第3章 第1讲 牛顿第二定律—2022届高中物理一轮复习讲义(机构专用)学案
展开【教学目标】1、深刻理解牛顿第二定律的内容,知道牛顿第二定律表达式的确切含义,会用牛顿第二定律公式进行计算;
2、力的合成法、正交分解法、整体法和隔离法在牛顿第二定律解题中的应用;
3、能熟练应用牛顿第二定律,解释物体的受力和运动情况;
【重、难点】1、牛顿第二定律的理解和应用;2、运用整体法和隔离法解决运动学问题
【知识梳理】
,
(1)质量越大的物体,加速度越小。( )
(2)物体的质量与加速度成反比。( )
(3)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。( )
(4)千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位。( )
(5)力的单位牛顿,简称牛,属于导出单位。( )
典例精析
考点一 对牛顿第二定律的基本理解
1.牛顿第二定律的五个特性
2.合力、加速度、速度之间的决定关系
(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。
(2)a=eq \f(Δv,Δt)是加速度的定义式,a与Δv、Δt无必然联系;a=eq \f(F,m)是加速度的决定式,a∝F,a∝eq \f(1,m)。
(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。
例1、(多选)(2016·全国II卷)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则( )
A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同
B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直
C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同
D.质点单位时间内速率的变化量总是不变
例2、(多选)一物体重为50 N,与水平桌面间的动摩擦因数为0.2,现加上如图所示的水平力F1和F2,若F2=15 N时物体做匀加速直线运动,则F1的值可能是(g=10 m/s2)( )
A.25 N B.3 N C.30 N D.50 N
变式1、(2016·上海高考)如图所示,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,球所受合外力的方向沿图中的( )
A.OA方向 B.OB方向 C.OC方向 D.OD方向
变式2、如图所示,质量为M=400g的劈形木块B上叠放一木块A,A的质量m=200g。A、B一起放在斜面上,斜面倾角,B的上表面呈水平,B与斜面间及B与A之间的动摩擦因数。当B受一个F=5.76N的沿斜面向上的力时,A相对B静止,并一起沿斜面向上运动。求:(1)B的加速度大小;(2)A受到的摩擦力及A对B的压力。(g=10m/s2,sin37°=0.6,cs37°=0.8)
考点二 定性分析物体的速度和加速度变化
例3、(多选)如图所示,轻弹簧下端固定在水平面上。一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落,接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落。在小球下落的这一全过程中,下列说法中正确的是( )
A.小球刚接触弹簧瞬间速度最大
B.从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上
C.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的速度先增大后减小
D.从小球接触弹簧到到达最低点,小球的加速度先减小后增大
变式3、如图所示,一弹簧一端系在墙上O点,自由伸长到B点。今将一小物体m压着弹簧,将弹簧压缩到A点,然后释放,小物体能运动到C点静止,物体与水平地面的摩擦因数恒定。下列说法中正确的是( )
A
B
C
O
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.物体从B点受合外力为零
1.分析物体的运动性质,要从受力分析入手,求合力,然后根据牛顿第二定律分析加速度的变化.
2.特别要注意加速度与合力具有瞬时对应关系,而速度是不能突变的,速度的变化是需要时间的,Δv=aΔt
考点三 牛顿第二定律的瞬时性问题
1.两种模型
a与F具有瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时变化、同时消失,可简化为以下两种模型:
2.求解瞬时加速度的一般思路
eq \x(\a\al(分析瞬时变化前后,物体的受力情况))⇒eq \x(\a\al(列牛顿第二, 定律方程))⇒eq \x(\a\al(求瞬时,加速度))
例4、在光滑水平面上有一质量为1kg的物体,它的左端与一劲度系数为800N/m的轻弹簧相连,右端连接一细线.物体静止时细线与竖直方向成37°角,此时物体与水平面刚好接触但无作用力,弹簧处于水平状态,如图所示,已知sin 37°=0.6,cs 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2,则下列判断正确的是( )
A.在剪断细线的瞬间,物体所受合外力为零
B.在剪断弹簧的瞬间,物体所受合外力为15N
C.在剪断细线的瞬间,物体的加速度大小为7.5m/s2
D.在剪断弹簧的瞬间,物体的加速度大小为7.5m/s2
变式4、(多选)如图所示,质量为m的小球被一根橡皮筋AC和一根绳BC系住,当小球静止时,橡皮筋处在水平方向上。下列判断中正确的是( )
A.在AC被突然剪断的瞬间,BC对小球的拉力不变
B.在AC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为gsin θ
C.在BC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为eq \f(g,cs θ)
D.在BC被突然剪断的瞬间,小球的加速度大小为gsin θ
考点四 动力学中的图象问题
1.动力学中常见的图象:v-t图象、a-t图象、F-t图象等.
