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小【答案】AD　
【解析】设两物块的质量均为m，撤去拉力前，两滑块均做匀速直线运动，则拉力大小为F＝2μmg，撤去拉力前对Q受力分析可知，弹簧的弹力为T0＝μmg，以向右为正方向，撤去拉力瞬间弹簧弹力不变为μmg，两滑块与地面间仍然保持相对滑动，此时滑块P的加速度为－T0－μmg＝maP1，解得aP1＝－2μg，此刻滑块Q所受的外力不变，加速度仍为零，滑块P做减速运动，故PQ间距离减小，弹簧的伸长量变小，弹簧弹力变小.根据牛顿第二定律可知P减速的加速度减小，滑块Q的合外力增大，合力向左，做加速度增大的减速运动.故P加速度大小的最大值是刚撤去拉力瞬间的加速度为2μg.Q加速度大小最大值为弹簧恢复原长时，－μmg＝maQm，解得aQm＝－μg，故滑块Q加速度最大值为μg，A正确，B错误；滑块P、Q水平向右运动，P、Q间的距离在减小，故P的位移一定小于Q的位移，C错误；滑块P在弹簧恢复到原长时的加速度为－μmg＝maP2，解得aP2＝－μg，撤去拉力时，P、Q的初速度相等，滑块P由开始大小为2μg的加速度做加速度减小的减速运动，最后弹簧原长时加速度大小为μg；滑块Q做加速度增大的减速运动，最后弹簧原长时加速度大小也为μg.分析可知P的速度大小均不大于同一时刻Q的速度大小，D正确.
1.(2022年湖北八市模拟)如图所示，餐厅服务员水平托举菜盘给顾客上菜.若服务员托举菜盘先匀速前行，此时手对菜盘的作用力大小为F1；服务员快到餐桌前变为减速向前运动，此时手对菜盘的作用力大小为F2，下列说法正确的是(　　)A.F1＝F2B.F1＜F2C.F1＞F2＞2F2【答案】B　
【解析】若服务员托举菜盘先匀速前行，此时手对菜盘的作用力大小为F1＝mg，服务员快到餐桌前变为减速向前运动，如图，则手对菜盘的作用力大小为F2＞mg，即F1＜F2， B正确.
2.(2022年重庆模拟)如图所示，甲、乙两物块位于光滑水平面上并通过水平轻弹簧连接，物块甲受到水平恒力F作用，两物块保持相对静止以相同大小的加速度a水平向右做匀加速直线运动.甲、乙物块质量分别为m、2m，弹簧在弹性限度内，不计空气阻力，撤去力F瞬时，甲、乙物块的加速度大小分别为a甲、a乙，则(　　)A.a甲＝a乙＝aB.a甲＝a，a乙＝2aC.a甲＝2a，a乙＝aD..a甲＝a乙＝2a【答案】C　
【解析】由题知，撤去力F前，此时弹簧弹力为F'，对物块乙有F'＝2ma，撤去力F瞬间，弹簧弹力大小不变，则乙物体加速度不变.对甲物体有F'＝ma甲，则有a甲＝2a，a乙＝a，C正确，A、B、D错误.
考点2　牛顿第二定律的综合应用　[能力考点]解决两类动力学问题的基本方法
例2　(2021年浙江卷)机动车礼让行人是一种文明行为.如图所示，质量m＝1.0×103 kg的汽车以v1＝36 km/h的速度在水平路面上匀速行驶，在距离斑马线s＝20 m处，驾驶员发现小朋友排着长l＝6 m的队伍从斑马线一端开始通过，立即刹车，最终恰好停在斑马线前.假设汽车在刹车过程中所受阻力不变，且忽略驾驶员反应时间.
(1)求开始刹车到汽车停止所用的时间和所受阻力的大小；(2)若路面宽L＝6 m，小朋友行走的速度v0＝0.5 m/s，求汽车在斑马线前等待小朋友全部通过所需的时间；(3)假设驾驶员以v2＝54 m/h超速行驶，在距离斑马线s＝20 m处立即刹车，求汽车到斑马线时的速度.
