【优化方案】浙江省高考物理总复习 第3章第二节 牛顿第二定律 两类动力学问题课件 大纲人教.ppt

第二节牛顿第二定律两类动力学问题第二节牛顿第二定律两类动力学问题 课堂互动讲练课堂互动讲练经典题型探究经典题型探究第第二二节节牛牛顿顿第第二二定定律律两两类类动动力力学学问问题题基础知识梳理基础知识梳理知能优化演练知能优化演练一、牛一、牛顿顿第二定律第二定律1内容：物体加速度的大小跟作用力成内容：物体加速度的大小跟作用力成_，跟，跟物体的物体的质质量成量成_，加速度的方向跟作用力的方，加速度的方向跟作用力的方向向_2表达式：表达式：Fma3适用范适用范围围(1)牛牛顿顿第二定律只适用于第二定律只适用于惯惯性参考系，即相性参考系，即相对对于地于地面面_或或_的参考系的参考系(2)牛牛顿顿第二定律只适用于第二定律只适用于_物体物体(相相对对于分子、于分子、原子等原子等)、_运运动动(远远小于光速小于光速)的情况的情况基础知识梳理基础知识梳理正比正比反比反比相同相同静止静止匀速直线运动匀速直线运动宏观宏观低速低速提提示示：不不对对物物体体的的质质量量与与受受力力、运运动动情情况况无关无关二、两二、两类动类动力学力学问题问题1已知物体的受力情况，求物体的已知物体的受力情况，求物体的_2已知物体的运已知物体的运动动情况，求物体的情况，求物体的_特特别别提示：提示：利用牛利用牛顿顿第二定律解决第二定律解决动动力学力学问题问题的关的关键键是利用加速度的是利用加速度的“桥桥梁梁”作用，将运作用，将运动动学学规规律和牛律和牛顿顿第二定律相第二定律相结结合，合，寻寻找加速度和未知量的关找加速度和未知量的关键键，是解决是解决这类问题这类问题的思考方向的思考方向运动情况运动情况受力情况受力情况三、力学三、力学单单位制位制1单单位制：由位制：由_单单位和位和_单单位一起位一起组组成了成了单单位制位制2基本基本单单位：基本物理量的位：基本物理量的单单位，基本物理量共位，基本物理量共七个，其中力学有三个，它七个，其中力学有三个，它们们是是_、_、_，它，它们们的的单单位分位分别别是是_、_、_3导导出出单单位：由基本量根据位：由基本量根据_推推导导出来的出来的其他物理量的其他物理量的单单位位基本基本导出导出长度长度质量质量时间时间米米千克千克秒秒物理关系物理关系物理量名称物理量名称物理量符号物理量符号单单位名称位名称 单单位符号位符号长长度度l米米m质质量量m千克千克kg时间时间t秒秒s电电流流I安安培培A热热力学温度力学温度T开开尔尔文文K物物质质的量的量n摩摩尔尔mol发发光光强强度度I坎坎德拉德拉cd4国国际单际单位制中的基本物理量和基本位制中的基本物理量和基本单单位位一、一、对对牛牛顿顿第二定律的理解第二定律的理解1牛牛顿顿第二定律的第二定律的“五性五性”课堂互动讲练课堂互动讲练矢量性矢量性公式公式Fma是矢量式，任一是矢量式，任一时时刻，刻，F与与a总总同向同向瞬瞬时时性性a与与F对应对应同一同一时时刻，即刻，即a为为某某时时刻的加速度刻的加速度时时，F为该时为该时刻物体所受的合外力刻物体所受的合外力因果性因果性F是是产产生加速度生加速度a的原因，加速度的原因，加速度a是是F作用的作用的结结果果同一性同一性有三有三层层意思：意思：(1)加速度加速度a是相是相对对同一个同一个惯惯性系的性系的(一般指一般指地面地面)；(2)Fma中，中，F、m、a对应对应同一个物体或同一个同一个物体或同一个系系统统；(3)Fma中，各量中，各量统统一使用国一使用国际单际单位位独立性独立性(1)作用于物体上的每一个力各自作用于物体上的每一个力各自产产生的加速度都生的加速度都满满足足Fma(2)物体的物体的实际实际加速度等于每个力加速度等于每个力产产生的加速度的矢量和生的加速度的矢量和(3)分力和加速度在各个方向上的分量也分力和加速度在各个方向上的分量也满满足足Fma即即Fxmax，Fymay2.