2.解决图象问题的关键
(1)看清图象的横、纵坐标所表示的物理量及单位并注意坐标原来是否从0开始.
(2)理解图象的物理意义,能够抓住图象的一些关键点,如斜率、截距、面积、交点、拐点等,判断物体的运动情况或受力情况,再结合牛顿运动定律求解.
【思维深化】
图象问题反映的是两个变量之间的函数关系,因此在某些情况下,要用有关物理规律和公式进行推导,得到两个变量的关系来分析图象的有关问题.
题型一 由v t图象分析物体的受力情况
例5、(多选)受水平外力F作用的物体,在粗糙水平面上做直线运动,其v-t图线如图所示,则( )
A.在0~t1内,外力F大小不断增大 B.在t1~t2内,外力F大小可能不断减小
C.在t1时刻,外力F为零 D.在t1~t2内,外力F大小可能先减小后增大
变式5、(多选)(2015·新课标全国Ⅰ·20)如图a所示,一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图b所示.若重力加速度及图b中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出( )
A.斜面的倾角 B.物块的质量
C.物块与斜面间的动摩擦因数 D.物块沿斜面向上滑行的最大高度
题型二 根据已知条件确定某物理量的变化图象
例6、(多选)将一个物体以初速度v0从地面竖直向上抛出,经一段时间后落回地面.设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变,取竖直向上为正方向.下列关于速度v、加速度 a随时间t变化的图象正确的是( )
考点五 应用整体法与隔离法处理连接体问题
例7、如图所示,质量分别为m1、m2的两个物体通过轻弹簧连接,在力F的作用下一起沿水平方向做匀加速直线运动(m1在光滑地面上,m2在空中).已知力F与水平方向的夹角为θ.则m1的加速度大小为( )
A.eq \f(Fcs θ,m1+m2) B.eq \f(Fsin θ,m1+m2) C.eq \f(Fcs θ,m1) D.eq \f(Fsin θ,m2)
例8、如图所示,装有支架的质量为M(包括支架的质量)的小车放在光滑水平地面上,支架上用细线拖着质量为m的小球,当小车受水平外力F的作用在光滑水平地面上向左匀加速运动时,稳定后绳子与竖直方向的夹角为θ.求小车所受水平外力F的大小.
例9、如图所示,质量分别为2m和m的A、B两物体用不可伸长的轻绳绕过轻质定滑轮相连,开始两物体处于同一高度,绳处于绷紧状态,轻绳足够长,不计一切摩擦.现将两物体由静止释放,求在A落地之前的运动过程中,A、B运动的加速度大小。
变式6、(多选)质量分别为M和m的物块形状大小均相同,将它们通过轻绳和光滑定滑轮连接,如图甲所示,绳子在各处均平行于倾角为α的斜面,M恰好能静止在斜面上,不考虑M、m与斜面之间的摩擦.若互换两物块位置,按图乙放置,然后释放M,斜面仍保持静止.则下列说法正确的是( )
A.轻绳的拉力等于Mg B.M运动加速度大小为(1-sinα)g
C.轻绳的拉力等于mg D.M运动加速度大小为eq \f(M-m,M)g
变式7、如图所示,A、B两木块的质量分别为mA、mB,在水平推力F作用下沿光滑水平面匀加速向右运动,则A、B间的弹力等于( )
A. B. C.F D.
扩展:1.若A、B与水平面间有摩擦力且摩擦因数均为μ,则A、B间弹力等于 ;
2.如下图所示,倾角为α的斜面上放两物体mA和mB,用与斜面平行的力F推mA,使两物加速上滑,不管斜面是否光滑,两物体之间的作用力总为 。
3.五个质量相等的物体置于光滑的水平面上,如图所示.现向右施加大小为F、方向水平向右的恒力,则第2个物体对第3个物体的作用力等于( )
A.eq \f(1,5)F B.eq \f(2,5)F C.eq \f(3,5)F D.eq \f(4,5)F
变式8、如图所示,物块B静止在光滑的水平面上,A静止在B物块上面。A、B两物块质量分别为m和M, A和B在水平拉力F的作用下一起向右匀加速运动,求A、B间的摩擦力大小。
变式9、如图所示,一夹子夹住木块,在力F作用下向上提升.夹子和木块的质量分别为m、M,夹子与木块两侧间的最大静摩擦力均为f,若木块不滑动,力F的最大值是( )
A.eq \f(2fm+M,M) B.eq \f(2fm+M,m)
C.eq \f(2fm+M,M)-(m+M)g D.eq \f(2fm+M,m)+(m+M)g
考点六 动力学中的临界极值问题
1.概念:临界问题是指某种物理现象(或物理状态)刚好要发生或刚好不发生的转折状态.
