理化生三维设计新课标高考物理一轮总复习牛顿运动定律牛顿第二定律两类动力学问题.pptx
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1、第1页/共73页记一记记一记 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 。作用力质量作用力ma第2页/共73页3“五个五个”性质性质同向同向性性公式公式F合合ma是矢量式,任一时刻,是矢量式,任一时刻,F合合与与a 瞬时瞬时性性a与与F合合对应同一时刻,即对应同一时刻,即a为某时刻为某时刻的加速度时,的加速度时,F合合为该时刻物体所受为该时刻物体所受 因果因果性性F合合是产生是产生a的原因,物体具有加速度的原因,物体具有加速度是因为物体受到了力是因为物
2、体受到了力同向合外力第3页/共73页同一同一性性F合合ma中,中,F合合、m、a对应同一物对应同一物体或同一系统,各量统一使用体或同一系统,各量统一使用 单位单位独立独立性性作用于物体上的每一个力各自产作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律生的加速度都遵从牛顿第二定律物体的实际加速度等于每个力产物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和生的加速度的矢量和国际 4适用范围适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于牛顿第二定律只适用于 (相对地面静止或相对地面静止或做匀速直线运动的参考系做匀速直线运动的参考系)。(2)牛顿第二定律只适用于牛顿第二定律只适用于 (相对于分子、原子相对
3、于分子、原子)、低速运动、低速运动(远小于光速远小于光速)的情况。的情况。惯性参考系宏观物体第4页/共73页 试一试试一试1关于牛顿第二定律的下列说法中,正确的是关于牛顿第二定律的下列说法中,正确的是 ()A物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合外物体加速度的大小由物体的质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总是相同的向总是相同的D一旦物体所受合外力
4、为零,则物体的加速度立即一旦物体所受合外力为零,则物体的加速度立即为零,其运动也就逐渐停止了为零,其运动也就逐渐停止了第5页/共73页解析:对于某个物体,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,而速度的方向与加速度方向无关。根据牛顿第二定律的瞬时性特征,合外力一旦为零,加速度立即为零,则速度不再发生变化,以后以此时的速度做匀速直线运动。答案:AB第6页/共73页两类动力学问题两类动力学问题记一记记一记 1两类动力学问题两类动力学问题 (1)已知受力情况求物体的已知受力情况求物体的 。(2)已知运动情况求物体的已知运动情况求物体的 。运动情况受力情况第7页/共73页 2解
5、决两类基本问题的方法 以 为“桥梁”,由 和 列方程求解,具体逻辑关系如图:加速度运动学公式牛顿运动定律第8页/共73页 试一试试一试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、质量为拉一个静止在光滑水平面上、质量为20 kg的物体,力的物体,力F作用作用3 s后撤去,则第后撤去,则第5 s末物体的速末物体的速度和加速度的大小分别是度和加速度的大小分别是()Av6 m/s,a0 Bv10 m/s,a2 m/s2Cv6 m/s,a2 m/s2 Dv10 m/s,a0解析:由牛顿第二定律得:解析:由牛顿第二定律得:Fma,a2 m/s2。3 s末末物体速度为物体速度为vat6 m/s
6、,此后,此后F撤去,撤去,a0,物体做,物体做匀速运动,故匀速运动,故A正确。正确。答案答案:A第9页/共73页力学单位制力学单位制想一想想一想 如图如图322为甲、乙、丙三人百为甲、乙、丙三人百米比赛冲刺时的速度大小。试比较三米比赛冲刺时的速度大小。试比较三人冲刺速度的大小;由此看出应怎样人冲刺速度的大小;由此看出应怎样比较物理量的大小?比较物理量的大小?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,要比较同一物理量的大小,必须统一单位。要比较同一物理量的大小,必须统一单位
7、。第10页/共73页记一记记一记 1单位制单位制 由由 和和 组成。组成。2基本单位基本单位 的单位。力学中的基本量有三个,它们分别是的单位。力学中的基本量有三个,它们分别是 、,它们的国际单位分别是,它们的国际单位分别是 、。3导出单位导出单位 由由 根据物理关系推导出的其他物理量的单位。根据物理关系推导出的其他物理量的单位。基本单位导出单位基本量质量时间长度千克秒米基本量第11页/共73页4国际单位制中的七个基本物理量和基本单位国际单位制中的七个基本物理量和基本单位物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号长度质量时间电流热力学温度物质的量发光强度lmtITnIV米千克秒安培开尔文摩尔坎德
