高中物理第2輪復習 專題1 第2講 牛頓運動定律和直線運動課件

1、2021/8/11 星期三1第 講2牛頓運動定律和直線運動專題一 力和運動2021/8/11 星期三2 1力和直線運動的關系 當物體所受合外力與速度共線時，物體做直線運動 (1)若F合=0，v00，物體保持勻速直線運動 (2)若F合恒定且不為零，且與v0同向時，物體做勻加速直線運動 (3)若F合恒定且不為零，且與v0反向時，物體將做勻減速直線運動 (4)若F合不恒定，物體做變加速或變減速直線運動2021/8/11 星期三3瞬時性力和加速度同生、同滅、同變化同體性在F=ma中，m、F、a都是針對同一個研究對象的物理量矢量性a與F的方向總是相同的獨立性當物體受到幾個力的作用時，每一個力分別產(chǎn)生的加

2、速度只與此力有關，與其他力無關相對性適用于低速、宏觀；只在慣性系中成立 2牛頓第二定律 (1)牛頓第二定律表達式F=ma， (2)牛頓第二定律的特性Fx=maxFy=may2021/8/11 星期三4 3.勻變速直線運動的規(guī)律及推論2021/8/11 星期三5 4典型的勻變速直線運動 (1)只受重力作用的自由落體運動和豎直上拋運動 (2)帶電粒子在勻強電場中由靜止開始被加速或帶電粒子沿著平行于電場方向射入電場中的運動 (3)物體、質點或帶電粒子所受的各種外力的合力恒定，且合力方向與初速度方向平行的運動2021/8/11 星期三6 5物體在變力作用下的直線運動 (1)受力特點 物體(或質點)受到

3、大小不斷變化，方向始終與速度在一條直線上的合外力作用時，做加速度大小不斷變化的非勻變速直線運動 (2)典型的非勻變速直線運動 簡諧運動2021/8/11 星期三7 a物體做簡諧運動的受力條件是回復力的大小與物體相對平衡位置的位移成正比，力的方向與位移方向時刻相反，可表達為F=-kx，因而該運動是加速度不斷變化的非勻變速直線運動 b無論是水平面還是豎直面(或斜面)上的彈簧振子的運動都是簡諧運動簡諧運動具有對稱的特點，即回復力的大小、加速度大小、速率以及動能、勢能(包括重力勢能和彈性勢能)在關于平衡位置對稱的位置是相等的2021/8/11 星期三8 c定量或定性分析簡諧運動中有關運動物理量的大小及

4、變化情況，一般需要結合牛頓運動定律和功能關系進行分析和判斷2021/8/11 星期三9 類型一：運用直線運動的基本規(guī)律 (1)注意物理量的矢量性：對運動方程中a、v、s賦值時，應注意它們的正、負號 (2)勻減速運動：利用運動可逆性，勻減速運動的位移、速度大小，可以看成反向的勻加速運動來求得求剎車類單向不可逆勻減速運動的位移，應注意先求出物體到停止運動的時間 (3)用平均速度解勻變速運動問題：如果問題給出一段位移及對應的時間，就可求出該段位移的平均速度，再結合速度公式、位移公式可較方便地求解問題2021/8/11 星期三10 (4)追及問題：勻減速物體追趕同向勻速運動物體，恰能追上的臨界條件是：

5、追上時兩者速度相同勻加速物體追趕同向勻速運動物體，追上前具有最大距離的臨界條件是：兩者速度相同勻速運動物體追趕同向勻加速物體，具有最小距離的臨界條件是：兩者速度相同 (5)對于等時間間隔的位移問題(如頻閃照片)，優(yōu)先用“打點計時器紙帶問題”公式求解2021/8/11 星期三11【例1】(2011全國新課標)甲乙兩輛汽車都從靜止出發(fā)做加速直線運動，加速度方向一直不變在第一段時間間隔內，兩輛汽車的加速度大小不變，汽車乙的加速度大小是甲的兩倍；在接下來的相同時間間隔內，汽車甲的加速度大小增加為原來的兩倍，汽車乙的加速度大小減小為原來的一半求甲乙兩車各自在這兩段時間間隔內走過的總路程之比2021/8/

