第二課時(shí)牛頓第二定律課件

第二課時(shí)牛頓第二定律

第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān)展望高考

第二課時(shí)牛頓第二定律

第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān)展望高考基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)一? 對(duì)牛頓第二定律的理解知識(shí)講解一? 對(duì)牛頓第二定律的理解同向性公式F=ma是矢量式,任一時(shí)刻,F合與a同向正比性m一定時(shí),a∝F合瞬時(shí)性a與F對(duì)應(yīng)同一時(shí)刻,即a為某時(shí)刻的加速度時(shí),F為該時(shí)刻物體所受合外力因果性F是產(chǎn)生a的原因,物體具有加速度是因?yàn)槲矬w受到了力同向性公式F=ma是矢量式,任一時(shí)刻,F合與a同向正比性m一同一性有三層意思:①加速度a相對(duì)同一慣性系(一般指地面)②F=ma中,F、m、a對(duì)應(yīng)同一物質(zhì)或同一系統(tǒng)③F=ma中,各量統(tǒng)一使用國(guó)際單位獨(dú)立性①作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律②物體的實(shí)際加速度等于每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和③分力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵從牛頓第二定律,即:Fx=max,Fy=may局限性①只適用于宏觀?低速運(yùn)動(dòng)的物體,不適用于微觀?高速運(yùn)動(dòng)的粒子②物體的加速度必須是相對(duì)于地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系(慣性系)而言的同一性有三層意思:獨(dú)立性①作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加說(shuō)明:①物體只能有一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的只能是物體所受的合力,而不能是其中一個(gè)力或幾個(gè)力,我們把物體運(yùn)動(dòng)的加速度和該物體所受合力的這種對(duì)應(yīng)關(guān)系叫牛頓第二定律的同一性.②F=ma對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的每一瞬間都成立,即有力作用就有加速度產(chǎn)生.外力停止作用,加速度隨即消失,在持續(xù)不斷的恒定外力作用下,物體具有持續(xù)不斷的恒定加速度.外力隨著時(shí)間而改變,加速度就隨著時(shí)間而改變.說(shuō)明:①物體只能有一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的只能是物③作用力F和加速度a都是矢量,所以牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma是一個(gè)矢量表達(dá)式,它反映了加速度的方向始終跟合力的方向相同,而速度的方向與合力的方向無(wú)必然聯(lián)系.③作用力F和加速度a都是矢量,所以牛頓第二定律的表達(dá)式F=m活學(xué)活用活學(xué)活用1.如圖所示,在光滑的水平桌面上放著質(zhì)量為3kg的小車A,在小車上又放著2kg的物體B.現(xiàn)對(duì)物體B施加一水平力F,當(dāng)F逐漸增加到4N時(shí),B物體恰好在小車上相對(duì)于A滑動(dòng).如果將水平推力作用在A上,為了不使B在A上有相對(duì)滑動(dòng),所施加的最大推力是多少?(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)1.如圖所示,在光滑的水平桌面上放著質(zhì)量為3kg的小車A,解析:當(dāng)作用于B上的推力F小于4N時(shí),由于靜摩擦力的作用,小車A和物體B一起做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)推力F增加到4N以后,因最大靜摩擦力不足以提供A的加速度,所以B和A之間將產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng).設(shè)A?B間的最大靜摩擦力為fmax.當(dāng)F作用于B時(shí),用整體法求加速度,隔離法求內(nèi)力fmax.即由牛頓第二定律可列出F=(mA+mB)a1①fmax=mAa1②解析:當(dāng)作用于B上的推力F小于4N時(shí),由于靜摩擦力的作用,當(dāng)F作用在小車A上時(shí),則用隔離法求加速度,用整體法求最大推力Fmax,故由牛頓第二定理得fmax=mBa2③Fmax=(mA+mB)a2④聯(lián)立四個(gè)方程得fmax=2.4NFmax=6N.答案:6N當(dāng)F作用在小車A上時(shí),則用隔離法求加速度,用整體法求最大推力二? 單位制知識(shí)講解1.定義:基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制.2.組成:①基本單位在物理學(xué)中,選定幾個(gè)物理量的單位,就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位,這些被選定的物理量叫做基本量,它們的單位叫做基本單位.二? 單位制以下是國(guó)際單位制中的7個(gè)基本物理量和相應(yīng)的國(guó)際單位制中的基本單位.以下是國(guó)際單位制中的7個(gè)基本物理量和相應(yīng)的國(guó)際單位制中的基本物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克(公斤)kg時(shí)間t秒s電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開[爾文]K發(fā)光強(qiáng)度I,(Iv)坎[德拉]cd物理的量n,(V)摩[爾]mol物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克(公其中力學(xué)范圍內(nèi)有三個(gè)基本單位,分別是米?千克?秒.②導(dǎo)出單位:由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位.例如速度、加速度的單位其中力學(xué)范圍內(nèi)有三個(gè)基本單位,分別是米?千克?秒.3.單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用在物理計(jì)算中,如果所有已知量都用同一單位制中的單位表示,在計(jì)算過(guò)程中就不必一一寫出各個(gè)量的單位,直接在結(jié)果中寫出所求物理量的單位即可.計(jì)算前注意先要把各已知量的單位統(tǒng)一為同一單位制中的單位.在物理計(jì)算中,一般都要采用國(guó)際單位制.說(shuō)明:有時(shí)由于計(jì)算中的疏忽,沒(méi)有將各物理量的單位統(tǒng)一到同一種單位制時(shí),可以通過(guò)單位運(yùn)算,即考察等式兩邊單位是否平衡,發(fā)現(xiàn)不平衡,說(shuō)明計(jì)算有錯(cuò)誤,要予以糾正,這也是對(duì)解題結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)的一種方法.3.單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用活學(xué)活用活學(xué)活用2.一物體在2N的外力作用下,產(chǎn)生10cm/s2的加速度,求該物體的質(zhì)量.下面幾種不同的求法,其中單位運(yùn)算正確的、簡(jiǎn)潔而又規(guī)范的是()2.一物體在2N的外力作用下,產(chǎn)生10cm/s2的加速度解析:在進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算的同時(shí),也要把單位帶入一起進(jìn)行運(yùn)算,每一個(gè)數(shù)據(jù)均要帶上單位.也可以將各物理量統(tǒng)一到同一單位制下進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算,這樣各物理的單位就不必一一寫出,只在數(shù)字后面寫出單位即可,則既正確、簡(jiǎn)潔而又規(guī)范的是選項(xiàng)D.答案:D解析:在進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算的同時(shí),也要把單位帶入一起進(jìn)行運(yùn)算,每一第二關(guān):技法關(guān)解讀高考第二關(guān):技法關(guān)解讀高考解題技法解題技法一? 力、加速度、速度的關(guān)系 技法講解弄清楚力?加速度?速度的關(guān)系,是分析物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程(加速或減速)?建立清晰運(yùn)動(dòng)圖景的理論基礎(chǔ),也是我們必須掌握分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程的方法,是找出不同過(guò)程的轉(zhuǎn)折點(diǎn)或?qū)?fù)雜問(wèn)題分段分析的基礎(chǔ).一? 力、加速度、速度的關(guān)系1.物體受到的合力與加速度的關(guān)系式是F=ma,只要有合力,不管物體速度如何,一定有加速度,只有合力為零時(shí),加速度才為零.物體所受合外力的方向決定了其加速度的方向,即加速度的方向與合外力的方向總是一致的.但是合外力與速度沒(méi)有直接聯(lián)系,比如,不能說(shuō)物體受到的合外力大,速度一定大;合外力小,物體的速度一定小.1.物體受到的合力與加速度的關(guān)系式是F=ma,只要有合力,不2.合力與物體速度方向相同時(shí),物體做加速運(yùn)動(dòng),合力與物體的速度方向相反時(shí),物體做減速運(yùn)動(dòng).3.力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系:力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因.力產(chǎn)生加速度.物體有加速度,物體的速度就變化,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就改變.合外力大小決定了加速度大小,加速度大小決定了單位時(shí)間內(nèi)速度變化量的大小,加速度與速度無(wú)關(guān),加速度也與速度變化量無(wú)直接關(guān)系.2.合力與物體速度方向相同時(shí),物體做加速運(yùn)動(dòng),合力與物體的速4.區(qū)別加速度的定義式和決定式.

