[理化生]《三维设计》新课标高考物理一轮总复习课件 第三章牛顿运动定律第2单元牛顿第二定律两类动力学问题.ppt
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1、理化生三维设计2014新课标高考物理一轮总复习课件 第三章牛顿运动定律第2单元 牛顿第二定律 两类动力学问题 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望记一记记一记 1内容内容 物体加速度的大小跟它受到的物体加速度的大小跟它受到的 成正比、跟它成正比、跟它的的 成反比,加速度的方向跟成反比,加速度的方向跟 的方向相同。的方向相同。2表达式表达式 F 。作用力作用力质质量量作用力作用力ma3“五个五个”性性质质同向同向性性公式公式F合合ma是矢量式,任一是矢量式
2、,任一时时刻,刻,F合合与与a 瞬瞬时时性性a与与F合合对应对应同一同一时时刻,即刻,即a为为某某时时刻刻的加速度的加速度时时,F合合为该时为该时刻物体所受刻物体所受 因果因果性性F合合是是产产生生a的原因,物体具有加速度的原因,物体具有加速度是因是因为为物体受到了力物体受到了力同向同向合外力合外力同一同一性性F合合ma中,中,F合合、m、a对应对应同一物同一物体或同一系体或同一系统统,各量,各量统统一使用一使用 单单位位独立独立性性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遵从牛生的加速度都遵从牛顿顿第二定律第二定律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
3、力产产生的加速度的矢量和生的加速度的矢量和国国际际 4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 (相相对对地面静止或地面静止或做匀速直做匀速直线线运运动动的参考系的参考系)。(2)牛牛顿顿第二定律只适用于第二定律只适用于 (相相对对于分子、原子于分子、原子)、低速运低速运动动(远远小于光速小于光速)的情况。的情况。惯惯性参考系性参考系宏宏观观物体物体 试试一一试试1关于牛关于牛顿顿第二定律的下列第二定律的下列说说法中,正确的是法中,正确的是 ()A物体加速度的大小由物体的物体加速度的大小由物体的质质量和物体所受合外量和物体所受合外力的大小决定,与物体的速度无关力的大小决
4、定,与物体的速度无关B物体加速度的方向只由它所受合外力的方向决定,物体加速度的方向只由它所受合外力的方向决定,与速度方向无关与速度方向无关C物体所受合外力的方向和加速度的方向及速度方物体所受合外力的方向和加速度的方向及速度方向向总总是相同的是相同的D一旦物体所受合外力一旦物体所受合外力为为零,零,则则物体的加速度立即物体的加速度立即为为零,其运零,其运动动也就逐也就逐渐渐停止了停止了解析:解析:对对于某个物体,合外力的大小决定了加速度的大于某个物体,合外力的大小决定了加速度的大小,合外力的方向决定了加速度的方向,而速度的方向小,合外力的方向决定了加速度的方向,而速度的方向与加速度方向无关。根据
5、牛与加速度方向无关。根据牛顿顿第二定律的瞬第二定律的瞬时时性特征,性特征,合外力一旦合外力一旦为为零,加速度立即零,加速度立即为为零,零,则则速度不再速度不再发发生生变变化,以后以此化,以后以此时时的速度做匀速直的速度做匀速直线线运运动动。答案:答案:AB两两类动类动力学力学问题问题记一记记一记 1两两类动类动力学力学问题问题 (1)已知受力情况求物体的已知受力情况求物体的 。(2)已知运已知运动动情况求物体的情况求物体的 。运运动动情况情况受力情况受力情况 2解决两解决两类类基本基本问题问题的方法的方法 以以 为为“桥桥梁梁”,由,由 和和 列列方程求解,具体方程求解,具体逻辑逻辑关系如关系