关于瞬关于瞬时时加速度的两加速度的两类类模型模型分析物体在某一分析物体在某一时时刻的瞬刻的瞬时时加速度，关加速度，关键键是分是分析析该时该时刻物体的受力情况及运刻物体的受力情况及运动动状状态态，再由牛，再由牛顿顿第二定律求出瞬第二定律求出瞬时时加速度此加速度此类问题应类问题应注意注意两种基本模型的建立两种基本模型的建立(1)刚刚性性绳绳(或接触面或接触面)：一种不：一种不发发生明生明显显形形变变就就能能产产生生弹弹力的物体，剪断力的物体，剪断(或脱离或脱离)后，后，弹弹力立即力立即改改变变或消失，不需要形或消失，不需要形变变恢复恢复时间时间，一般，一般题题目目中所中所给给的的细线细线、轻轻杆和接触面在不加特殊杆和接触面在不加特殊说说明明时时，均可按此模型，均可按此模型处处理理(2)弹弹簧簧(或橡皮或橡皮绳绳)：此种物体的特点是形：此种物体的特点是形变变量大，形量大，形变变恢复需要恢复需要较长时间较长时间，在瞬，在瞬时问题时问题中，其中，其弹弹力的大小往往可以看成是不力的大小往往可以看成是不变变的的特特别别提醒：提醒：(1)力和加速度的瞬力和加速度的瞬时对应时对应性是高性是高考的重点物体的受力情况考的重点物体的受力情况应应符合物体的运符合物体的运动动状状态态，当外界因素，当外界因素发发生生变变化化(如撤力、如撤力、变变力、力、断断绳绳等等)时时，需重新，需重新进进行运行运动动分析和受力分析，分析和受力分析，切忌想当然！切忌想当然！(2)细绳弹细绳弹力可以力可以发发生突生突变变而而弹弹簧簧弹弹力不能力不能发发生突生突变变即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)1.(2011年温州十校年温州十校联联考考)如如图图321所示，物所示，物体体A、B质质量均量均为为m，中，中间间有一有一轻质弹轻质弹簧相簧相连连，A用用绳悬绳悬于于O点，当突然剪断点，当突然剪断OA绳时绳时，关于，关于A物物体的加速度，下列体的加速度，下列说说法正确的是法正确的是()图图321A0BgC2g D无法确定无法确定解析：解析：选选C.剪断剪断绳绳前，前，绳绳中拉力中拉力为为2mg，弹弹簧中簧中的的弹弹力力为为mg向下，剪断向下，剪断绳绳后，后，绳绳中拉力突然消失，中拉力突然消失，而其他力不而其他力不变变，故物体，故物体A所受合力的大小所受合力的大小为为向下向下的的2mg，加速度，加速度为为向下的向下的2g，故，故C正确正确二、解答二、解答动动力学的两力学的两类类基本基本问题问题的方法和步的方法和步骤骤1动动力学两力学两类类基本基本问题问题的分析流程的分析流程图图2基本方法基本方法(1)明确明确题题目中目中给给出的物理出的物理现现象和物理象和物理过过程的特点，程的特点，如果是比如果是比较较复复杂杂的的问题问题，应该应该明确整个物理明确整个物理现现象是象是由哪几个物理由哪几个物理过过程程组组成的，找出相成的，找出相邻过邻过程的程的联联系点，系点，再分再分别别研究每一个物理研究每一个物理过过程程(2)根据根据问题问题的要求和的要求和计计算方法，确定研究算方法，确定研究对对象象进进行行分析，并画出示意分析，并画出示意图图图图中中应应注明力、速度、加速注明力、速度、加速度的符号和方向度的符号和方向对对每一个力都明确施力物体和受每一个力都明确施力物体和受力物体，以免分析力力物体，以免分析力时时有所有所遗遗漏或无中生有漏或无中生有(3)应应用牛用牛顿顿运运动动定律和运定律和运动动学公式求解，通学公式求解，通常先用表示物理量的符号运算，解出所求物常先用表示物理量的符号运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数理量的表达式，然后将已知物理量的数值值及及单单位代入，通位代入，通过过运算求运算求结结果果3应应用牛用牛顿顿第二定律的解第二定律的解题题步步骤骤(1)明确研究明确研究对对象根据象根据问题问题的需要和解的需要和解题题的的方便，方便，选选出被研究的物体出被研究的物体(2)分析物体的受力情况和运分析物体的受力情况和运动动情况画好受力分析情况画好受力分析图图，明确物体的运，明确物体的运动动性性质质和运和运动过动过程程(3)选选取正方向或建立坐取正方向或建立坐标标系通常以加速度的方向系通常以加速度的方向为为正方向或以加速度方向正方向或以加速度方向为为某一坐某一坐标轴标轴的正方向的正方向(4)求合外力求合外力F合合(5)根据牛根据牛顿顿第二定律第二定律F合合ma列方程求解，必要列方程求解，必要时还时还要要对结对结果果进进行行讨论讨论特特别别提醒：提醒：(1)物体的运物体的运动动情况是由所受的情况是由所受的力及物体运力及物体运动动的初始状的初始状态态共同决定的共同决定的(2)无无论论是哪种情况，加速度都是是哪种情况，加速度都是联联系力和系力和运运动动的的“桥桥梁梁”即即时应时应用用(即即时时突破，小突破，小试试牛刀牛刀)2.