6、11 星期三12【解析】設汽車甲在第一段時間間隔末時刻t0的速度為v，第一段時間間隔內行駛的路程為s1，加速度為a；在第二段時間間隔內行駛的路程為s2.由運動學公式得2021/8/11 星期三13 設汽車乙在時刻t0的速度為v，在第一、二段時間間隔內行駛的路程分別為s1、s2.同樣有2021/8/11 星期三14 設甲、乙兩車行駛的總路程分別為s、s，則有 s=s1+s2 s=s1+s2 聯(lián)立以上各式解得，甲、乙兩車各自行駛的總路程之比為2021/8/11 星期三15【變式題】如圖121所示，長12m質量為50kg的木板右端有一立柱木板置于水平地面上，木板與地面間的動摩擦因數(shù)為0.1，質量為5

7、0kg的人立于木板左端，木板與人均靜止，當人以4m/s2的加速度勻加速向右奔跑至板的右端時，立刻抱住立柱，(取g=10m/s2)試求：(1)人在奔跑過程中受到的摩擦力的大小(2)人在奔跑過程中木板的加速度(3)人從開始奔跑至到達木板右端所經(jīng)歷的時間圖1212021/8/11 星期三16【解析】(1)設人的質量為m，加速度為a1，木板的質量為M，加速度為a2，人對木板的摩擦力為f.則對人有：f=ma1=200N，方向向右【解析】(1)設人的質量為m，加速度為a1，木板的質量為M，加速度為a2，人對木板的摩擦力為f.則對人有：f=ma1=200N，方向向右2021/8/11 星期三172021/8

8、/11 星期三18 類型二：力和加速度的瞬時對應關系 在牛頓第二定律中，物體所受的合外力和加速度具有瞬時對應關系，即F和a具有同時性在這些問題中關鍵注意繩子或彈簧模型中力是否發(fā)生突變2021/8/11 星期三19【例2】如圖122所示，在傾角為 的光滑斜面P上有兩個用輕質彈簧相連的物塊A、B，C為一垂直固定在斜面上的擋板P和C總質量為M，A、B質量均為m，彈簧的勁度系數(shù)為k，系統(tǒng)靜止于光滑水平面上現(xiàn)開始用一水平力F作用于P，且從零開始逐漸增大，求：物塊B剛要離開C時力F的大小和從開始到此時物塊A相對斜面的位移d.(物塊A一直沒有離開斜面，重力加速度為g)圖1222021/8/11 星期三20【

9、解析】當B剛要離開擋板時，由于A、B質量相等，它們的重力在斜面上的分力也相等，所以彈簧無形變B受力如圖，設此時三物塊有共同的加速度a. 則有 對P、A、B用整體法，根據(jù)牛頓第二定律得F=(2m+M)a2021/8/11 星期三212021/8/11 星期三22【變式題】(2011全國新課標)如圖123，在光滑水平面上有一質量為m1的足夠長的木板，其上疊放一質量為m2的木塊假定木塊和木板之間的最大靜摩擦力和滑動摩擦力相等現(xiàn)給木塊施加一隨時間t增大的水平力F=kt(k是常數(shù))，木板和木塊加速度的大小分別為a1和a2，下列反映a1和a2變化的圖線中正確的是( )圖1232021/8/11 星期三23

10、答案：A2021/8/11 星期三24【解析】由外力F=kt可知F隨時間增大，初始時選m1和 2021/8/11 星期三25 類型三：超重失重問題 超重和失重并非物體在同一位置重力發(fā)生變化，也不是指物體在不同地理位置時重力發(fā)生變化，而是指在同一地點物體的“視重”，即物體對其支持物的壓力或它對懸掛物的拉力大小發(fā)生變化超重和失重與物體的運動方向即與速度方向無關，而只與物體的加速度方向有關物體加速向上或減速向下運動時超重；加速向下或減速向上運動時失重，具有重力加速度g時完全失重2021/8/11 星期三26【例3】(2011北京)“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關節(jié)等處，從幾十米高處跳下

11、的一種極限運動某人做蹦極運動，所受繩子拉力F的大小隨時間t變化的情況如圖124所示將蹦極過程近似為在豎直方向的運動，重力加速度為g.據(jù)圖可知，此人在蹦極過程中最大加速度約為( )圖124AG B2gC3g D4g 2021/8/11 星期三27【解析】從圖中可以看出，最后繩子拉力穩(wěn)定不變，表明人已經(jīng)靜止不動，此時繩子的拉力等于重力，所以，根據(jù)牛頓第二定律，最大加速度【答案】B2021/8/11 星期三28【變式題】(2011四川)如圖125是“神舟”系列航天飛船返回艙返回地面的示意圖，假定其過程可簡化為：打開降落傘一段時間后，整個裝置勻速下降，為確保安全著陸，需點燃返回艙的緩沖火箭，在火箭噴氣