6、如图图:加速度加速度运运动动学公式学公式牛牛顿顿运运动动定律定律 试试一一试试2用用40 N的水平力的水平力F拉一个静止在光滑水平面上、拉一个静止在光滑水平面上、质质量量为为20 kg的物体,力的物体,力F作用作用3 s后撤去,后撤去,则则第第5 s末物体的速末物体的速度和加速度的大小分度和加速度的大小分别别是是()Av6 m/s,a0 Bv10 m/s,a2 m/s2Cv6 m/s,a2 m/s2 Dv10 m/s,a0解析:由牛解析:由牛顿顿第二定律得:第二定律得:Fma,a2 m/s2。3 s末末物体速度物体速度为为vat6 m/s,此后,此后F撤去,撤去,a0,物体做,物体做匀速运匀速
7、运动动,故,故A正确。正确。答案答案:A力学单位制力学单位制想一想想一想 如如图图322为为甲、乙、丙三人百甲、乙、丙三人百米比米比赛赛冲刺冲刺时时的速度大小。的速度大小。试试比比较较三三人冲刺速度的大小;由此看出人冲刺速度的大小;由此看出应应怎怎样样比比较较物理量的大小?物理量的大小?提示:提示:v甲甲11 m/s,v乙乙7 200 dm/min12 m/s,v丙丙36 km/h10 m/s,故,故v乙乙v甲甲v丙丙。由此可以看出,。由此可以看出,要比要比较较同一物理量的大小,必同一物理量的大小,必须统须统一一单单位。位。记一记记一记 1单单位制位制 由由 和和 组组成。成。2基本基本单单位
8、位 的的单单位。力学中的基本量有三个,它位。力学中的基本量有三个,它们们分分别别是是 、,它,它们们的国的国际单际单位分位分别别是是 、。3导导出出单单位位 由由 根据物理关系推根据物理关系推导导出的其他物理量的出的其他物理量的单单位。位。基本基本单单位位导导出出单单位位基本量基本量质质量量时间时间长长度度千克千克秒秒米米基本量基本量4国国际单际单位制中的七个基本物理量和基本位制中的七个基本物理量和基本单单位位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质质量量时间时间电电流流热热力学温度力学温度物物质质的量的量发发光光强强度度lmtITnIV米米千克
9、千克秒秒安安培培开开尔尔文文摩摩尔尔坎坎德拉德拉mkgsAKmolcd试试一一试试3关于关于单单位制,下列位制,下列说说法中正确的是法中正确的是 ()Akg、m/s、N是是导导出出单单位位Bkg、m、C是基本是基本单单位位C在国在国际单际单位制中,位制中,时间时间的基本的基本单单位是位是sD在国在国际单际单位制中,力的位制中,力的单单位是根据牛位是根据牛顿顿第二定律定第二定律定义义的的解析:在力学中解析:在力学中选选定定m(长长度度单单位位)、kg(质质量量单单位位)、s(时时间单间单位位)作作为为基本基本单单位,可以位,可以导导出其他物理量的出其他物理量的单单位,位,力的力的单单位位(N)是
10、根据牛是根据牛顿顿第二定律第二定律Fma导导出的,故出的,故C、D正确。正确。答案:答案:CD瞬瞬时时加速度加速度问题问题1.一般思路一般思路 2两种模型两种模型 (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能就能产产生生弹弹力的物体,力的物体,剪断剪断(或脱离或脱离)后,后,弹弹力立即改力立即改变变或消失,不需要形或消失,不需要形变变恢复恢复时间时间,一般,一般题题目中所目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):当:当弹弹簧的两端与物体相簧的两