加速度的定義式為: 即加速度定義為速度變化

量與所用時(shí)間的比值;加速度的決定式為: 即加

速度決定于物體所受的合外力與物體的質(zhì)量.4.區(qū)別加速度的定義式和決定式.

加速度的定義式為: 即典例剖析典例剖析【例1】如圖所示,一輕質(zhì)彈簧一端固定在墻上的O點(diǎn),另一端連接一小物體,彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí),物體在B點(diǎn).現(xiàn)用力使小物體m壓縮彈簧到A點(diǎn),然后釋放,小物體能運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)靜止.物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定.以下說(shuō)法正確的是()A.物體從A到B速度越來(lái)越大,從B到C速度越來(lái)越小B.物體從A到B速度越來(lái)越小,從B到C加速度不變C.物體從A到B先加速后減速,從B到C一直減速D.物體在B點(diǎn)受的合外力為零【例1】如圖所示,一輕質(zhì)彈簧一端固定在墻上的O點(diǎn),另一端[解析]物體在A點(diǎn)受兩個(gè)力:向右的彈力F1=kx和向左的摩擦力F′,合力為F=kx-F′.物體從A到B的過(guò)程,彈力F1由最大值減小到零,而摩擦力F′不變,所以在A?B之間有一個(gè)位置,彈力與摩擦力相等,合力為零,之后,合力方向由原來(lái)的向右改為向左,而速度方向一直向右,故物體從A到B先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),然后再做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng).從B到C的過(guò)程,物體受向左的彈力和摩擦力,且彈力越來(lái)越大,向左的合力越來(lái)越大,故物體從B到C的運(yùn)動(dòng)是加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),C正確.物體在B點(diǎn)時(shí)受摩擦力作用,合外力不為零,D錯(cuò)誤.[答案]C

