牛頓運動定律第三章第2講牛頓第二定律兩類動力學(xué)問題【考綱解讀】牛頓第二定律是歷年高考必考且分值較高的知識點，既有單獨命題，又有綜合命題．復(fù)習(xí)本講時要注重對規(guī)律的理解，理清加速度和力、質(zhì)量的關(guān)系，能用牛頓第二定律解決生活中的一些問題．欄目導(dǎo)航01知識梳理回顧03核心素養(yǎng)改造02考點各個擊破04配套訓(xùn)練知識梳理回顧11．內(nèi)容：物體的加速度跟所受____________成正比，跟物體的________成反比，加速度的方向跟__________的方向一致．2．表達式：F合＝ma(1)式中F、m、a都使用國際單位制單位．(2)定義了力的單位——牛頓．定義：使質(zhì)量為1kg的物體產(chǎn)生1m/s2的加速度的作用力為1N，即1N＝1kg·m/s2.3．物理意義：反映了物體運動的________與合外力的關(guān)系，且這種關(guān)系是瞬時對應(yīng)的．一牛頓第二定律合外力質(zhì)量合外力

加速度

4．適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于________參考系(相對于地面靜止或____________運動的參考系)．(2)牛頓第二定律只適用于________物體(相對于分子、原子)、低速運動(遠小于光速)的情況．慣性勻速直線

宏觀

夯基題組1．(2019年廣東名校期末)如圖所示，質(zhì)量為0.5kg的章魚在水中靜止，在水中游動時，經(jīng)過1s速度變?yōu)?m/s，則章魚受到的合力為(

)A．1N B．2NC．3N D．4N【答案】A1．三者關(guān)系二合外力、加速度和速度的關(guān)系物理意義變化規(guī)律方向合外力物體所受的各個力的矢量和由物體所受的各個力的大小與方向的變化情況共同決定按照平行四邊形定則計算得出合外力的方向加速度表示速度變化快慢的物理量由物體所受合外力的變化來確定由合外力方向決定速度表示物體運動快慢的物理量由物體的加速度的變化來決定與加速度方向沒有必然的聯(lián)系．在直線運動中，物體加速運動，加速度與速度同向；物體減速運動，加速度與速度反向2．速度大小的變化與加速度的關(guān)系當(dāng)a與v同向時，v________；當(dāng)a與v反向時，v________.而加速度大小由合外力的大小決定，所以要分析v、a的變化情況，必須先分析物體受到的__________的變化情況．增大減小合外力

夯基題組2．(多選)下列關(guān)于速度、加速度、合外力之間的關(guān)系，正確的是(

)A．物體的速度越大，則加速度越大，所受的合外力也越大B．物體的速度為0，則加速度為0，所受的合外力也為0C．物體的速度為0，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大D．物體的速度很大，但加速度可能為0，所受的合外力也可能為0【答案】CD【解析】物體的速度大小和加速度大小沒有必然聯(lián)系，一個很大，另一個可以很小，甚至為0，物體所受合外力的大小決定加速度的大小，同一物體所受合外力越大，加速度一定也越大，故選項C、D對．1．動力學(xué)的兩類基本問題(1)由受力情況判斷物體的____________．(2)由運動情況判斷物體的____________．2．解決兩類基本問題的方法：以_________為橋梁，由運動學(xué)公式和________________列方程求解．三動力學(xué)的兩類基本問題運動情況

受力情況

加速度

牛頓第二定律

夯基題組3．(2019年溫州模擬)某運動員做跳傘訓(xùn)練，他從懸停在空中的直升機上由靜止落下，如圖所示，經(jīng)過8s后打開降落傘，運動員做勻減速直線運動，再經(jīng)過16s后剛好到達地面，且速度恰好為零．忽略打開降落傘前的空氣阻力和打開降落傘的時間．已知人和傘的總質(zhì)量m＝60kg.g取10m/s2.求：(1)打開降落傘時運動員的速度大??；(2)打開降落傘后運動員的加速度大??；(3)打開降落傘后運動員和傘受到的阻力大小．【答案】(1)80m/s

(2)5m/s2

(3)900N考點各個擊破21．牛頓第二定律的“五性”考點1對牛頓第二定律的理解2．力、加速度、速度間的關(guān)系(1)加速度與力有瞬時對應(yīng)關(guān)系，加速度隨力的變化而變化．(2)速度的改變需經(jīng)歷一定的時間，不能突變；加速度可以突變．3．因果性：F是產(chǎn)生加速度a的原因，加速度a是F作用的結(jié)果．4．同一性(1)加速度a是相對同一個慣性系的(一般指地面)．(2)F＝ma中，F(xiàn)、m、a對應(yīng)同一個物體或同一個系統(tǒng)．(3)F＝ma中，各量統(tǒng)一使用國際單位．5．獨立性(1)作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都滿足F＝ma.(2)物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和．(3)分力和加速度在各個方向上對應(yīng)的分量也滿足F＝ma，即Fx＝max，F(xiàn)y＝may.6．相對性：牛頓第二定律相對于慣性系成立，物體的加速度必須是相對于地球靜止或勻速直線運動的參考系．7．局限性：只適用于低速運動，不適用于高速運動；只適用于宏觀世界，不適用于微觀世界．例1

