新课标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教案.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 知识点一 牛顿第二定律 单位制 1.牛顿第二定律 (1)内容：物体加速度的大小跟它受到的 成正比，跟它的 成反比，加速度的方向跟 的方向相同 . (2)公式： . (3)物理意义：它表明了力是产生 的原因 . (4)适用范围： 只适用于研究 中运动与力的关系，不能用于非惯性系； 只适用于解决 物体的 运动问题，不能用来处理微观粒子的高速运动问题 . 2.单位制 (1)单位制：由 和导出单位一起构成单位制 . 基 本单位：在力学中，选定 、时间和 三个物理量的单位为基本单位 . 导出单位：根据物理公式中其他物理量和 的关系，推

2、导出的物理量的单位 . (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 时间 t 秒 长度 l 米 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 答案： 1.(1)作用力 质量 作用力 (2)F ma (3)加速度 (4) 惯性系 宏观 低速 2.(1)基本单位 长度 质量 基本物理量 (2)kg s m 知识点二 超重和失重 1.超重 (1)定义：物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力 ) 物体所受重力的现象 . 【 精品教育资源文库 】 (2)产生条件：物体具有 的加速度 . 2.失重

3、 (1)定义：物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力 ) 物体所受重力的现象 . (2)产生条件：物体具有 的加速度 . 3.完全失重 (1)定义：物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力 ) 的现象称为完全失重现象 . (2)产生条件：物体的加速度 a ，方向竖直向下 . 答 案： 1.(1)大于 (2)向上 2.(1)小于 (2)向下 3.(1)等于零 (2)g (1)物体加速度的方向一定与合外力方向相同 .( ) (2)质量越大的物体，加速度越小 .( ) (3)物体的质量与加速度成反比 .( ) (4)物体受到外力作用，立即产生加速度 .( ) (5)可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运

4、动情况 .( ) (6)物体所受的合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小 .( ) 答案： (1) (2) (3) (4) (5) (6) 考点 对牛顿第二定律 的理解 牛顿第二定律的 “ 五个性质 ” ： 考向 1 力和运动的定性关系 (1)不管速度是大是小，或是零，只要合力不为零，物体都有加速度 . 【 精品教育资源文库 】 (2)a v t是加速度的定义式， a 与 v、 t 无必然联系； a Fm是加速度的决定式， a F，a 1m. (3)合力与速度同向时，物体加速运动；合力与速度反向时，物体减速运动 . 典例 1 如图所示，一轻弹簧一端系在墙上的 O 点，自由伸长到 B 点

5、 .今用一物体 m 把弹簧压缩到 A 点，然后释放，物体能运动到 C 点静止， 物体与水平地面间的动摩擦因数恒定，下列说法正确的是 ( ) A.物体从 A 到 B 速度越来越大，从 B 到 C 速度越来越小 B.物体从 A 到 B 速度越来越小，从 B 到 C 加速度不变 C.物体从 A 到 B 先加速后减速，从 B 到 C 一直减速运动 D.物体在 B 点受力为零 解析 物体在 A 点时受两个力作用，向右的弹力 kx 和向左的摩擦力 Ff，合力 F 合 kx Ff，物体从 A B 的过程，弹力由大于 Ff减至为零，所以开始一段合力向右，中间有一点合力为零，然后合力向左，而 v 一直向右，故物

6、体先做加速度越来越小的加速运动，在 A 到 B中间有一点加速度为零 ，速度达到最大，接着做加速度越来越大的减速运动；物体从 B C 过程， F 合 Ff为恒力，方向向左，所以物体做加速度不变的匀减速运动，故 C 正确 . 答案 C 考向 2 牛顿第二定律的矢量性 由于加速度的方向与合力的方向总相同，若已知合力方向，即可确定加速度方向；反之，若已知加速度方向，即可确定合力的方向 . 典例 2 (多选 )如图所示，带支架的平板小车沿水平面向左做直线运动，小球 A 用细线悬挂于支架前端，质量为 m 的物块 B 始终相对小车静止地摆放在右端 .B 与小车平板间的动摩擦因数为 .若某时刻观察到细线偏离竖

7、直方向 角 ，则此刻 ( ) A.小车对物块 B 的摩擦力大小为 mg B.小车对物块 B 的摩擦力水平向右 【 精品教育资源文库 】 C.小车对物块 B 的摩擦力大小为 mgtan D.小车对物块 B 的合力大小为 mg 1 tan2 解析 以整体 (小车、支架、小球、物块 )为研究对象，其加速度方向只能是水平方向；以小球 A 为研究对象，受力分析知其合力水平向右，由牛顿第二定律有 mAgtan mAa，可得小车向左做加速度大小为 a gtan 的匀减速运动；以物块 B 为研究对象，小车对物块 B 向右的静摩擦力 Ff ma mgtan ，小车 对物块 B 竖直向上的支持力 FN mg，故