[解析]物體在A點(diǎn)受兩個(gè)力:向右的彈力F1=kx和向左的二? 力和加速度矢量關(guān)系的運(yùn)用技法講解1.由牛頓第二定律F=ma知,合外力的方向和加速度的方向總是相同的,解題時(shí),只要知道其中一個(gè)的方向,就等于知道了另一個(gè)的方向.二? 力和加速度矢量關(guān)系的運(yùn)用2.熟練?靈活地求出合外力,是應(yīng)用牛頓第二定律解題的基礎(chǔ).(1)若物體受兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力作用產(chǎn)生加速度,可直接應(yīng)用平行四邊形定則,畫出受力圖,然后應(yīng)用三角形的邊角關(guān)系(或勾股定理)等數(shù)學(xué)知識(shí)求出合力.(2)若物體受多個(gè)力的作用,通常采用正交分解法求合力.為了減少矢量的分解,在建立直角坐標(biāo)系時(shí),有兩種方法:2.熟練?靈活地求出合外力,是應(yīng)用牛頓第二定律解題的基礎(chǔ).①分解力不分解加速度.此時(shí),一般選取加速度方向?yàn)閤軸,垂直于加速度方向?yàn)閥軸.因?yàn)榧铀俣妊豿軸方向,故合力方向就沿x軸方向,則垂直于加速度方向即y軸方向上分力的合力為零.可見,通過(guò)正交分解,能夠使求較為復(fù)雜的合力,變成求較為簡(jiǎn)單的同一直線上力的合力.方程式為:Fy=0,F合=Fx=ma.②分解加速度不分解力.此方法是以某個(gè)力的方向?yàn)閤軸建立直角坐標(biāo)系,把加速度分解到x軸和y軸上.這種分解法一般用于物體受到的幾個(gè)力互相垂直的情況,在這種情況下,分解加速度比分解力可能更方便?更簡(jiǎn)單.①分解力不分解加速度.此時(shí),一般選取加速度方向?yàn)閤軸,垂直于典例剖析典例剖析【例2】如圖所示,質(zhì)量為m的人站在自動(dòng)扶梯上,扶梯正以加速度a向上減速運(yùn)動(dòng),a與水平方向的夾角為θ.求人受到的支持力和摩擦力.【例2】如圖所示,質(zhì)量為m的人站在自動(dòng)扶梯上,扶梯正以加[解析]解法一:以人為研究對(duì)象,受力分析如圖所示,因摩擦力Ff為待求量,且必沿水平方向,設(shè)水平向右.為了不分解加速度a,建立圖示坐標(biāo).并規(guī)定正方向.根據(jù)牛頓第二定律得:沿x方向:mgsinθ-FNsinθ-Ffcosθ=ma沿y方向:mgcosθ+Ffsinθ-FNcosθ=0由以上兩式可解得:FN=m(g-asinθ),Ff=-macosθFf為負(fù)值,說(shuō)明摩擦力的實(shí)際方向與假設(shè)相反,為水平向左.

[解析]解法一:以人為研究對(duì)象,受力分析如圖所示,因摩擦解法二:將加速度a沿水平?豎直方向分解,如圖所示,ax=acosθ,ay=asinθ.根據(jù)牛頓第二定律有:水平方向:Ff=max=macosθ豎直方向:mg-FN=may=masinθ由此得人受的摩擦力Ff=macosθ,方向水平向左;受的支持力FN=m(g-asinθ),方向豎直向上.[答案]m(g-asinθ),方向豎直向上macosθ,方向水平向左解法二:將加速度a沿水平?豎直方向分解,如圖所示,ax=ac三? 瞬時(shí)加速度的分析方法技法講解做變加速運(yùn)動(dòng)的物體,加速度時(shí)刻在變化(大小變化或方向變化或大小?方向都變化),某時(shí)刻的加速度叫瞬時(shí)加速度.由牛頓第二定律知,加速度是由合外力決定的,即有什么樣的合外力就有什么樣的加速度與之相對(duì)應(yīng).當(dāng)合外力恒定時(shí),加速度也恒定,合外力隨時(shí)間變化時(shí),加速度也隨時(shí)間改變,并且瞬時(shí)力決定瞬時(shí)加速度.可見,確定瞬時(shí)加速度的關(guān)鍵是正確確定瞬時(shí)作用力,尤其是對(duì)瞬時(shí)前的受力情況進(jìn)行正確的分析.另外,要順利解決此類問(wèn)題還應(yīng)該注意下列兩種物理模型的建立.三? 瞬時(shí)加速度的分析方法1.輕繩或輕線:中學(xué)物理中的“繩”和“線”是理想化模型,具有如下幾個(gè)特性:①輕:即繩(或線)的質(zhì)量和重力均可視為等于零,由此特點(diǎn)可知,同一根繩(或線)的兩端及其中間各點(diǎn)的張力大小相等.②軟:即繩(或線)只能承受拉力,不能承受壓力(因繩能變曲),由此特點(diǎn)可知,繩與其物體相互間作用力的方向總是沿著繩且背離受力物體的方向.③不可伸長(zhǎng):即無(wú)論繩所受拉力多大,繩子的長(zhǎng)度不變,由此特點(diǎn)可知,繩子中的張力可以突變.1.輕繩或輕線:中學(xué)物理中的“繩”和“線”是理想化模型,具有2.輕彈簧和橡皮繩:中學(xué)物理中的“輕彈簧”和“橡皮繩”,也是理想化模型,具有如下幾個(gè)特性:①輕:即彈簧(或橡皮繩)的質(zhì)量和重力均可視為等于零.由此特點(diǎn)可知,同一彈簧的兩端及其中間各點(diǎn)的彈力大小相等.②彈簧既能承受拉力,也能承受壓力(沿著彈簧的軸線),橡皮繩只能承受拉力,不能承受壓力.③由于彈簧和橡皮繩受力時(shí),要發(fā)生形變需要一段時(shí)間,所以彈簧和橡皮繩中的彈力不能突變.但是,當(dāng)彈簧或橡皮繩被剪斷時(shí),它們所受的彈力立即消失.2.輕彈簧和橡皮繩:中學(xué)物理中的“輕彈簧”和“橡皮繩”,也是典例剖析典例剖析【例3】如圖所示,質(zhì)量相等的兩個(gè)物體之間用一輕彈簧相連,再用一細(xì)線懸掛在天花板上靜止.當(dāng)剪斷細(xì)線的瞬間兩物體的加速度各為多大?【例3】如圖所示,質(zhì)量相等的兩個(gè)物體之間用一輕彈簧相連,[解析]分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度,關(guān)鍵是分析瞬時(shí)前后的受力情況及運(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(wèn)題應(yīng)注意兩種基本模型的建立.先作出兩個(gè)物體的受力圖,據(jù)平衡條件求出繩或彈簧上的彈力,可知T′=mg,T1=2mg.剪斷細(xì)線后再作出兩個(gè)物體的受力示意圖,如圖所示,剛剪斷時(shí)繩中的彈力T1立即消失,而彈簧的彈力不變.找出合外力據(jù)牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度,圖中m1的加速度為向下的2g,而m2的加速度為零.[答案]2g0