如如图图322所示，在光滑水平面上有一所示，在光滑水平面上有一辆辆小小车车A，其，其质质量量为为mA2.0 kg，小，小车车上放一个物体上放一个物体B，其，其质质量量为为mB1.0 kg.如如图图甲所示，甲所示，给给B一个水平推力一个水平推力F，当，当F增大到稍大于增大到稍大于3.0 N时时，A、B开始相开始相对对滑滑动动如果撤去如果撤去F，对对A施加一水平推力施加一水平推力F，如，如图图乙所示乙所示要使要使A、B不相不相对对滑滑动动，求，求F的最大的最大值值Fm.图图322解析：解析：根据根据图图甲所示，甲所示，设设A、B间间的静摩擦力达到的静摩擦力达到最大最大值值Ff时时，系，系统统的加速度的加速度为为a.根据牛根据牛顿顿第二定律第二定律对对A、B整体有整体有F(mAmB)a，对对A有有FfmAa，代，代入数据解得入数据解得Ff2.0 N根据根据图图乙所示，乙所示，A、B刚刚开开始滑始滑动时动时系系统统的加速度的加速度为为a，根据牛，根据牛顿顿第二定律有第二定律有FfmBa，Fm(mAmB)a，代入数据解得代入数据解得Fm6.0 N.答案：答案：6.0 N 如如图图323甲所示，一甲所示，一质质量量为为m的物体系的物体系于于长长度分度分别为别为L1、L2的两根的两根细线细线上，上，L1的一端的一端悬悬挂在天花板上，与挂在天花板上，与竖竖直方向直方向夹夹角角为为，L2水平拉直，水平拉直，物体物体处处于平衡状于平衡状态态求解下列求解下列问题问题：经典题型探究经典题型探究题型一题型一瞬时加速度的计算瞬时加速度的计算例例例例1 1图图323(1)现现将将线线L2剪断，求剪断剪断，求剪断L2的瞬的瞬间间物体的加速度物体的加速度(2)若将若将图图甲中的甲中的细线细线L1换换成成长长度相同度相同(挂挂m后后)，质质量不量不计计的的轻弹轻弹簧，如簧，如图图乙所示，其他条件不乙所示，其他条件不变变，求，求剪断剪断L2的瞬的瞬间间物体的加速度物体的加速度【思路点思路点拨拨】弹弹簧簧弹弹力不能力不能发发生突生突变变，在剪断瞬，在剪断瞬间间仍然保持原来的大小和方向；而仍然保持原来的大小和方向；而细绳细绳的的弹弹力会力会发发生突生突变变，在剪断瞬，在剪断瞬间间会突然改会突然改变变【解析解析】(1)对图对图甲的情况，甲的情况，L2剪断的瞬剪断的瞬间间，绳绳L1不可伸不可伸缩缩，物体的加速度只能沿垂直，物体的加速度只能沿垂直L1的方向，的方向，则则：mgsinma1a1gsin，方向，方向为为垂直于垂直于L1斜向下斜向下(2)对图对图乙的情况，乙的情况，设弹设弹簧上拉力簧上拉力为为FT1，L2线线上拉上拉力力为为FT2，重力，重力为为mg，物体在三力作用下保持平衡，物体在三力作用下保持平衡，有有FT1cosmg，FT1sinFT2，FT2mgtan剪断剪断线线的瞬的瞬间间，FT2突然消失，物体即在突然消失，物体即在FT2反方向反方向获获得加速度因此得加速度因此mgtanma2，所以加速度，所以加速度a2gtan，方向在，方向在FT2反方向，即水平向右反方向，即水平向右【答案答案】(1)大小大小为为gsin，方向垂直，方向垂直于于L1斜向下斜向下(2)大小大小为为gtan，方向水平向右，方向水平向右变变式式训练训练(2010年高考大年高考大纲纲全国卷全国卷)如如图图324，轻弹轻弹簧上端与一簧上端与一质质量量为为m的木的木块块1相相连连，下端与另，下端与另一一质质量量为为M的木的木块块2相相连连，整个系，整个系统统置于水平放置的置于水平放置的光滑木板上，并光滑木板上，并处处于静止状于静止状态态现现将木板沿水平方将木板沿水平方向突然抽出，向突然抽出，设设抽出后的瞬抽出后的瞬间间，木，木块块1、2的加速度的加速度大小分大小分别为别为a1、a2.