8、小车对物块 B产生的作用力的大小为 F F2N F2f mg 1 tan2 ，方向为斜向右上方，选项 B、 C、 D 正确 . 答案 BCD 考向 3 牛顿第二定律的瞬时性 加速度与合外力具有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，具体可简化为以下两种模型： 典例 3 如图所示， A、 B 两球质量相等，光滑斜面的倾角为 ，图甲中 A、 B 两球用轻弹簧相连，图乙中 A、 B 两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板 C 与 斜面垂直，轻弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板的瞬间有 ( ) A.两图中两球加速度均为 gsin B.两图中 A 球的加速度均为零 C.图乙中轻杆的作用力一

9、定不为零 D.图甲中 B 球的加速度是图乙中 B 球加速度的 2 倍 解析 撤去挡板前，挡板对 B 球的弹力大小为 2mgsin .因弹簧弹力不能突变，而杆的弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中 A 球所受合力为零，加速度为零， B 球所受合力为2mgsin ，加速度为 2gsin ；图乙中杆的弹力突变为零， A、 B 球所受合力均为 mgsin ，加速度均为 gsin ，可知只有 D 正确 . 答案 D 【 精品教育资源文库 】 考向 4 牛顿第二定律的独立性 (1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵守牛顿第二定律 . (2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和 . (3

10、)力和加速度在各个方向上的分量也遵守牛顿第二定律，即 ax Fxm， ay Fym. 典例 4 (2017 辽宁沈阳四校月考 )如图所示，当小车向右加速运动时，物块 M 相对车厢静止于竖直车厢壁上，当车的加速度增大时 ( ) A.M 受静摩擦力增大 B.M 对车厢壁的压力减小 C.M 仍相对于车厢静止 D.M 受静摩擦力减小 解析 分析 M 受力情况如图所示，因 M 相对车厢壁静止，有 Ff Mg，与水平方向的加速度大小无关， A、 D 错误 .水平方向， FN Ma， FN 随 a 的增大而增大，由牛顿第三定律知， B错误 .因 FN增大，物体与车厢壁的最大静摩擦力增大，故 M 相对于车厢仍

11、静止， C 正确 . 答案 C 考点 对超重和失重的理解与应用 1.超重、失重和完全失重比较 超重 失重 完全失重 产生 条件 加速度方向向上 加速度方向向下 加速度方向向下，且大小 a g 动力学 原理 F mg ma F m(g a) mg F ma F m(g a) mg F mg F 0 可能 状态 加速上升； 减速下降 加速下降； 减速上升 自由落体运动和所有的抛体运动； 绕地球做匀速圆周运动的卫【 精品教育资源文库 】 星、飞船等 2.对超重和失重的进一步理解 (1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了 .在发生这些现象时，物体的重力依然存在，

12、且不发生变化，只是物体对支持物的压力 (或对悬挂物的拉力 )发生了变化 (即 “ 视重 ” 发生变化 ). (2)只要物体有向 上或向下的加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关 . (3)尽管物体的加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态 . 典例 5 (2015 江苏卷 )(多选 )一人乘电梯上楼，在竖直上升过程中加速度 a 随时间 t变化的图线如图所示，以竖直向上为 a 的正方向，则人对地板的压力 ( ) A.t 2 s 时最大 B.t 2 s 时最小 C.t 8.5 s 时最大 D.t 8.5 s 时最小 解析 当电梯有

13、向上的加速度时，人处于超重状态，人对地板的压力 大于重力，向上的加速度越大，压力越大，因此 t 2 s 时，压力最大， A 项正确；当有向下的加速度时，人处于失重状态，人对地板的压力小于人的重力，向下的加速度越大，压力越小，因此 t 8.5 s时压力最小， D 项正确 . 答案 AD 变式 1 (多选 )如图所示，木箱顶端固定一竖直放置的弹簧，弹簧下方连接一物块，木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力 .若在某段时间内，物块对箱底刚好无压力，则在此段时间内，木箱的运动状态可能为 ( ) A.加速下降 B.加速上升 C.物块处于失重状态 D.物块处于 超重状态 【 精品教育资源文库 】

14、 答案： AC 解析：木箱静止时弹簧处于伸长状态且物块与箱底间有压力，此时物块在重力、弹簧弹力、木箱底对它向上的支持力作用下处于平衡状态 .当物块对箱底刚好无压力时，重力、弹簧弹力不变，其合力竖直向下，所以系统的加速度向下，物块处于失重状态，可能加速下降，选项 A、 C 正确 . 变式 2 (2017 河北五校联考 )如图所示为用索道运输货物的情景，已知倾斜的索道与水平方向的夹角为 37 ，重物与车厢地板之间的动摩擦因数为 0.30.当载重车厢沿索道向上加速运动时，重物与车厢仍然保持相对静止状态，重物对车厢内水平地 板的正压力为其重力为 1.15 倍， sin 37 0.6， cos 37 0.8，那么这时重物对车厢地板的摩擦力大小为 ( ) A.0.35mg B.0.30mg C.0.23mg D.0.20mg 答案： D 解析：车厢内的重物受重力、支持力和水平向右的摩擦力作用，将加速度沿水平方向和竖直方向分解，由牛顿运动定律可知 F mg masin 37 ， Ff macos 37