[解析]分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度,關(guān)鍵是分析瞬時(shí)前第三關(guān):訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考第三關(guān):訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考隨堂·訓(xùn)練1.在牛頓第二定律F=kma中,有關(guān)比例系數(shù)k的說(shuō)法正確的是()A.在任何情況下k都等于1B.k的數(shù)值是由質(zhì)量、加速度和力的大小決定的C.k的數(shù)值是由質(zhì)量、加速度和力的單位決定的D.在國(guó)際單位制中,k等于1答案:CD隨堂·訓(xùn)練2.如圖光滑水平面上物塊A和B以輕彈簧相連接.在水平拉力F作用下以加速度a做直線運(yùn)動(dòng),設(shè)A和B的質(zhì)量分別為m\-A和m\-B,當(dāng)突然撤去外力F時(shí),A和B的加速度分別為()2.如圖光滑水平面上物塊A和B以輕彈簧相連接.在水平拉力F作解析:撤去F的瞬間,A的受力無(wú)變化,故aA=a,B受向左彈力產(chǎn)生加速度

答案:D解析:撤去F的瞬間,A的受力無(wú)變化,故aA=a,B受向左彈力3.放在光滑水平面上的物體受三個(gè)水平的恒力作用而平衡.如圖所示,已知F2與F3垂直,且三個(gè)力中若撤去F1物體產(chǎn)生2.5m/s2的加速度,若撤去F2物體產(chǎn)生1.5m/s2的加速度,若撤去F3物體產(chǎn)生的加速度為()A.1.5m/s2B.2.0m/s2C.2.5m/s2D.不能確定3.放在光滑水平面上的物體受三個(gè)水平的恒力作用而平衡.如圖所解析:本題是共點(diǎn)力作用下物體平衡和動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的題目,解題的關(guān)鍵是:(1)正確理解三力作用在物體上時(shí)物體平衡的含義:任意兩個(gè)力的合力都跟第三個(gè)力大小相等?方向相反,即F1大小為

(2)當(dāng)撤去任意一個(gè)力時(shí),物體受到的合力大小都等于所撤去的力的大小,即F1=ma1,F2=ma2,F3=ma3,

故a3 m/s2=2m/s2.