2.临界或极值条件的标志
(1)有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点;
(2)若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述的过程存在着极值,这个极值点往往是临界点.
3.解答临界问题的三种方法
在解决临界问题时,进行正确的受力分析和运动分析,找出临界状态是解题的关键。
题型一 接触与脱离的临界条件
例10、如图所示,质量均为m的A、B两物体叠放在竖直弹簧上并保持静止,用大小等于mg的恒力F向上拉B,运动距离h时,B与A分离.下列说法正确的是( )
A.B和A刚分离时,弹簧长度等于原长 B.B和A刚分离时,它们的加速度为g
C.弹簧的劲度系数等于eq \f(mg,h) D.在B与A分离之前,它们做匀加速直线运动
变式10.如图所示,一斜面放在水平地面上,倾角θ=53°,一个质量为0.2kg的小球用细绳吊在斜面顶端。斜面静止时,球紧靠在斜面上,绳与斜面平行。现在小球与斜面一起向右加速,加速度为a。求:(g=10m/s2,sin53°=0.8,cs53°=0.6)
(1)当a=5m/s2时,细绳的拉力及斜面对小球的弹力
(2)当a=10m/s2时,细绳的拉力及斜面对小球的弹力
题型二 相对滑动的临界条件
例11、(多选)如图所示,物体A放在物体B上,物体B放在光滑的水平面上,已知mA=6 kg,mB=2 kg。A、B间动摩擦因数μ=0.2,A物体上系一细线,细线能承受的最大拉力是20 N,水平向右拉细线,下述中正确的是(g取10 m/s2)( )
A.当拉力0<F<12 N时,A静止不动
B.当拉力F>12 N时,A相对B滑动
C.当拉力F=16 N时,B受到A的摩擦力等于4 N
D.在细线可以承受的范围内,无论拉力F多大,A相对B始终静止
变式11.(多选)如图所示,A、B 两物块的质量分别为 2 m 和 m,静止叠放在水平地面上。A、B 间的动摩擦因数为μ,B 与地面间的动摩擦因数为μ。最大静摩擦力等于滑动摩擦力,重力加速度为 g。现对 A 施加一水平拉力 F,则( )
A. 当 F < 2 μmg 时,A、B 都相对地面静止
B.当 F =μmg 时,A 的加速度为μg
C.当 F > 3 μmg 时,A 相对B滑动
D.无论 F 为何值,B 的加速度不会超过μg
第2讲 牛顿第二定律
答案
例1、BC 例2、BCD 变式1、D 变式2、(1)2 m/s2 (2)f=0.32N,FN=2.24N
例3、CD 变式3、C 例4、C 变式4、BC 例5、BD
变式5、ACD 例6、BD 例7、A 例8、F=(M+m)gtanθ 例9、
变式6、BCD 变式7、B 拓展1、,2、,3、C
变式8、 变式9、A 例10、C
变式10、(1)FT=2.2N,FN=0.4N(2)FT= N,FN=0 N, 变式11、CD极限法
把物理问题(或过程)推向极端,从而使临界现象(或状态)暴露出来,以达到正确解决问题的目的
假设法
临界问题存在多种可能,特别是非此即彼两种可能时,或变化过程中可能出现临界条件,也可能不出现临界条件时,往往用假设法解决问题
数学法
将物理过程转化为数学表达式,根据数学表达式解出临界条件
第2章 第1讲 重力 弹力 摩擦力—2022届高中物理一轮复习讲义(机构专用)学案: 这是一份第2章 第1讲 重力 弹力 摩擦力—2022届高中物理一轮复习讲义(机构专用)学案,共21页。学案主要包含了教学目标,重、难点,知识梳理,思维深化,能力展示,小试牛刀,大显身手等内容,欢迎下载使用。
第12章 第1讲 分子动理论 内能—2022届高中物理一轮复习讲义(机构专用)学案: 这是一份第12章 第1讲 分子动理论 内能—2022届高中物理一轮复习讲义(机构专用)学案,共17页。学案主要包含了教学目标,重、难点,知识梳理,能力展示,小试牛刀,大显身手等内容,欢迎下载使用。
第7章 第1讲 电场力的性质—2022届高中物理一轮复习讲义(机构专用)学案: 这是一份第7章 第1讲 电场力的性质—2022届高中物理一轮复习讲义(机构专用)学案,共32页。学案主要包含了教学目标,重、难点,知识梳理,能力展示,小试牛刀,大显身手等内容,欢迎下载使用。