【優(yōu)化方案】2013高考物理總復(fù)習(xí) 第三章第二節(jié) 牛頓第二定律　兩類動(dòng)力學(xué)問題課件 新人教版必修1

第二節(jié)牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問題 一 牛頓第二定律1 內(nèi)容 物體加速度的大小跟作用力成 跟物體的質(zhì)量成 加速度的方向跟作用力的方向 2 表達(dá)式 F ma 正比 反比 相同 3 適用范圍 1 牛頓第二定律只適用于慣性參考系 即相對(duì)于地面 或 的參考系 2 牛頓第二定律只適用于 物體 相對(duì)于分子 原子等 運(yùn)動(dòng) 遠(yuǎn)小于光速 的情況 靜止 勻速直線運(yùn)動(dòng) 宏觀 低速 思考感悟提示 不對(duì) 物體的質(zhì)量與受力 運(yùn)動(dòng)情況無關(guān) 二 兩類動(dòng)力學(xué)問題1 已知物體的受力情況 求物體的 2 已知物體的運(yùn)動(dòng)情況 求物體的 運(yùn)動(dòng)情況 受力情況 特別提示 利用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問題的關(guān)鍵是利用加速度的 橋梁 作用 將運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和牛頓第二定律相結(jié)合 尋找加速度和未知量的關(guān)系 是解決這類問題的思考方向 三 力學(xué)單位制1 單位制 由 單位和 單位一起組成了單位制 2 基本單位 基本物理量的單位 基本物理量共七個(gè) 其中力學(xué)有三個(gè) 它們是 它們的單位分別是 基本 導(dǎo)出 長(zhǎng)度 質(zhì)量 時(shí)間 米 千克 秒 3 導(dǎo)出單位 由基本量根據(jù) 推導(dǎo)出來的其他物理量的單位 4 國(guó)際單位制中的基本物理量和基本單位 物理 關(guān)系 一 對(duì)牛頓第二定律的理解1 牛頓第二定律的 五性 2 關(guān)于瞬時(shí)加速度分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度 關(guān)鍵是分析該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度 此類問題應(yīng)注意兩種基本模型的建立 1 剛性繩 或接觸面 一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體 剪斷 或脫離 后 彈力立即改變或消失 不需要形變恢復(fù)時(shí)間 一般題目中所給的細(xì)線 輕桿和接觸面在不加特殊說明時(shí) 均可按此模型處理 2 彈簧 或橡皮繩 此種物體的特點(diǎn)是形變量大 形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間 在瞬時(shí)問題中 其彈力的大小往往可以看成是不變的 特別提醒 在求解瞬時(shí)性問題時(shí)應(yīng)注意 1 物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)刻對(duì)應(yīng)的 當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí) 需要重新進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析 2 加速度可以隨著力的突變而突變 而速度的變化需要一個(gè)過程的積累 不會(huì)發(fā)生突變 即時(shí)應(yīng)用1 2012 大連測(cè)試 如圖3 2 1示 質(zhì)量為10kg的物體拴在一個(gè)被水平拉伸的輕質(zhì)彈簧一端 彈簧的拉力為5N時(shí) 圖3 2 1 物體處于靜止?fàn)顟B(tài) 若小車以1m s2的加速度水平向右運(yùn)動(dòng) 物體相對(duì)小車仍然靜止 則 g 10m s2 A 因?yàn)槲矬w相對(duì)小車靜止 所以其合力為0B 因?yàn)槲矬w向右加速運(yùn)動(dòng) 所受合力F 10N C 因?yàn)槲矬w相對(duì)小車靜止 所以所受摩擦力未變D 物體所受摩擦力大小仍為5N 方向變?yōu)橄蛴掖鸢?BD 二 解答動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題的方法和步驟1 動(dòng)力學(xué)兩類基本問題的分析流程圖 2 基本方法 1 由受力情況判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 處理這類問題的基本思路是 先求出幾個(gè)力的合力 由牛頓第二定律 F合 ma 求出加速度 再由運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式求出速度或位移 2 由運(yùn)動(dòng)情況判斷受力情況 處理這類問題的基本思路是 已知加速度或根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出加速度 再由牛頓第二定律求出合力 從而確定未知力 至于牛頓第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法則 平行四邊形定則 或正交分解法 3 解題步驟 1 明確研究對(duì)象 根據(jù)問題的需要和解題的方便 選出被研究的物體 2 分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況 畫好受力分析圖 明確物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過程 3 選取正方向或建立坐標(biāo)系 通常以加速度的方向?yàn)檎较蚧蛞约铀俣确较驗(yàn)槟骋蛔鴺?biāo)軸的正方向 4 求合外力F合 5 根據(jù)牛頓第二定律F合 ma列方程求解 必要時(shí)還要對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論 特別提醒 1 物體的運(yùn)動(dòng)情況是由所受的力及物體運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài)共同決定的 2 無論是哪種情況 