答案:B解析:本題是共點(diǎn)力作用下物體平衡和動(dòng)力學(xué)相結(jié)合的題目,解題的4.如圖所示,質(zhì)量為m2的物體放在正沿平直軌道向右行駛的車廂底板上,并用豎直細(xì)繩通過(guò)光滑定滑輪連接質(zhì)量為m1的物體1,與物體1相連接的繩與豎直方向成θ角,則()4.如圖所示,質(zhì)量為m2的物體放在正沿平直軌道向右行駛的車廂A.車廂的加速度為gsinθ\=B.繩對(duì)物體1的拉力為C.底板對(duì)物體2的支持力為(m2-m1)gD.物體2所受底板的摩擦力為m2gtanθA.車廂的加速度為gsinθ\=B.繩對(duì)物體1的拉力為解析:對(duì)m1受力分析如圖(a),由牛頓第二定律知:F合=m1gtanθ=m1a,∴a=gtanθ,A錯(cuò),F=m1g/cosθ,B正確.對(duì)m2受力分析如圖(b),由平衡條件得:F+FN=m2g,FN=m2g-F=m2g-m1g/cosθ,C錯(cuò).由牛頓第二定律:Ff=m2a=m2g\5tanθ,D正確.答案:BD解析:對(duì)m1受力分析如圖(a),由牛頓第二定律知:F合5.慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中,這個(gè)系統(tǒng)的重要元件之一是加速度計(jì),加速度計(jì)構(gòu)造原理的示意圖如圖所示:沿導(dǎo)彈長(zhǎng)度方向安裝的固定光滑桿上套一質(zhì)量為m的滑塊,滑塊兩側(cè)分別與勁度系數(shù)均為k的彈簧相連;兩彈簧的另一端與固定壁相連.滑塊原來(lái)靜止.彈簧處于自然長(zhǎng)度.滑塊上有指針,可通過(guò)標(biāo)尺測(cè)出滑塊的位移,然后通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行制導(dǎo).設(shè)某段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈沿水平方向運(yùn)動(dòng),指針向左偏離O點(diǎn)的距離為s,則這段時(shí)間內(nèi)導(dǎo)彈的加速度()5.慣性制導(dǎo)系統(tǒng)已廣泛應(yīng)用于彈道式導(dǎo)彈工程中,這個(gè)系統(tǒng)的重要A.方向向左,大小為1ks/mB.方向向右,大小為1ks/mC.方向向左,大小為2ks/mD.方向向右,大小為2ks/mA.方向向左,大小為1ks/m解析:滑塊隨導(dǎo)彈一起做加速運(yùn)動(dòng),向左偏離O點(diǎn)距離為s,使左側(cè)彈簧被壓縮,右側(cè)彈簧被拉長(zhǎng),則滑塊所受合力為2ks,方向向右.由牛頓第二定律得2ks=ma,滑塊的加速度大小為:a=2ks/m.答案:D解析:滑塊隨導(dǎo)彈一起做加速運(yùn)動(dòng),向左偏離O點(diǎn)距離為s,使左側(cè)

