2020高考物理大一轮复习第7讲牛顿第二定律的应用1学案（无答案）新人教版.docx

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1、1第 7 讲 牛顿第二定律的应用 1一、动力学的两类基本问题1.由物体的受力情况求解运动情况的基本思路:先求出几个力的合力,由牛顿第二定律( F 合 =ma)求出 ,再由运动学的有关公式求出有关的运动量 . 2.由物体的运动情况求解受力情况的基本思路:已知加速度或根据运动规律求出 ,再由牛顿第二定律求出合力,从而确定未知力 . 说明:牛顿第二定律是联系运动问题与受力问题的桥梁,加速度是解题的关键 .二、超重和失重1.超重与失重物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的拉力) 物体所受重力的情况称为超重现象, 物体所受重力的情况称为失重现象 . 2.完全失重物体对水平支持物的压力(或对竖直悬挂物的

2、拉力) 的情况称为完全失重现象 . 【辨别明理】(1)放置于水平桌面上的物块受到的重力是物块的内力 . ( )(2)系统的内力不会影响系统整体的运动效果 . ( )(3)运动物体的加速度可根据运动速度、位移、时间等信息求解,所以加速度由运动情况决定 . ( )(4)物体处于超重状态时,物体的重力大于 mg.( )(5)物体处于完全失重状态时其重力消失 . ( )(6)物体处于超重还是失重状态,由加速度的方向决定,与速度方向无关 . ( )(7)减速上升的升降机内的物体对地板的压力大于重力 . ( )考点一 动力学的两类基本问题解决动力学两类问题的基本思路2考向一 已知受力求运动例 1(9 分)

3、2018浙江 4 月选考可爱的企鹅喜欢在冰面上玩游戏 .如图 7-1 所示,有一企鹅在倾角为 37的倾斜冰面上,先以加速度 a=0.5m/s2从冰面底部由静止开始沿直线向上“奔跑”, t=8s 时,突然卧倒以肚皮贴着冰面向前滑行,最后退滑到出发点,完成一次游戏(企鹅在滑动过程中姿势保持不变) .若企鹅肚皮与冰面间的动摩擦因数 = 0.25,已知 sin37=0.6,cos37=0.8,g 取 10m/s2.求:图 7-1(1)企鹅向上“奔跑”的位移大小;(2)企鹅在冰面滑动的加速度大小;(3)企鹅退滑到出发点时的速度大小 .(计算结果可用根式表示)【规范步骤】(1)向上“奔跑”过程的位移 x=

4、 (2 分) (2)上滑过程的加速度大小 a1= (2 分) 下滑过程的加速度大小 a2= (2 分) (3)上滑过程的位移 x1= (1 分) 设退滑到出发点的速度为 v,则 (1 分) 解得 v= (1 分) 变式题2018呼和浩特模拟滑沙运动中,滑板相对沙地的速度大小会影响沙地对滑板的动摩擦因数 .假设滑沙者的速度超过 8m/s 时,滑板与沙地间的动摩擦因数就会由 1=0.5 变为 2=0.25.如图 7-2 所示,一滑沙者从倾角 = 37的坡顶 A 处由静止开始下滑,滑至坡底B(B 处为一平滑小圆弧)后又滑上一段水平地面,最后停在 C 处 .已知滑板与水平地面间的动3摩擦因数恒为 3=

5、0.4,AB 坡长 L=20.5m,sin37=0.6,cos37=0.8,g 取 10m/s2,不计空气阻力,求:(1)滑沙者到 B 处时的速度大小;(2)滑沙者在水平地面上运动的最大距离;(3)滑沙者在 AB 段下滑与在 BC 段滑动的时间之比 .图 7-2考向二 已知运动求受力例 22018杭州六校联考我国第五代制空战机歼 -20 具备高隐身性、高机动性能力,为防止极速提速过程中飞行员因缺氧晕厥,歼 -20 新型的抗荷服能帮助飞行员承受最大为 9g 的加速度 .假设某次垂直飞行测试实验中,歼 -20 以 50m/s 的初速度离地,开始竖直向上飞行 .该飞机在 10s 内匀加速到 3060

6、km/h,匀速飞行一段时间后达到最大飞行高度 18.1km.假设加速阶段所受阻力恒为重力的 .已知该歼 -20 质量为 20t,g 取 10m/s2,忽略战机因油耗等导致15的质量变化 .(1)请通过计算说明在加速阶段飞行员是否晕厥;(2)求本次飞行测试中歼 -20 匀速飞行的时间;(3)求本次飞行测试中在加速阶段歼 -20 发动机提供的推力大小 .图 7-3变式题地球脉动 2是 BBC 制作的大型纪录片,该片为了环保采用热气球进行拍摄 .若气球在空中停留一段时间后,摄影师扔掉一些压舱物使气球竖直向上做匀加速运动 .假设此过程中气球所受空气作用力与停留阶段相等,摄影师在 4s 时间内发现气球上