11、端与物体相连连(即两端即两端为为固定端固定端)时时,由于物体有,由于物体有惯惯性,性,弹弹簧的簧的长长度不会度不会发发生突生突变变,所以在瞬,所以在瞬时问题时问题中,中,其其弹弹力的大小力的大小认为认为是不是不变变的,即此的,即此时弹时弹簧的簧的弹弹力不突力不突变变。例例1(2013吉林模拟吉林模拟)在在动动摩擦因数摩擦因数0.2的水平面上有一个的水平面上有一个质质量量为为m2 kg的小的小球,小球与水平球,小球与水平轻弹轻弹簧及与簧及与竖竖直方向成直方向成45角的不可伸角的不可伸长长的的轻绳轻绳一端相一端相连连,如,如图图323所示,此所示,此时时小球小球处处于静止平衡状于静止平衡状态态,且
12、水平面,且水平面对对小球的小球的弹弹力恰好力恰好为为零。当剪断零。当剪断轻轻绳绳的瞬的瞬间间,取,取g10 m/s2,以下,以下说说法正确的是法正确的是 ()A此此时轻弹时轻弹簧的簧的弹弹力大小力大小为为20 NB小球的加速度大小小球的加速度大小为为8 m/s2,方向向左,方向向左C若剪断若剪断弹弹簧,簧,则则剪断的瞬剪断的瞬间间小球的加速度大小小球的加速度大小为为10 m/s2,方向向右方向向右D若剪断若剪断弹弹簧,簧,则则剪断的瞬剪断的瞬间间小球的加速度小球的加速度为为0图图323 审题指导审题指导 剪断轻绳时,弹簧的弹力不能瞬间发生剪断轻绳时,弹簧的弹力不能瞬间发生变化。剪断弹簧时,绳上
13、的拉力在瞬间发生变化。变化。剪断弹簧时,绳上的拉力在瞬间发生变化。尝试解题尝试解题 因为未剪断轻绳时水平面对小球的弹力因为未剪断轻绳时水平面对小球的弹力为零,小球在绳没有断时受到轻绳的拉力为零,小球在绳没有断时受到轻绳的拉力FT和弹簧的弹力和弹簧的弹力F作用而处于平衡状态。依据平衡条件得:竖直方向有作用而处于平衡状态。依据平衡条件得:竖直方向有FTcos mg,水平方向有,水平方向有FTsin F。解得轻弹簧的弹力。解得轻弹簧的弹力为为Fmgtan答案答案ABD 在求解瞬在求解瞬时时性性问题时应问题时应注意:注意:(1)物体的受力情况和运物体的受力情况和运动动情况是情况是时时刻刻对应对应的,当
14、外界的,当外界因素因素发发生生变变化化时时,需要重新,需要重新进进行受力分析和运行受力分析和运动动分析。分析。(2)加速度可以随着力的突加速度可以随着力的突变变而突而突变变,而速度的,而速度的变变化需化需要一个要一个过过程的程的积积累,不会累,不会发发生突生突变变。动动力学的两力学的两类类基本基本问题问题分析分析 1.物体运物体运动动性性质质的判断方法的判断方法 (1)明确物体的初始运明确物体的初始运动动状状态态(v0)。(2)明确物体的受力情况明确物体的受力情况(F合合)。(3)根据物体做各种性根据物体做各种性质质运运动动的条件即可判定物体的的条件即可判定物体的运运动动情况、加速度情况、加速
15、度变变化情况及速度化情况及速度变变化情况。化情况。2两两类动类动力学力学问题问题的解的解题题步步骤骤 (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方便,的方便,选选出被研究的物体。研究出被研究的物体。研究对对象可以是某个物体,也可以是象可以是某个物体,也可以是几个物体构成的系几个物体构成的系统统。(2)进进行受力分析和运行受力分析和运动动状状态态分析,画好受力分析分析,画好受力分析图图、情景示意情景示意图图,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
16、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)确定合外力确定合外力F合合,注意,注意F合合与与a同向。若物体只受两个同向。若物体只受两个共点力作用,常用合成法;若物体受到共点力作用,常用合成法;若物体受到3个或个或3个以上不在个以上不在同一直同一直线线上的力的作用,一般用正交分解法。上的力的作用,一般用正交分解法。例例2如如图图324所示,所示,质质量量m2 kg的物体静止的物体静止于水平地面的于水平地面的A处处,A、B间间距距L20 m,用大小,用大小为为30 N,沿水平方向的外力拉此物体,沿水平方向的外力拉此物体,经经t02 s拉至拉至B处处。(