第二課時(shí)牛頓第二定律

第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān)展望高考

第二課時(shí)牛頓第二定律

第一關(guān):基礎(chǔ)關(guān)展望高考基礎(chǔ)知識(shí)基礎(chǔ)知識(shí)一? 對(duì)牛頓第二定律的理解知識(shí)講解一? 對(duì)牛頓第二定律的理解同向性公式F=ma是矢量式,任一時(shí)刻,F合與a同向正比性m一定時(shí),a∝F合瞬時(shí)性a與F對(duì)應(yīng)同一時(shí)刻,即a為某時(shí)刻的加速度時(shí),F為該時(shí)刻物體所受合外力因果性F是產(chǎn)生a的原因,物體具有加速度是因?yàn)槲矬w受到了力同向性公式F=ma是矢量式,任一時(shí)刻,F合與a同向正比性m一同一性有三層意思:①加速度a相對(duì)同一慣性系(一般指地面)②F=ma中,F、m、a對(duì)應(yīng)同一物質(zhì)或同一系統(tǒng)③F=ma中,各量統(tǒng)一使用國(guó)際單位獨(dú)立性①作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律②物體的實(shí)際加速度等于每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和③分力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵從牛頓第二定律,即:Fx=max,Fy=may局限性①只適用于宏觀?低速運(yùn)動(dòng)的物體,不適用于微觀?高速運(yùn)動(dòng)的粒子②物體的加速度必須是相對(duì)于地面靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的參考系(慣性系)而言的同一性有三層意思:獨(dú)立性①作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加說(shuō)明:①物體只能有一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的只能是物體所受的合力,而不能是其中一個(gè)力或幾個(gè)力,我們把物體運(yùn)動(dòng)的加速度和該物體所受合力的這種對(duì)應(yīng)關(guān)系叫牛頓第二定律的同一性.②F=ma對(duì)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的每一瞬間都成立,即有力作用就有加速度產(chǎn)生.外力停止作用,加速度隨即消失,在持續(xù)不斷的恒定外力作用下,物體具有持續(xù)不斷的恒定加速度.外力隨著時(shí)間而改變,加速度就隨著時(shí)間而改變.說(shuō)明:①物體只能有一種運(yùn)動(dòng)狀態(tài),而決定物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的只能是物③作用力F和加速度a都是矢量,所以牛頓第二定律的表達(dá)式F=ma是一個(gè)矢量表達(dá)式,它反映了加速度的方向始終跟合力的方向相同,而速度的方向與合力的方向無(wú)必然聯(lián)系.③作用力F和加速度a都是矢量,所以牛頓第二定律的表達(dá)式F=m活學(xué)活用活學(xué)活用1.如圖所示,在光滑的水平桌面上放著質(zhì)量為3kg的小車A,在小車上又放著2kg的物體B.現(xiàn)對(duì)物體B施加一水平力F,當(dāng)F逐漸增加到4N時(shí),B物體恰好在小車上相對(duì)于A滑動(dòng).如果將水平推力作用在A上,為了不使B在A上有相對(duì)滑動(dòng),所施加的最大推力是多少?(設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力)1.如圖所示,在光滑的水平桌面上放著質(zhì)量為3kg的小車A,解析:當(dāng)作用于B上的推力F小于4N時(shí),由于靜摩擦力的作用,小車A和物體B一起做加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)推力F增加到4N以后,因最大靜摩擦力不足以提供A的加速度,所以B和A之間將產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng).設(shè)A?B間的最大靜摩擦力為fmax.當(dāng)F作用于B時(shí),用整體法求加速度,隔離法求內(nèi)力fmax.即由牛頓第二定律可列出F=(mA+mB)a1①fmax=mAa1②解析:當(dāng)作用于B上的推力F小于4N時(shí),由于靜摩擦力的作用,當(dāng)F作用在小車A上時(shí),則用隔離法求加速度,用整體法求最大推力Fmax,故由牛頓第二定理得fmax=mBa2③Fmax=(mA+mB)a2④聯(lián)立四個(gè)方程得fmax=2.4NFmax=6N.答案:6N當(dāng)F作用在小車A上時(shí),則用隔離法求加速度,用整體法求最大推力二? 單位制知識(shí)講解1.定義:基本單位和導(dǎo)出單位一起組成了單位制.2.組成:①基本單位在物理學(xué)中,選定幾個(gè)物理量的單位,就能夠利用物理量之間的關(guān)系推導(dǎo)出其他物理量的單位,這些被選定的物理量叫做基本量,它們的單位叫做基本單位.二? 單位制以下是國(guó)際單位制中的7個(gè)基本物理量和相應(yīng)的國(guó)際單位制中的基本單位.以下是國(guó)際單位制中的7個(gè)基本物理量和相應(yīng)的國(guó)際單位制中的基本物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克(公斤)kg時(shí)間t秒s電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開[爾文]K發(fā)光強(qiáng)度I,(Iv)坎[德拉]cd物理的量n,(V)摩[爾]mol物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克(公其中力學(xué)范圍內(nèi)有三個(gè)基本單位,分別是米?千克?秒.②導(dǎo)出單位:由基本量根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來(lái)的其他物理量的單位.例如速度、加速度的單位其中力學(xué)范圍內(nèi)有三個(gè)基本單位,分別是米?千克?秒.3.單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用在物理計(jì)算中,如果所有已知量都用同一單位制中的單位表示,在計(jì)算過(guò)程中就不必一一寫出各個(gè)量的單位,直接在結(jié)果中寫出所求物理量的單位即可.計(jì)算前注意先要把各已知量的單位統(tǒng)一為同一單位制中的單位.在物理計(jì)算中,一般都要采用國(guó)際單位制.說(shuō)明:有時(shí)由于計(jì)算中的疏忽,沒(méi)有將各物理量的單位統(tǒng)一到同一種單位制時(shí),可以通過(guò)單位運(yùn)算,即考察等式兩邊單位是否平衡,發(fā)現(xiàn)不平衡,說(shuō)明計(jì)算有錯(cuò)誤,要予以糾正,這也是對(duì)解題結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)的一種方法.3.單位制在物理計(jì)算中的應(yīng)用活學(xué)活用活學(xué)活用2.一物體在2N的外力作用下,產(chǎn)生10cm/s2的加速度,求該物體的質(zhì)量.下面幾種不同的求法,其中單位運(yùn)算正確的、簡(jiǎn)潔而又規(guī)范的是()2.一物體在2N的外力作用下,產(chǎn)生10cm/s2的加速度解析:在進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算的同時(shí),也要把單位帶入一起進(jìn)行運(yùn)算,每一個(gè)數(shù)據(jù)均要帶上單位.也可以將各物理量統(tǒng)一到同一單位制下進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算,這樣各物理的單位就不必一一寫出,只在數(shù)字后面寫出單位即可,則既正確、簡(jiǎn)潔而又規(guī)范的是選項(xiàng)D.答案:D解析:在進(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算的同時(shí),也要把單位帶入一起進(jìn)行運(yùn)算,每一第二關(guān):技法關(guān)解讀高考第二關(guān):技法關(guān)解讀高考解題技法解題技法一? 力、加速度、速度的關(guān)系 技法講解弄清楚力?加速度?速度的關(guān)系,是分析物體運(yùn)動(dòng)過(guò)程(加速或減速)?建立清晰運(yùn)動(dòng)圖景的理論基礎(chǔ),也是我們必須掌握分析運(yùn)動(dòng)過(guò)程的方法,是找出不同過(guò)程的轉(zhuǎn)折點(diǎn)或?qū)?fù)雜問(wèn)題分段分析的基礎(chǔ).一? 力、加速度、速度的關(guān)系1.物體受到的合力與加速度的關(guān)系式是F=ma,只要有合力,不管物體速度如何,一定有加速度,只有合力為零時(shí),加速度才為零.物體所受合外力的方向決定了其加速度的方向,即加速度的方向與合外力的方向總是一致的.但是合外力與速度沒(méi)有直接聯(lián)系,比如,不能說(shuō)物體受到的合外力大,速度一定大;合外力小,物體的速度一定小.1.物體受到的合力與加速度的關(guān)系式是F=ma,只要有合力,不2.合力與物體速度方向相同時(shí),物體做加速運(yùn)動(dòng),合力與物體的速度方向相反時(shí),物體做減速運(yùn)動(dòng).3.力和運(yùn)動(dòng)的關(guān)系:力是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因,不是維持物體運(yùn)動(dòng)的原因.力產(chǎn)生加速度.物體有加速度,物體的速度就變化,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)就改變.合外力大小決定了加速度大小,加速度大小決定了單位時(shí)間內(nèi)速度變化量的大小,加速度與速度無(wú)關(guān),加速度也與速度變化量無(wú)直接關(guān)系.2.合力與物體速度方向相同時(shí),物體做加速運(yùn)動(dòng),合力與物體的速4.區(qū)別加速度的定義式和決定式.

