2019年高考物理一轮复习第三章牛顿运动定律第2讲牛顿第二定律两类动力学问题学案.doc

1、【 精品教育资源文库 】 第 2 讲 牛顿第二定律 两类动力学问题 板块一 主干梳理 夯实基础 【知识点 1】 牛顿 第 二定律 单位制 1牛顿 第 二定律 (1)内容：物体的加速度的大小跟 作用力 成正比，跟物体的 质量 成反比，加速度的方向与 作用力 的方向相同。 (2)表达式： F Kma，当单位采用国际单位制时 K 1， F ma。 (3)适用范围 牛顿 第 二定律只适用于 惯性 参考系 (相对地面静止或做匀速直线运动的参考系 )。 牛顿 第 二定律只适用于 宏观物体 (相对于分子、原子 )、 低速 运动 (远小于光速 )的情况。 2单位制、基本单位、导出单位 (1)单 位制： 基本

2、单位 和 导出单位 一起组成了单位制。 基本物理量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理公式推导出其他物理量的单位，这些被选定的物理量叫做基本物理量。 基本单位： 基本物理量 的单位。力学中的基本物理量有三个，它们是 质量 、 时间 、 长度 ，它们的单位是基本单位。 导出单位：由 基本单位 根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。 (2)国际单位制中的基本单位 基本物理量 符号 单位名称 单位符号 质量 m 千克 kg 时间 t 秒 s 长度 l 米 m 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 【知识点 2】 牛

3、顿定律的应用 1动力学的两类基本问题 (1)已知受力情况求物体的 运动情况 ； (2)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 以 加速度 为 “ 桥梁 ” ，由 运动学公式 和 牛顿运动定律 列方程求解，具体逻辑关系如图： 【 精品教育资源文库 】 板块二 考点细研 悟法培优 考点 1 牛顿 第 二定律的瞬时性 拓展延伸 1牛顿 第 二定律 (1)表达式为 F ma。 (2)理解：其核心是加速度与合 外力的瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时消失、同时变化。 2两类模型 (1)刚性绳 (或接触面 ) 不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断 (或脱离 )后，其弹力立即消失

4、，不需要形变恢复时间。 (2)弹簧 (或橡皮绳 ) 两端同时连接 (或附着 )有物体的弹簧 (或橡皮绳 )，特点是形变量大，其形变恢复需要较长时间，在瞬时性问题中，其弹力的大小往往可以看成保持不变。 3解题思路 分析瞬时变化前后物体的受力情况 列牛顿第二定律方程 求瞬时加速度 例 1 如图所示，三个物块 A、 B、 C 的质量满足 mA 2mB 3mC， A 与天花板之间、 B 与 C 之间均用轻弹簧相连，A 与 B 之间用细绳相连，当系统静止后，突然剪断 A、 B 间的细绳，则此瞬间 A、 B、 C 的加速度分别为 (取向下为正 )( ) 【 精品教育资源文库 】 A 56g、 2g、 0

5、 B 2g、 2g、 0 C 56g、 53g、 0 D 2g、 53g、 g (1)剪断细绳前悬挂 A 物块的弹簧的弹力以哪个物体为研究对象求 解？ 提示： A、 B、 C 整体。 (2)剪断 A、 B 间细绳的瞬间，弹簧上的力突变吗？ 提示： 不突变。 尝试解答 选 C。 系统静止时， A 物块受重力 GA mAg，弹簧向上的拉力 F (mA mB mC)g， A、 B 间细绳的拉力 FAB (mB mC)g 作用， B、 C 间弹簧的弹力 FBC mCg。剪断细绳瞬间，弹簧形变来不及恢复，即弹力不变，由牛顿 第 二定律，对物块 A 有： F GA mAaA，解得： aA 56g，方向竖直

6、向上；对 B： FBC GB mBaB，解得： aB 53g，方向竖直向下；剪断 细绳的瞬间， C 的受力不变，其加速度仍为零， C 正确。 总结升华 求解瞬时加速度问题时应抓住 “ 两点 ” (1)物体的受力情况和运动情况是相对应的，当外界因素发生变化时，需要重新进行受力分析和运动分析。如例题中突然剪断细绳，就要重新受力分析和运动分析，同时注意哪些力发生突变。 (2)加速度可以随着力的突变而突变，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变。 跟踪训练 2017 宁夏银川一模 (多选 )如图所示， A、 B 两物块质量分别为 2m、 m，用一轻弹簧相连，将 A用长度适当的轻绳 悬挂于天花板上

7、，系统处于静止状态， B 物块恰好与水平桌面接触而没有挤压，此时轻弹簧的伸长量为 x。现将悬绳剪断，则下列说法正确的是 ( ) A悬绳剪断后， A 物块向下运动 2x 时速度最大 B悬绳剪断后， A 物块向下运动 3x 时速度最大 C悬绳剪断瞬间， A 物块的加速度大小为 2g D悬绳剪断瞬间， A 物块的加速度大小为 32g 答案 BD 解析 剪断悬绳前，对物块 B 受力分析，物块 B 受到重力和弹簧的弹力，可知弹力 F mg。悬绳剪断瞬间，对物块 A 分析，物块 A 的合力为 F 合 2mg F 3mg，根据牛顿 第 二定律，得 a 32g，故 C 错误， D 正确；弹簧开【 精品教育资