8、拉mkgsAKmolcd第12页/共73页试一试试一试3关于单位制,下列说法中正确的是关于单位制,下列说法中正确的是 ()Akg、m/s、N是导出单位是导出单位Bkg、m、C是基本单位是基本单位C在国际单位制中,时间的基本单位是在国际单位制中,时间的基本单位是sD在国际单位制中,力的单位是根据牛顿第二定律定在国际单位制中,力的单位是根据牛顿第二定律定义的义的解析:在力学中选定解析:在力学中选定m(长度单位长度单位)、kg(质量单位质量单位)、s(时时间单位间单位)作为基本单位,可以导出其他物理量的单位,作为基本单位,可以导出其他物理量的单位,力的单位力的单位(N)是根据牛顿第二定律是根据牛顿第
9、二定律Fma导出的,故导出的,故C、D正确。正确。答案:答案:CD第13页/共73页瞬时加速度问题瞬时加速度问题1.一般思路一般思路 2两种模型两种模型 (1)刚性绳刚性绳(或接触面或接触面):一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,:一种不发生明显形变就能产生弹力的物体,剪断剪断(或脱离或脱离)后,弹力立即改变或消失,不需要形变恢复时间,一般后,弹力立即改变或消失,不需要形变恢复时间,一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时,均可按此模型处理。处理。(2)弹簧弹簧(或橡皮绳或橡皮绳):当弹簧的两端与物体相连:当弹簧的两端与物
10、体相连(即两端为固定端即两端为固定端)时,由于物体有惯性,弹簧的长度不会发生突变,所以在瞬时问题中,时,由于物体有惯性,弹簧的长度不会发生突变,所以在瞬时问题中,其弹力的大小认为是不变的,即此时弹簧的弹力不突变。其弹力的大小认为是不变的,即此时弹簧的弹力不突变。第14页/共73页 例例1(2013吉林模拟吉林模拟)在动摩擦因数在动摩擦因数0.2的水平面上有一个质量为的水平面上有一个质量为m2 kg的小的小球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成球,小球与水平轻弹簧及与竖直方向成45角的不可伸长的轻绳一端相连,如图角的不可伸长的轻绳一端相连,如图323所示,此时小球所示,此时小球处于静止平衡状态,且水
11、平面对小球的弹力恰好为零。当剪断轻处于静止平衡状态,且水平面对小球的弹力恰好为零。当剪断轻绳的瞬间,取绳的瞬间,取g10 m/s2,以下说法正确的是,以下说法正确的是 ()A此时轻弹簧的弹力大小为此时轻弹簧的弹力大小为20 NB小球的加速度大小为小球的加速度大小为8 m/s2,方向向左,方向向左C若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度大小为若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度大小为10 m/s2,方向向右方向向右D若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度为若剪断弹簧,则剪断的瞬间小球的加速度为0图图323第15页/共73页 审题指导 剪断轻绳时,弹簧的弹力不能瞬间发生变化。剪断弹簧时,绳上的拉力在瞬
12、间发生变化。尝试解题 因因为未剪断未剪断轻绳时水平面水平面对小球的小球的弹力力为零,小球在零,小球在绳没有断没有断时受到受到轻绳的拉力的拉力FT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FTcos mg,水平方向有FTsin F。解得轻弹簧的弹力为Fmgtan第16页/共73页答案ABD第17页/共73页 在求解瞬时性问题时应注意:在求解瞬时性问题时应注意:(1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的,当外界物体的受力情况和运动情况是时刻对应的,当外界因素发生变化时,需要重新进行受力分析和运动分析。因素发生变化时,需要重新进行受力分析和运动分析。(2)加速度可以随着力的突变而突
13、变,而速度的变化需加速度可以随着力的突变而突变,而速度的变化需要一个过程的积累,不会发生突变。要一个过程的积累,不会发生突变。第18页/共73页动力学的两类基本问题分析动力学的两类基本问题分析 1.物体运动性质的判断方法物体运动性质的判断方法 (1)明确物体的初始运动状态明确物体的初始运动状态(v0)。(2)明确物体的受力情况明确物体的受力情况(F合合)。(3)根据物体做各种性质运动的条件即可判定物体的根据物体做各种性质运动的条件即可判定物体的运动情况、加速度变化情况及速度变化情况。运动情况、加速度变化情况及速度变化情况。2两类动力学问题的解题步骤两类动力学问题的解题步骤 (1)明确研究对象。