加速度的定義式為: 即加速度定義為速度變化

量與所用時(shí)間的比值;加速度的決定式為: 即加

速度決定于物體所受的合外力與物體的質(zhì)量.4.區(qū)別加速度的定義式和決定式.

加速度的定義式為: 即典例剖析典例剖析【例1】如圖所示,一輕質(zhì)彈簧一端固定在墻上的O點(diǎn),另一端連接一小物體,彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí),物體在B點(diǎn).現(xiàn)用力使小物體m壓縮彈簧到A點(diǎn),然后釋放,小物體能運(yùn)動(dòng)到C點(diǎn)靜止.物體與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)恒定.以下說(shuō)法正確的是()A.物體從A到B速度越來(lái)越大,從B到C速度越來(lái)越小B.物體從A到B速度越來(lái)越小,從B到C加速度不變C.物體從A到B先加速后減速,從B到C一直減速D.物體在B點(diǎn)受的合外力為零【例1】如圖所示,一輕質(zhì)彈簧一端固定在墻上的O點(diǎn),另一端[解析]物體在A點(diǎn)受兩個(gè)力:向右的彈力F1=kx和向左的摩擦力F′,合力為F=kx-F′.物體從A到B的過(guò)程,彈力F1由最大值減小到零,而摩擦力F′不變,所以在A?B之間有一個(gè)位置,彈力與摩擦力相等,合力為零,之后,合力方向由原來(lái)的向右改為向左,而速度方向一直向右,故物體從A到B先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),然后再做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng).從B到C的過(guò)程,物體受向左的彈力和摩擦力,且彈力越來(lái)越大,向左的合力越來(lái)越大,故物體從B到C的運(yùn)動(dòng)是加速度增大的減速運(yùn)動(dòng),C正確.物體在B點(diǎn)時(shí)受摩擦力作用,合外力不為零,D錯(cuò)誤.[答案]C

[解析]物體在A點(diǎn)受兩個(gè)力:向右的彈力F1=kx和向左的二? 力和加速度矢量關(guān)系的運(yùn)用技法講解1.由牛頓第二定律F=ma知,合外力的方向和加速度的方向總是相同的,解題時(shí),只要知道其中一個(gè)的方向,就等于知道了另一個(gè)的方向.二? 力和加速度矢量關(guān)系的運(yùn)用2.熟練?靈活地求出合外力,是應(yīng)用牛頓第二定律解題的基礎(chǔ).(1)若物體受兩個(gè)互成角度的共點(diǎn)力作用產(chǎn)生加速度,可直接應(yīng)用平行四邊形定則,畫出受力圖,然后應(yīng)用三角形的邊角關(guān)系(或勾股定理)等數(shù)學(xué)知識(shí)求出合力.(2)若物體受多個(gè)力的作用,通常采用正交分解法求合力.為了減少矢量的分解,在建立直角坐標(biāo)系時(shí),有兩種方法:2.熟練?靈活地求出合外力,是應(yīng)用牛頓第二定律解題的基礎(chǔ).①分解力不分解加速度.此時(shí),一般選取加速度方向?yàn)閤軸,垂直于加速度方向?yàn)閥軸.因?yàn)榧铀俣妊豿軸方向,故合力方向就沿x軸方向,則垂直于加速度方向即y軸方向上分力的合力為零.可見,通過(guò)正交分解,能夠使求較為復(fù)雜的合力,變成求較為簡(jiǎn)單的同一直線上力的合力.方程式為:Fy=0,F合=Fx=ma.②分解加速度不分解力.此方法是以某個(gè)力的方向?yàn)閤軸建立直角坐標(biāo)系,把加速度分解到x軸和y軸上.這種分解法一般用于物體受到的幾個(gè)力互相垂直的情況,在這種情況下,分解加速度比分解力可能更方便?更簡(jiǎn)單.①分解力不分解加速度.此時(shí),一般選取加速度方向?yàn)閤軸,垂直于典例剖析典例剖析【例2】如圖所示,質(zhì)量為m的人站在自動(dòng)扶梯上,扶梯正以加速度a向上減速運(yùn)動(dòng),a與水平方向的夾角為θ.求人受到的支持力和摩擦力.【例2】如圖所示,質(zhì)量為m的人站在自動(dòng)扶梯上,扶梯正以加[解析]解法一:以人為研究對(duì)象,受力分析如圖所示,因摩擦力Ff為待求量,且必沿水平方向,設(shè)水平向右.為了不分解加速度a,建立圖示坐標(biāo).并規(guī)定正方向.根據(jù)牛頓第二定律得:沿x方向:mgsinθ-FNsinθ-Ffcosθ=ma沿y方向:mgcosθ+Ffsinθ-FNcosθ=0由以上兩式可解得:FN=m(g-asinθ),Ff=-macosθFf為負(fù)值,說(shuō)明摩擦力的實(shí)際方向與假設(shè)相反,為水平向左.