[方法归纳]　解决两类动力学问题的关键
2.图甲是我国传统农具——风鼓车，图乙是其工作原理示意图.转动摇柄，联动风箱内的风叶，向车斗内送风，入料仓漏口H漏出的谷物经过车斗，质量大于2.0×10－5 kg的谷粒为饱粒，落入第一出料口A1B；质量为1.2×10－5 kg~2.0×10－5 kg的谷粒为瘪粒，落入第二出料口A2B；质量小于1.2×10－5 kg的草屑被吹出出风口.已知A1、B、A2三点在同一水平线上，A1B的宽度为0.27 m；A1在H正下方，A1H的高度为0.45 m；质量为2.0×10－5 kg的谷粒从H漏出，恰好经B点落入A2B，设谷物从H漏出时速度为零；谷粒在车斗内所受水平风力恒定且相等，只考虑其所受重力和水平风力作用，重力加速度g取10 m/s2.(1)求谷粒从H落到出料口所经历的时间；(2)求谷粒所受水平风力的大小；(3)若瘪粒恰好能全部落入A2B，求A2B的宽度.
考点3　动力学图像问题的应用　[能力考点]1.图像解读以牛顿运动定律和运动学公式为纽带，建立方程等式，从而理解图像的轴、点、线、截距、斜率、图线与轴包围的面积所表示的意义.
例3　(2022年广州模拟)如图，篮球从某一高度自由落下，与地面反复碰撞，最后停在地面上，空气阻力不计，下列图像能大致反映该过程篮球的加速度随时间变化的是(　　)
A B C D
【解析】篮球自由落下与地面接触前，只受重力作用，加速度不变，以向下为正方向，加速度为正值，图线为平行于t轴的线段；篮球与地面接触到反弹离开地面过程中，受地面的向上的弹力先从零开始逐渐增大，篮球所受的合力ma1＝mg－N，开始阶段地面弹力N小于重力，合力向下，篮球向下继续挤压，N增大，合力逐渐减小，加速度逐渐减小，篮球这一阶段向下做加速度(向下，为正)减小的加速运动；弹力N增大到超过重力大小时，合力向上，其大小为ma2＝N－mg，随着N增大，加速度a逐渐增大，方向向上，篮球向下做加速度(向上，为负)增大的减速运动直至速度为零；篮球开始向上运动(离开地面前)的过程是篮球向下挤压地面过程的逆过程，加速度变化特点是：向上(为负)减小，再向下(为正)增大.故B符合题意，A、C、D不符合题意.
1.(2022年南宁模拟)(多选)“水火箭”是一项深受学生喜欢的科技活动，某学习小组利用饮料瓶制作的水火箭如图甲所示，其发射原理是通过打气使瓶内空气压力增大，当瓶口与橡皮塞脱离时，瓶内水向后喷出，水火箭获得推力向上射出.图乙是某次竖直发射时测绘的水火箭速度v与时间t的图像，其中t0时刻为“水火箭”起飞时刻，DE段是斜率绝对值为g的直线，忽略空气阻力.关于“水火箭”的运动，下列说法正确的是(　　)A.在t1、t2、t3、t4时刻中，t1时刻加速度最大B.“水火箭”在t2时刻达到最高点C.在t3时刻失去推力D.t3~t4时间内“水火箭”做自由落体运动【答案】AC　
【解析】v－t图像的斜率表示加速度，由图乙可知，在t1时刻斜率最大，则加速度最大，A正确；“水火箭”运动过程速度一直是正的，运动方向始终没有改变，t2时刻后仍在上升，B错误；DE段是斜率绝对值为g的直线，说明t3时刻以后“水火箭”的加速度大小为g，由牛顿第二定律可知，“水火箭”所受合力等于重力，“水火箭”在t3时刻失去推力，C正确；t3~t4时间内“水火箭”的速度方向是正的，加速度方向是负的，且加速度大小等于g，则“水火箭”做竖直上抛运动，D错误.
动力学中的等时圆模型等时圆问题归纳
1.如图所示，Pa、Pb、Pc是竖直面内三根固定的光滑细杆，P、a、b、c位于同一圆周上，d点为圆周的最高点，c点为最低点.每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出)，三个滑环分别从P处释放(初速为0)，用t1、t2、t3依次表示各滑环到达a、b、c所用的时间，则(　　)A.t1＜t2＜t3B.t1＞t2＞t3C.t3＞t1＞t2＝t2＝t3【答案】B