(多選)(2019年湖南名校月考)如圖所示，固定在水平面上的光滑斜面的傾角為θ，其頂端裝有光滑小滑輪，繞過滑輪的輕繩一端連接一物塊B，另一端被人拉著，且人、滑輪間的輕繩平行于斜面．人的質(zhì)量為M，B物塊的質(zhì)量為m，重力加速度為g，當(dāng)人拉著繩子以大小為a1的加速度沿斜面向上運動時，B物塊運動的加速度大小為a2，則下列說法正確的是(

)A．物塊一定向上加速運動B．人能夠沿斜面向上加速運動，必須滿足m＞Msinθ練1

(2019年湘潭一模)一皮帶傳送裝置如圖所示，皮帶的速度v足夠大，輕彈簧一端固定，另一端連接一個質(zhì)量為m的滑塊，已知滑塊與皮帶之間存在摩擦，當(dāng)滑塊放在皮帶上時，彈簧的軸線恰好水平，若滑塊放到皮帶的瞬間，滑塊的速度為零，且彈簧正好處于自由長度，則當(dāng)彈簧從自由長度到第一次達到最長這一過程中，物體的速度和加速度變化的情況是(

)A．速度增大，加速度增大B．速度增大，加速度減小C．速度先增大后減小，加速度先增大后減小D．速度先增大后減小，加速度先減小后增大【答案】D【解析】物塊滑上傳送帶，受到向左的摩擦力，開始時摩擦力大于彈簧的彈力，向左做加速運動，在此過程中，彈簧的彈力逐漸增大，根據(jù)牛頓第二定律，加速度逐漸減小，當(dāng)彈簧的彈力與滑動摩擦力相等時，速度達到最大，然后彈力大于摩擦力，加速度方向與速度方向相反，物體做減速運動，彈簧彈力繼續(xù)增大，根據(jù)牛頓第二定律得，加速度逐漸增大，速度逐漸減小，選項D正確，A、B、C錯誤．另外，牛頓第二定律給出的F、m、a三者之間的瞬時關(guān)系，也是由力的作用效果的瞬時性特征所決定的．1．矢量性：加速度a與合外力F合都是矢量，且方向總是相同的．2．瞬時性：加速度a與合外力F合同時產(chǎn)生、同時變化、同時消失，是瞬時對應(yīng)的．3．同體性：加速度a與合外力F合是對同一物體而言的兩個物理量．1．動力學(xué)兩類基本問題的分析流程圖考點2動力學(xué)的兩類基本問題特別提醒：(1)獨立性原理是牛頓第二定律正交分解法的基礎(chǔ)，根據(jù)獨立性原理，把物體所受的各力分解在相互垂直的方向上，在這兩個方向分別依據(jù)牛頓第二定律列方程．這就是牛頓第二定律的正交分解法．(2)在應(yīng)用牛頓第二定律時，一般情況是將力進行分解，有時也會分解加速度，要視具體情況靈活應(yīng)用．例2如圖所示，工人用繩索拉鑄件，鑄件的質(zhì)量是20kg，鑄件與地面間的動摩擦因數(shù)是0.25.工人用80N的力拉動鑄件，從靜止開始在水平面上前進，繩與水平方向的夾角為α＝37°并保持不變，經(jīng)4s后松手．(g＝10m/s2，sin37°＝0.6)求：(1)松手前鑄件的加速度大小；(2)松手后鑄件還能前進的距離．【答案】(1)1.3m/s2

(2)5.4m練2

(2019年山東威海模擬)有一種大型游戲機叫“跳樓機”，參加游戲的游客被安全帶固定在座椅上，由電動機將座椅沿光滑的豎直軌道提升到離地面40m高處，然后由靜止釋放．可以認為座椅沿軌道做自由落體運動2s后，開始受到恒定阻力而立即做勻減速運動，且下落到離地面4m高處時速度剛好減小到零．然后再讓座椅以相當(dāng)緩慢的速度穩(wěn)穩(wěn)下落，將游客送回地面．(取g＝10m/s2)求：(1)座椅在自由下落結(jié)束時刻的速度是多大？(2)座椅在勻減速階段的時間是多少？(3)在勻減速階段，座椅對游客的作用力大小是游客體重的多少倍？【答案】(1)20m/s

(2)1.6s

(3)2.25應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟應(yīng)用牛頓第二定律解答動力學(xué)問題時，首先要對物體的受力情況及運動情況進行分析，確定題目屬于動力學(xué)中的哪類問題，不論是由受力情況求運動情況，還是由運動情況求受力情況，都需用牛頓第二定律列方程．1．通過審題靈活地選取研究對象，明確物理過程．2．分析研究對象的受力情況和運動情況，必要時畫好受力示意圖和運動過程示意圖，規(guī)定正方向．3．根據(jù)牛頓第二定律和運動公式列方程求解．(列牛頓第二定律方程時可把力進行分解或合成處理，再列方程)4．檢查答案是否完整、合理，必要時需進行討論．核心素養(yǎng)改造3問題專攻：“等時圓”模型1．兩種模型(如圖)例1

如圖所示，ad、bd、cd是豎直面內(nèi)三根固定的光滑細桿，a、b、c、d位于同一圓周上，a點為圓周的最高點，d點為圓周的最低點．每根桿上都套著一個小滑環(huán)(圖中未畫出)，三個滑環(huán)A、B、C分別從a、b、c處由靜止開始釋放，用t1、t2、t3依次表示滑環(huán)A、B、C到達d點所用的時間，則(

)A．t1<t2<t3 B．t1>t2>t3C．t3>t1>t2 D．t1＝t2＝t3【答案】D例2如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的固定光滑圓環(huán)軌道與水平面相切于M點，與