[解析]解法一:以人為研究對(duì)象,受力分析如圖所示,因摩擦解法二:將加速度a沿水平?豎直方向分解,如圖所示,ax=acosθ,ay=asinθ.根據(jù)牛頓第二定律有:水平方向:Ff=max=macosθ豎直方向:mg-FN=may=masinθ由此得人受的摩擦力Ff=macosθ,方向水平向左;受的支持力FN=m(g-asinθ),方向豎直向上.[答案]m(g-asinθ),方向豎直向上macosθ,方向水平向左解法二:將加速度a沿水平?豎直方向分解,如圖所示,ax=ac三? 瞬時(shí)加速度的分析方法技法講解做變加速運(yùn)動(dòng)的物體,加速度時(shí)刻在變化(大小變化或方向變化或大小?方向都變化),某時(shí)刻的加速度叫瞬時(shí)加速度.由牛頓第二定律知,加速度是由合外力決定的,即有什么樣的合外力就有什么樣的加速度與之相對(duì)應(yīng).當(dāng)合外力恒定時(shí),加速度也恒定,合外力隨時(shí)間變化時(shí),加速度也隨時(shí)間改變,并且瞬時(shí)力決定瞬時(shí)加速度.可見,確定瞬時(shí)加速度的關(guān)鍵是正確確定瞬時(shí)作用力,尤其是對(duì)瞬時(shí)前的受力情況進(jìn)行正確的分析.另外,要順利解決此類問(wèn)題還應(yīng)該注意下列兩種物理模型的建立.三? 瞬時(shí)加速度的分析方法1.輕繩或輕線:中學(xué)物理中的“繩”和“線”是理想化模型,具有如下幾個(gè)特性:①輕:即繩(或線)的質(zhì)量和重力均可視為等于零,由此特點(diǎn)可知,同一根繩(或線)的兩端及其中間各點(diǎn)的張力大小相等.②軟:即繩(或線)只能承受拉力,不能承受壓力(因繩能變曲),由此特點(diǎn)可知,繩與其物體相互間作用力的方向總是沿著繩且背離受力物體的方向.③不可伸長(zhǎng):即無(wú)論繩所受拉力多大,繩子的長(zhǎng)度不變,由此特點(diǎn)可知,繩子中的張力可以突變.1.輕繩或輕線:中學(xué)物理中的“繩”和“線”是理想化模型,具有2.輕彈簧和橡皮繩:中學(xué)物理中的“輕彈簧”和“橡皮繩”,也是理想化模型,具有如下幾個(gè)特性:①輕:即彈簧(或橡皮繩)的質(zhì)量和重力均可視為等于零.由此特點(diǎn)可知,同一彈簧的兩端及其中間各點(diǎn)的彈力大小相等.②彈簧既能承受拉力,也能承受壓力(沿著彈簧的軸線),橡皮繩只能承受拉力,不能承受壓力.③由于彈簧和橡皮繩受力時(shí),要發(fā)生形變需要一段時(shí)間,所以彈簧和橡皮繩中的彈力不能突變.但是,當(dāng)彈簧或橡皮繩被剪斷時(shí),它們所受的彈力立即消失.2.輕彈簧和橡皮繩:中學(xué)物理中的“輕彈簧”和“橡皮繩”,也是典例剖析典例剖析【例3】如圖所示,質(zhì)量相等的兩個(gè)物體之間用一輕彈簧相連,再用一細(xì)線懸掛在天花板上靜止.當(dāng)剪斷細(xì)線的瞬間兩物體的加速度各為多大?【例3】如圖所示,質(zhì)量相等的兩個(gè)物體之間用一輕彈簧相連,[解析]分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度,關(guān)鍵是分析瞬時(shí)前后的受力情況及運(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(wèn)題應(yīng)注意兩種基本模型的建立.先作出兩個(gè)物體的受力圖,據(jù)平衡條件求出繩或彈簧上的彈力,可知T′=mg,T1=2mg.剪斷細(xì)線后再作出兩個(gè)物體的受力示意圖,如圖所示,剛剪斷時(shí)繩中的彈力T1立即消失,而彈簧的彈力不變.找出合外力據(jù)牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度,圖中m1的加速度為向下的2g,而m2的加速度為零.[答案]2g0

[解析]分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度,關(guān)鍵是分析瞬時(shí)前第三關(guān):訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考第三關(guān):訓(xùn)練關(guān)笑對(duì)高考隨堂·訓(xùn)練1.在牛頓第二定律F=kma中,有關(guān)比例系數(shù)k的說(shuō)法正確的是()A.在任何情況下k都等于1B.k的數(shù)值是由質(zhì)量、加速度和力的大小決定的C.k的數(shù)值是由質(zhì)量、加速度和力的單位決定的D.在國(guó)際單位制中,k等于1答案:CD隨堂·訓(xùn)練2.如圖光滑水平面上物塊A