7、升了 4m;然后保4持质量不变,通过减小空气作用力使气球速度再上升 2m 过程中随时间均匀减小到零 .已知气球、座舱、压舱物、摄影器材和人员的总质量为 1050kg,重力加速度 g 取 10m/s2,求:(1)匀加速阶段的加速度大小;(2)扔掉的压舱物质量;(3)气球速度均匀减小过程中所受空气作用力的大小 .图 7-4考点二 牛顿第二定律与图像综合问题1.常见的动力学图像v-t 图像、 a-t 图像、 F-t 图像、 F-a 图像等 .2.解题策略(1)动力学图像问题实质是求解力与运动的关系,解题关键在于弄清图像斜率、截距、交点、拐点、面积的物理意义 .(2)应用物理规律列出与图像对应的函数关

8、系式,进而明确“图像与公式”“图像与物体”间的关系,以便对有关物理问题进行准确判断 .图 7-5例 32018全国卷 如图 7-5 所示,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块 P,系统处于静止状态 .现用一竖直向上的力 F 作用在 P 上,使其向上做匀加速直线运动,以 x 表示P 离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,如图 7-6 所示表示 F 和 x 之间关系的图像可能正确的是 ( )图 7-65变式题 1 如图 7-7 甲所示,一个质量为 3kg 的物体放在粗糙水平地面上,从零时刻起,物体在水平力 F 作用下由静止开始做直线运动 .在 03s 时间内物体的加速度 a 随时间 t 的变

9、化规律如图乙所示,则 ( )图 7-7A.F 的最大值为 12NB.01s 内和 23s 内物体加速度的方向相反C.3s 末物体的速度最大,最大速度为 8m/sD.01s 内物体做匀加速运动,2 3s 内物体做匀减速运动变式题 2(多选)如图 7-8 甲所示,一物块在 t=0 时刻滑上一固定斜面,其运动的 v-t 图线如图乙所示 .若重力加速度及图中的 v0、 v1、 t1均为已知量,则可求出 ( )甲 乙图 7-8A.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要点总结解决图像综合问题的关键(1)分清图像的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物

10、理意义,掌握物理图像所反映的物理过程,会分析临界点 .6(2)明确能从图像中获得哪些信息:把图像与具体的题意、情境结合起来,再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义,确定从图像中反馈出来的有用信息,这些信息往往是解题的突破口或关键点 .考点三 超重与失重问题例 4人教版必修 1 改编如图 7-9 所示,小芳在体重计上完成下蹲动作,反映体重计示数随时间变化的 F-t 图像可能正确的是图 7-10 中的 ( )图 7-9 图 7-10题根分析本题通过受力分析和牛顿第二定律,考查运动过程中的超重、失重问题 .对超重、失重问题的分析应注意:(1)超重、失重现象的实质是物体的重力的作用效果发生了变化,重力的

11、作用效果增强,则物体处于超重状态;重力的作用效果减弱,则物体处于失重状态 .重力的作用效果体现在物体对水平面的压力、物体对竖直悬线的拉力等方面,在超重、失重现象中物体的重力并没有发生变化 .(2)物体是处于超重状态还是失重状态,取决于加速度的方向,而不是速度的方向 .只要加速度有竖直向上的分量,物体就处于超重状态;只要加速度有竖直向下的分量,物体就处于失重状态,当物体的加速度等于重力加速度时(竖直向下),物体就处于完全失重状态 .(3)在完全失重的状态下,一切由重力产生的物理现象都会完全消失,如天平不能测量物体的质量、浸在水中的物体不再受浮力、液体柱不再产生向下的压强等 .7变式网络变式题 1

12、(多选)某人乘电梯上楼,在竖直上升过程中加速度 a 随时间 t 变化的图线如图 7-11所示,以竖直向上为 a 的正方向,则人对地板的压力 ( )图 7-11A.t=2s 时最大 B.t=2s 时最小C.t=8.5s 时最大 D.t=8.5s 时最小变式题 2(多选)如图 7-12 甲所示为一条倾斜的传送轨道, B 是传送货物的平台,可以沿着斜面上的直轨道运送物体 .某次传送平台 B 沿轨道将货物 A 向下传送到斜面轨道下端,运动过程可用如图乙所示的速度时间图像表示 .下列分析中不正确的是 ( )图 7-12 A.0t1时间内, B 对 A 的支持力小于重力,摩擦力水平向右B.t1t2时间内, B 对 A 的支持力等于重力,摩擦力水平向左C.t2t3时间内, B 对 A 的支持力大于重力,摩擦力水平向右D.0t1时间内出现失重现象, t2t3时间内出现超重现象变式题 3(多选)飞船绕地球做匀速圆周运动,宇航员处于完全失重状态时,下列说法正确的是 ( )A.宇航员不受任何力作用B.宇航员处于平衡状态C.地球对宇航员的引力全部用来提供向心力D.正立和倒立时宇航员感觉一样8