17、已知已知cos 370.8,sin 370.6,取,取g10 m/s2)(1)求物体与地面求物体与地面间间的的动动摩擦因数;摩擦因数;(2)用大小用大小为为30 N,与水平方向成,与水平方向成37的力斜向上拉此的力斜向上拉此物体,使物体从物体,使物体从A处处由静止开始运由静止开始运动动并能到达并能到达B处处,求,求该该力力作用的最短作用的最短时间时间t。图图324 审题审题指指导导 物体在拉力作用下做匀加速直物体在拉力作用下做匀加速直线线运运动动,撤去拉力后做匀减速直撤去拉力后做匀减速直线线运运动动,当物体到,当物体到B点速度恰好点速度恰好为为零,零,则则拉力的作用拉力的作用时间时间最短。最短
18、。尝试尝试解解题题 (1)沿水平方向施加外力后,物体做沿水平方向施加外力后,物体做匀加速直匀加速直线线运运动动。根据运。根据运动动学公式有学公式有L at02 代入数据解得代入数据解得a10 m/s2 由牛由牛顿顿第二定律知第二定律知FFfma 解得解得Ff10 N答案答案(1)0.5(2)1.03 s解决两解决两类动类动力学力学问题问题两个关两个关键键点点 (1)把握把握“两个分析两个分析”“一个一个桥桥梁梁”两个分析:物体的受力分析和物体的运两个分析:物体的受力分析和物体的运动过动过程分析。程分析。一个一个桥桥梁:物体运梁:物体运动动的加速度是的加速度是联联系运系运动动和力的和力的桥桥梁。
19、梁。(2)寻寻找多找多过过程运程运动问题动问题中各中各过过程程间间的相互的相互联联系。如系。如第一个第一个过过程的末速度就是下一个程的末速度就是下一个过过程的初速度,画程的初速度,画图图找找出各出各过过程程间间的位移的位移联联系。系。牛牛顿顿第二定律与第二定律与图图象的象的综综合合问题问题 1.常常见见的两的两类动类动力学力学图图象象问题问题 (1)已知物体在某一已知物体在某一过过程中所受的合力程中所受的合力(或某个力或某个力)随随时时间间的的变变化化图线图线,要求分析物体的运,要求分析物体的运动动情况。情况。(2)已知物体在某一已知物体在某一过过程中速度、加速度随程中速度、加速度随时间时间的
20、的变变化化图线图线,要求分析物体的受力情况。,要求分析物体的受力情况。2解决解决图图象象综综合合问题问题的关的关键键 (1)分清分清图图象的象的类别类别:即分清横、:即分清横、纵纵坐坐标标所代表的物理所代表的物理量,明确其物理意量,明确其物理意义义,掌握物理,掌握物理图图象所反映的物理象所反映的物理过过程,程,会分析会分析临临界点。界点。(2)注意注意图线图线中的一些特殊点所表示的物理意中的一些特殊点所表示的物理意义义:图线图线与横、与横、纵纵坐坐标标的交点,的交点,图线图线的的转转折点,两折点,两图线图线的交点等。的交点等。(3)明确能从明确能从图图象中象中获获得哪些信息:把得哪些信息:把图
21、图象与具体的象与具体的题题意、情境意、情境结结合起来,再合起来,再结结合斜率、特殊点、面合斜率、特殊点、面积积等的物理等的物理意意义义,确定从,确定从图图象中反象中反馈馈出来的有用信息,出来的有用信息,这这些信息往往些信息往往是解是解题题的突破口或关的突破口或关键键点。点。例例3如如图图325甲所示,水平地面上甲所示,水平地面上轻弹轻弹簧左端固定,簧左端固定,右端通右端通过过滑滑块压缩块压缩0.4 m锁锁定。定。t0时时解除解除锁锁定定释释放滑放滑块块。计计算机算机通通过过滑滑块块上的速度上的速度传传感器描感器描绘绘出滑出滑块块的速度的速度图图象如象如图图乙所示,其乙所示,其中中Oab段段为为
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