12、過程中返回艙做減速直線運動，則( )A火箭開始噴氣瞬間傘繩對返回艙的拉力變小B返回艙在噴氣過程中減速的主要原因是空氣阻力C返回艙在噴氣過程中所受合外力可能做正功D返回艙在噴氣過程中處于失重狀態(tài)A圖1252021/8/11 星期三29【解析】火箭開始噴氣前降落傘勻速下降，拉力等于阻力減去降落傘受到的重力，火箭開始噴氣瞬間降落傘減速運動有f-mg-T=ma，因而傘繩對返回艙的拉力變小，A對；減速的主要原因是噴氣緩沖的結果，B錯；噴氣過程合外力向上，做負功，加速度方向向上，返回艙處于超重狀態(tài)，故CD錯2021/8/11 星期三30 類型四：簡單的連接體問題 兩個或兩個以上物體相互連接參與運動的系統(tǒng)稱

13、為連接體，以平衡態(tài)或非平衡態(tài)下連接體問題擬題屢次出現(xiàn)在高考試題中，常用整體法和隔離法相結合解決問題2021/8/11 星期三31【例4】用質量為m、長度為L的繩沿著光滑水平面拉動質量為M的物體，在繩的一端施加的水平拉力為F，如圖126所示，求：(1)物體與繩的加速度；(2)繩中各處張力的大小(假定繩的質量分布均勻，下垂度可忽略不計)圖1262021/8/11 星期三32【解析】(1)以物體和繩整體為研究對象，根據(jù)牛頓第二定律可得：F=(M+m)a， 解得a=F/(M+m) (2)以物體和靠近物體x長的繩為研究對象，如圖所示根據(jù)牛頓第二定律可得：2021/8/11 星期三33【變式題】(山東省育

14、才中學2010屆高三9月月考)如圖127所示，質量M=8kg的小車放在水平光滑的平面上，在小車左端加一水平推力F=8N，當小車向右運動的速度達到1.5m/s時，在小車前端輕輕地放上一個大小不計，質量為m=2kg的小物塊，物塊與小車間的動摩擦因數(shù)=0.2，小車足夠長求(1)小物塊放后，小物塊及小車的加速度各為多大？(2)經(jīng)多長時間兩者達到相同的速度？圖127(3)從小物塊放上小車開始，經(jīng)過t=1.5s小物塊通過的位移大小為多少？(取g=10m/s2)2021/8/11 星期三34【解析】2021/8/11 星期三352021/8/11 星期三36 類型五：牛頓運動定律與電學的綜合問題 涉及電磁力

15、的運動，特別是涉及實際生活應用，如運用傳感器，設計電路測量力、速度、加速度等物理量的綜合問題這類問題對知識綜合運用的要求較高，能較好的考查學生理論聯(lián)系實際的能力，將成為近年高考的熱點題型2021/8/11 星期三37【例5】如圖128所示，為一種測定風力儀器的原理示意圖，圖中P為金屬球，懸掛在一細長金屬絲下面，O是懸點，R0是保護電阻，CD是水平放置的光滑電阻絲，與細金屬絲始終保持良好接觸無風時細金屬絲與電阻絲在C點接觸，此時電路中電流為I0；有風時金屬絲將偏轉一角度，偏轉角度 的大小與風力大小有關已知風力方向水平向左，OC=H，CD=L，球質量為m，電阻絲單位長度的阻值為K，電源內阻和金屬絲電阻均不計金屬絲偏轉 角時，電流表的示數(shù)為I，此時風力大小為F，2021/8/11 星期三38試寫出：(1)風力大小F與 的關系式(2)風力大小F與電流表示數(shù)I的關系式圖1282021/8/11 星期三39【解析】2021/8/11 星期三402021/8/11 星期三41【變式題】為研究靜電除塵，有人設計了一個盒狀容器，容器側面是絕緣的透明有機玻璃，它的上下底面是面積A=0.04m2的金屬板，間距L=0.05m，當連接到U=2500V的高壓電源正、負兩極時，能在兩金屬板間產(chǎn)生一個勻強電場，如圖129所示現(xiàn)把一定量均勻分布的煙