重力加速度大小重力加速度大小为为g.则则有有()图图324 (2011年效年效实实中学高三月考中学高三月考)如如图图325所所示，示，质质量量为为m的人站在自的人站在自动动扶梯上，扶梯正以加扶梯上，扶梯正以加速度速度a向上减速运向上减速运动动，a与水平方向的与水平方向的夹夹角角为为.求求人所受到的支持力和摩擦力人所受到的支持力和摩擦力题型二题型二正交分解法的应用正交分解法的应用例例例例2 2图图325【解析解析】法一：以人法一：以人为为研究研究对对象，他站在减速上象，他站在减速上升的升的电电梯上，受到梯上，受到竖竖直向下的重力直向下的重力mg和和竖竖直向上的直向上的支持力支持力FN，还还受到水平方向的静摩擦力受到水平方向的静摩擦力F静静，由于，由于物体斜向下的加速度有一个水平向左的分量，故可物体斜向下的加速度有一个水平向左的分量，故可判断静摩擦力的方向水平向左，人受力如判断静摩擦力的方向水平向左，人受力如图图326甲所示，建立如甲所示，建立如图图所示的坐所示的坐标标系，并将加速度分系，并将加速度分解解为为水平方向加速度水平方向加速度ax和和竖竖直方向加速度直方向加速度ay，如，如图图326乙所示，乙所示，则则axacos，ayasin.图图326由牛由牛顿顿第二定律得第二定律得F静静max，mgFNmay，解得解得F静静macos，FNm(gasin)法二：以人法二：以人为为研究研究对对象，受力分析如象，受力分析如图图327所所示因摩擦力示因摩擦力F为为待求，且必沿水平方向，待求，且必沿水平方向，设为设为水水平向右建立如平向右建立如图图所示坐所示坐标标系，并系，并规规定正方向定正方向图图327根据牛根据牛顿顿第二定律得第二定律得x方向：方向：mgsinFNsinFcosmay方向：方向：mgcosFsinFNcos0由由两式可解得两式可解得FNm(gasin)，Fmacos.F为负值为负值，说说明摩擦力的明摩擦力的实际实际方向与假方向与假设设方向相反，方向相反，为为水平向左水平向左【答案答案】见见解析解析【方法技巧方法技巧】(1)对对受多个力作用的物体受多个力作用的物体应应用用牛牛顿顿第二定律第二定律时时，常用的方法是正交分解，分，常用的方法是正交分解，分解解时时，可以分解力，也可以分解加速度，可以分解力，也可以分解加速度(2)判断静摩擦力的方向、判断静摩擦力的方向、计计算静摩擦力的大小算静摩擦力的大小时时，若物体，若物体处处于平衡状于平衡状态态，则则可根据平衡条件可根据平衡条件判断静摩擦力的方向，判断静摩擦力的方向，计计算摩擦力的大小；若算摩擦力的大小；若物体有加速度，物体有加速度，则应则应根据牛根据牛顿顿第二定律判断静第二定律判断静摩擦力的方向，并摩擦力的方向，并计计算其大小算其大小 (满满分分样样板板14分分)(2010年高考安徽理年高考安徽理综综卷卷)质质量量为为2 kg的物体在水平推力的物体在水平推力F的作用下沿水平面的作用下沿水平面做直做直线线运运动动，一段，一段时间时间后撤去后撤去F，其运，其运动动的的vt图图象如象如图图328所示所示g取取10 m/s2，求：，求：题型三题型三牛顿第二定律与牛顿第二定律与vt图象图象例例例例3 3图图328(1)物体与水平面物体与水平面间间的的动动摩擦因数；摩擦因数；(2)水平推力水平推力F的大小；的大小；(3)010 s内物体运内物体运动动位移的大小位移的大小【思路点思路点拨拨】先根据先根据vt图图象求出物体的加象求出物体的加速度，再速度，再应应用牛用牛顿顿第二定律列方程即可第二定律列方程即可【答案答案】(1)0.2(2)6 N(3)46 m【名名师归纳师归纳】牛牛顿顿第二定律与第二定律与vt图图象相象相结结合的合的问题问题，一般先由，一般先由vt图图象分析物体的加速象分析物体的加速度及其度及其变变化化规规律，再由牛律，再由牛顿顿第二定律列方程求第二定律列方程求解解问题问题，或者先由牛，或者先由牛顿顿第二定律分析加速度及第二定律分析加速度及其其变变化化规规律，再作出律，再作出vt图图象象