8、源文库 】 始处于伸长状态，弹力 F mg kx；物块 A 向下压缩，当 2mg F kx 时，速度最大，即 x 2x，所以 A下降的距离为 3x 时速度最大，故 B 正确， A 错误。 考点 2 力与运动的关系 深化理解 1力是产生加速度的原因。 2作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿 第 二定律。 3速度增大或减小是由速度与加速度的方向关系决定的，二者同向则速度增大，反向则速度减小。 例 2 (多选 )如图所示，一轻质弹簧一端固定在墙上的 O 点，自由伸长 到 B 点。今用一小物体 m 把弹簧压缩到A 点 (m 与弹簧不连接 )，然后释放，小物体能经 B 点运动到 C 点而静止

9、。小物体 m 与水平面间的动摩擦因数 恒定，则下列说法中正确的是 ( ) A物体从 A 到 B 速度越来越大 B物体从 A 到 B 速度先增加后减小 C物体从 A 到 B 加速度越来越小 D物体从 A 到 B 加速度先减小后增加 (1)由 A 到 C 的过程中，物体受地面的摩擦力和弹簧弹力大小相等的位置出现在 B 点哪侧？ 提示： B 点左侧。 (2)a 0 时速度最大吗？ 提示： a 0 时出现在 A、 B 之间，那时速度达最大值。 尝试解答 选 BD。 物 体从 A 到 B 的过程中，水平方向一直受到向左的滑动摩擦力作用，大小不变；还一直受到向右的弹簧的弹力，从某个值逐渐减小为 0。开始时

10、，弹力大于摩擦力，合力向右，物体向右加速，随着弹力的减小，合力越来越小；到 A、 B 间的某一位置时，弹力和摩擦力大小相等、方向相反，合力为 0，速度达到最大；随后，摩擦力大于弹力，合力增大但方向向左，合力方向与速度方向相反，物体开始做减速运动。所以，小物体由 A 到 B的过程中，先做加速度减小的加速运动，后做加速度增加的减速运动，正确选项为 B、 D。 总结升华 弹簧弹力作用下的动态运动问题的基本处理 方法 【 精品教育资源文库 】 宜采用 “ 逐段分析法 ” 与 “ 临界分析法 ” 相结合，将运动过程划分为几个不同的子过程，而找中间的转折点是划分子过程的关键。 (1)合外力为零的点即加速

11、度为零的点，是加速度方向发生改变的点，在该点物体的速度具有极值。 (2)速度为零的点，是物体运动方向 (速度方向 )发生改变的转折点。 跟踪训练 2017 内蒙古包头模拟 (多选 )如图所示，一个质量为 m 的刚性圆环套在粗糙的竖直固定细杆上，圆环的直径略大于细杆的直径，圆环的两边与两个完全相同的轻质弹簧相连，轻质弹簧的另一端分别相连在和圆环同一高度的墙壁上的 P、 Q 两点处，弹簧的劲度系数为 k，起初圆环处于 O 点，弹簧处于原长状态且原长为 l，细杆上面的 A、 B 两点到 O 点的距离都为 l。将圆环拉至 A 点由静止释放，对于圆环从 A 点运动到 B点的过程中，下列说法正确的是 (

12、) A圆环通过 O 点的加速度小于 g B圆环在 O 点的速度最大 C圆环在 A 点的加速度大小为 g 2 klm D圆环在 B 点的速度为 2 gl 答案 CD 解析 圆环在 O 点的合力大小等于重力，则此时加速度 a g， A 错误；圆环在 O 点时加速 度向下，速度向下，有向下的加速度，速度不是最大， B 错误；圆环在 A 点的加速度大小为 aA mg 2 k l2 l2 lm g 2 klm ， C 正确； A、 B 两点到 O 点的距离都为 l，弹力在此过程中做功为 0，根据动能定理得 mg2 l 12mv2，即 v 2 gl， D 正确。 考点 3 动力学的两类基本问题 解题技巧

13、动力学的两类基本问题的解题步骤 【 精品教育资源文库 】 例 3 2018 洛阳模拟 某电视台在娱乐节目中曾推出 一个游戏节目 推矿泉水瓶。选手们从起点开始用力推瓶子一段时间后，放手让它向前滑动，若瓶子最后停在桌上有效区域内 (不能压线 )视为成功；若瓶子最后没有停在桌上有效区域内或在滑行过程中倒下均视为失败。其简化模型如图所示， AC 是长度 L1 5.5 m 的水平桌面，选手们将瓶子放在 A 点，从 A 点开始用一恒定不变的水平推力推它， BC 为有效区域。已知 BC 长度 L2 1.1 m，瓶子质量 m 0.5 kg，与桌面间的动摩擦因数 0.2， g 取 10 m/s2。某选手作用在

14、瓶子上的水平推力 F 11 N，瓶子沿 AC 做直线运动，假设瓶子可 视为质点，该选手要想游戏获得成功，试求：在手推瓶子过程中瓶子的位移取值范围。 (令 5 2.2) (1)瓶子的运动过程分几段？各是什么运动？ 提示： 两段。先匀加速直线后匀减速直线。 (2)选手若要成功，瓶子的位移在什么范围内？ 提示： L1 L2R)。综上所述可得 tbtatc， C 正确。 2015 山东模拟 (14 分 )如图甲所示，为测定物体冲上粗糙斜面能达到的最大位移 x 与斜面倾角 的关系，将某一物体每次以不变的初速率 v0沿足够长的斜面向上推出，调节斜面与水平方向的夹角 ，实验测得 x 与斜面倾角 的关系如图乙所示， g 取 10 m/s2，根据图象求： (1)物体的初速度 v0； (2)物体与斜面间的动摩擦因数 ； (3)取不同的倾角 ，物体在斜面上能达到的位移 x 的最小值 xmin。 审题 抓住信息，准确推断