加速度都是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的 橋梁 即時(shí)應(yīng)用2 2010 高考福建卷 質(zhì)量為2kg的物體靜止在足夠大的水平地面上 物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 2 最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力大小視為相等 圖3 2 2 從t 0時(shí)刻開始 物體受到方向不變 大小呈周期性變化的水平拉力F的作用 F隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖3 2 2所示 重力加速度g取10m s2 則物體在t 0至t 12s這段時(shí)間的位移大小為 A 18mB 54mC 72mD 198m解析 選B 最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力Ff mg 4N 所以0 3s物體所受推力等于最大靜摩擦力 物體恰能保持靜止?fàn)顟B(tài) 在以后的過程中 物體交替做勻加速直線運(yùn)動(dòng)和 勻速直線運(yùn)動(dòng) 勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程中物體的加速度 如圖3 2 3甲所示 一質(zhì)量為m的物體系于長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1 L2的兩根細(xì)線上 圖3 2 3 L1的一端懸掛在天花板上 與豎直方向夾角為 L2水平拉直 物體處于平衡狀態(tài) 求解下列問題 1 現(xiàn)將線L2剪斷 求剪斷L2的瞬間物體的加速度 2 若將圖甲中的細(xì)線L1換成長(zhǎng)度相同 掛m后 質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧 如圖乙所示 其他條件不變 求剪斷L2的瞬間物體的加速度 思路點(diǎn)撥 彈簧彈力不能發(fā)生突變 在剪斷瞬間仍然保持原來的大小和方向 而細(xì)繩的彈力會(huì)發(fā)生突變 在剪斷瞬間會(huì)突然改變 解析 1 對(duì)題圖甲的情況 L2剪斷的瞬間 繩L1不可伸縮 物體的加速度只能沿垂直L1的方向 則 mgsin ma1所以a1 gsin 方向?yàn)榇怪庇贚1斜向下 2 對(duì)題圖乙的情況 設(shè)彈簧上拉力為FT1 L2線上拉力為FT2 重力為mg 物體在三力作用下保持平衡 有FT1cos mg FT1sin FT2 所以FT2 mgtan 剪斷線的瞬間 FT2突然消失 物體即在FT2反方向獲得加速度 因此mgtan ma2 所以加速度a2 gtan 方向在FT2反方向 即水平向右 答案 1 大小為gsin 方向垂直于L1斜向下 2 大小為gtan 方向水平向右 變式訓(xùn)練1 2012 佛山質(zhì)檢 兒童蹦極 中 拴在腰間左右兩側(cè)的是彈性極好的橡皮繩 質(zhì)量為m的小明如圖3 2 4靜止懸掛時(shí) 圖3 2 4 兩橡皮繩的拉力大小均恰為mg 若此時(shí)小明左側(cè)橡皮繩在腰間斷裂 則小明此時(shí) A 速度為零B 加速度a g 沿原斷裂橡皮繩的方向斜向下 C 加速度a g 沿未斷裂橡皮繩的方向斜向上D 加速度a g 方向豎直向下 解析 選AB 橡皮繩斷裂時(shí)速度不能發(fā)生突變 A正確 兩橡皮繩的拉力大小均恰為mg 可知兩橡皮繩夾角為120 小明左側(cè)橡皮繩在腰間斷裂時(shí) 彈性極好的橡皮繩的彈力不能發(fā)生突變 對(duì)小明進(jìn)行受力分析可知B正確 C D錯(cuò)誤 航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛行器 其質(zhì)量m 2kg 動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F 28N 試飛時(shí) 飛行器從地面由靜止開始豎直上升 設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的阻力大小不變 g取10m s2 1 第一次試飛 飛行器飛行t1 8s時(shí)到達(dá)的高度H 64m 求飛行器所受阻力f的大小 2 第二次試飛 飛行器飛行t2 6s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障 飛行器立即失去升力 求飛行器能到達(dá)的最大高度h 3 為了使飛行器不致墜落到地面 求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長(zhǎng)時(shí)間t3 解析 1 第一次飛行中 設(shè)加速度為a1 圖3 2 5 答案 1 4N 2 42m 3 2 1s 方法總結(jié) 任何多過程的復(fù)雜物理問題都是由很多簡(jiǎn)單的小過程構(gòu)成 有些是承上啟下 上一過程的結(jié)果是下一過程的已知 這種情況 一步一步完成即可 有些是樹枝型 告訴的只是旁支 要求的是主干 或另一旁支 這就要求學(xué)生有系統(tǒng)的知識(shí) 找出各過程的關(guān)聯(lián) 按順序逐個(gè)分析 滿分樣板14分 2010 高考安徽卷 質(zhì)量為2kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線運(yùn)動(dòng) 一段時(shí)間后撤去F 其運(yùn)動(dòng)的v t圖象如圖3 2 6所示 g取10m s2 求 圖3 2 6 1 物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 水平推力F的大小 3 0 10s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)位移的大小 思路點(diǎn)撥 先根據(jù)v t圖象求出物體的加速度 再應(yīng)用牛頓第二定律列方程即可 解題樣板 名師歸納 牛頓第二定律與v t圖象相結(jié)合的問題 一般先由v t圖象分析物體的加速度及其變化規(guī)律 再由牛頓第二定律列方程求解問題 或者先由牛頓第二定律分析加速度及其變化規(guī)律 再作出v t圖象 變式訓(xùn)練2 2011 高考新課標(biāo)全