14、根据问题的需要和解题的方便,选明确研究对象。根据问题的需要和解题的方便,选出被研究的物体。研究对象可以是某个物体,也可以是出被研究的物体。研究对象可以是某个物体,也可以是几个物体构成的系统。几个物体构成的系统。第19页/共73页 (2)进行受力分析和运动状态分析,画好受力分析图、进行受力分析和运动状态分析,画好受力分析图、情景示意图,明确物体的运动性质和运动过程。情景示意图,明确物体的运动性质和运动过程。(3)选取正方向或建立坐标系,通常以加速度的方向为选取正方向或建立坐标系,通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向。正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向。(4)确定合外
15、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线上的力的作用,一般用正交分解法。同一直线上的力的作用,一般用正交分解法。第20页/共73页 例例2如图如图324所示,质量所示,质量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间距间距L20 m,用大小为,用大小为30 N,沿水平方向的外力拉此物体,经沿水平方向的外力拉此物体,经t02 s拉至拉至B处。处。(已知已知cos 370.8,sin 370.6,取,取g10 m/s2)(
16、1)求物体与地面间的动摩擦因数;求物体与地面间的动摩擦因数;(2)用大小为用大小为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处由静止开始运动并能到达处由静止开始运动并能到达B处,求该力处,求该力作用的最短时间作用的最短时间t。图图324第21页/共73页 审题指导审题指导 物体在拉力作用下做匀加速直线运动,物体在拉力作用下做匀加速直线运动,撤去拉力后做匀减速直线运动,当物体到撤去拉力后做匀减速直线运动,当物体到B点速度恰好点速度恰好为零,则拉力的作用时间最短。为零,则拉力的作用时间最短。尝试解题尝试解题 (1)沿水平方向施加外力后,物体做
17、沿水平方向施加外力后,物体做匀加速直线运动。根据运动学公式有匀加速直线运动。根据运动学公式有L at02 代入数据解得代入数据解得a10 m/s2 由牛顿第二定律知由牛顿第二定律知FFfma 解得解得Ff10 N第22页/共73页第23页/共73页答案(1)0.5(2)1.03 s第24页/共73页解决两类动力学问题两个关键点解决两类动力学问题两个关键点 (1)把握把握“两个分析两个分析”“一个桥梁一个桥梁”两个分析:物体的受力分析和物体的运动过程分析。两个分析:物体的受力分析和物体的运动过程分析。一个桥梁:物体运动的加速度是联系运动和力的桥一个桥梁:物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁。梁。
18、(2)寻找多过程运动问题中各过程间的相互联系。如寻找多过程运动问题中各过程间的相互联系。如第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度,画图找第一个过程的末速度就是下一个过程的初速度,画图找出各过程间的位移联系。出各过程间的位移联系。第25页/共73页牛顿第二定律与图象的综合问题牛顿第二定律与图象的综合问题 1.常见的两类动力学图象问题常见的两类动力学图象问题 (1)已知物体在某一过程中所受的合力已知物体在某一过程中所受的合力(或某个力或某个力)随时随时间的变化图线,要求分析物体的运动情况。间的变化图线,要求分析物体的运动情况。(2)已知物体在某一过程中速度、加速度随时间的变化已知物体在某一过程中
19、速度、加速度随时间的变化图线,要求分析物体的受力情况。图线,要求分析物体的受力情况。第26页/共73页 2解决图象综合问题的关键 (1)分清图象的类别:即分清横、纵坐标所代表的物理量,明确其物理意义,掌握物理图象所反映的物理过程,会分析临界点。(2)注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义:图线与横、纵坐标的交点,图线的转折点,两图线的交点等。(3)明确能从图象中获得哪些信息:把图象与具体的题意、情境结合起来,再结合斜率、特殊点、面积等的物理意义,确定从图象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。第27页/共73页 例例3如图如图325甲所示,水平地面上轻弹簧左端固定,甲所示,
20、水平地面上轻弹簧左端固定,右端通过滑块压缩右端通过滑块压缩0.4 m锁定。锁定。t0时解除锁定释放滑块。计算机时解除锁定释放滑块。计算机通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的速度图象如图乙所示,其通过滑块上的速度传感器描绘出滑块的速度图象如图乙所示,其中中Oab段为曲线,段为曲线,bc段为直线,倾斜直线段为直线,倾斜直线Od是是t0时的速度图线时的速度图线的切线,已知滑块质量的切线,已知滑块质量m2.0 kg,取,取g10 m/s2。求:。求:图图325(1)滑块与地面间的动摩擦因数;滑块与地面间的动摩擦因数;(2)弹簧的劲度系数。弹簧的劲度系数。第28页/共73页审题指导审题指导第一步:抓关键点
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