【優(yōu)化方案】高考物理總復習 第3章第二節(jié) 牛頓第二定律 兩類動力學問題課件 大綱

第二節(jié)牛頓第二定律兩類動力學問題第二節(jié)牛頓第二定律兩類動力學問題基礎知識梳理課堂互動講練經(jīng)典題型探究知能優(yōu)化演練基礎知識梳理一、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．表達式：F＝ma3．適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對于地面_______或______________的參考系．正比反比相同．靜止勻速直線運動(2)牛頓第二定律只適用于_______物體(相對于分子、原子等)、________運動(遠小于光速)的情況．提示：不對．物體的質(zhì)量與受力、運動情況無關．宏觀低速二、兩類動力學問題1．已知物體的受力情況，求物體的____________2．已知物體的運動情況，求物體的____________三、力學單位制1．單位制：由_______單位和______單位一起組成了單位制．運動情況．受力情況．基本導出2．基本單位：基本物理量的單位，基本物理量共七個，其中力學有三個，它們是_______、_______、_______，它們的單位分別是_____、______、____3．導出單位：由基本量根據(jù)___________推導出來的其他物理量的單位．長度質(zhì)量時間米千克秒．物理關系4．國際單位制中的基本物理量和基本單位物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號長度l米m質(zhì)量m千克kg時間t秒s電流I安[培]A熱力學溫度T開[爾文]K物質(zhì)的量n摩[爾]mol發(fā)光強度I坎[德拉]cd課堂互動講練一、對牛頓第二定律的理解1．牛頓第二定律的“五性”(1)矢量性：公式F＝ma是矢量式，任一時刻，F(xiàn)與a總同向．(2)瞬時性：a與F對應同一時刻，即a為某時刻的加速度時，F(xiàn)為該時刻物體所受的合外力．(3)因果性：F是產(chǎn)生加速度a的原因，加速度a是F作用的結果．(4)同一性：有三層意思：①加速度a是相對同一個慣性系的(一般指地面)；②F＝ma中，F(xiàn)、m、a對應同一個物體或同一個系統(tǒng)；③F＝ma中，各量統(tǒng)一使用國際單位．(5)獨立性：①作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都滿足F＝ma，②物體的實際加速度等于每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和，③分力和加速度在各個方向上的分量也滿足F＝ma即Fx＝max，F(xiàn)y＝may.2．關于瞬時加速度分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關鍵是分析該時刻物體的受力情況及運動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度．此類問題應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，不需要形變恢復時間，一般題目中所給的細線、輕桿和接觸面在不加特殊說明時，均可按此模型處理．(2)彈簧簧(或橡橡皮皮繩繩)：此此種種物物體體的的特特點點是是形形變變量量大大，，形形變變恢恢復復需需要要較較長長時時間間，，在在瞬瞬時時問問題題中中，，其其彈彈力力的的大大小小往往往往可可以以看看成成是是不不變變的的．．特別別提提醒醒：：(1)力和和加加速速度度的的瞬瞬時時對對應應性性是是高高考考的的重重點點．．物物體體的的受受力力情情況況應應符符合合物物體體的的運運動動狀狀態(tài)態(tài)，，當當外外界界因因素素發(fā)發(fā)生生變變化化(如撤撤力力、、變變力力、、斷斷繩繩等等)時，，需需重重新新進進行行運運動動分分析析和和受受力力分分析析，，切切忌忌想想當當然然??！(2)細繩彈力力可以發(fā)發(fā)生突變變而彈簧簧彈力不不能發(fā)生生突變．．1.如圖3－2－1所示，物物體A、B質(zhì)量均為為m，中間有有一輕質(zhì)質(zhì)彈簧相相連，A用繩懸于于O點，當突突然剪斷斷OA繩時，關關于A物體的加加速度，，下列說說法正確確的是()A．0B．gC．2gD．無法確確定即時應用圖3－2－1解析：選C.剪斷繩前前，繩中中拉力為為2mg，彈簧中中的彈力力為mg向下，剪剪斷繩后后，繩中中拉力突突然消失失，而其其他力不不變，故故物體A所受合力力的大小小為向下下的2mg，加速度度為向下下的2g，故C正確．二、解答答動力學學的兩類類基本問問題的方方法和步步驟1．動力學學兩類基基本問題題的分析析流程圖圖2．基本方方法(1)明確題目目中給出出的物理理現(xiàn)象和和物理過過程的特特點，如如果是比比較復雜雜的問題題，應該該明確整整個物理理現(xiàn)象是是由哪幾幾個物理理過程組組成的，，找出相相鄰過程程的聯(lián)系系點，再再分別研研究每一一個物理理過程．．(2)根據(jù)問題題的要求求和計算算方法，，確定研研究對象象進行分分析，并并畫出示示意圖．．圖中應應注明力力、速度度、加速速度的符符號和方方向．對對每一個個力都明明確施力力物體和和受力物物體，以以免分析析力時有有所遺漏漏或無中中生有．．(3)應用牛頓頓運動定定律和運運動學公公式求解解，通常常先用表表示物理理量的符符號運算算，解出出所求物物理量的的表達式式，然后后將已知知物理量量的數(shù)值值及單位位代入，，通過運運算求結結果．3．應用牛牛頓第二二定律的的解題步步驟(1)明確研究究對象．．根據(jù)問問題的需需要和解解題的方方便，選選出被研研究的物物體．(2)分析物體體的受力力情況和和運動情情況．畫畫好受力力分析圖圖，明確確物體的的運動性性質(zhì)和運運動過程程．(3)選取正方方向或建建立坐標標系．通通常以加加速度的的方向為為正方向向或以加加速度方方向為某某一坐標標軸的正正方向．．(4)求合外力力F合．(5)根據(jù)牛頓頓第二定定律F合＝ma列方程求求解，必必要時還還要對結結果進行行討論．．特別提醒醒：物體的運運動情況況是由所所受的力力及物體體運動的的初始狀狀態(tài)共同同決定的的．(2)無論是哪哪種情況況，加速速度都是是聯(lián)系力力和運動動的“橋梁”．2.如圖3－2－2所示，在光滑滑水平面上有有一輛小車A，其質(zhì)量為mA＝2.0kg，小車上放一一個物體B，其質(zhì)量為mB＝1.0kg.如圖甲所示，，給B一個水平推力力F，當F增大到稍大于于3.0N時，A、B開始相對滑動動．如果撤去去F，對A施加一水平推推力F′，如圖乙所示示．要使A、B不相對滑動，，求F′的最大值Fm.即時應用圖3－2－2解析：根據(jù)圖甲所示示，設A、B間的靜摩擦力力達到最大值值Ff時，系統(tǒng)的加加速度為a.根據(jù)牛頓第二二定律對A、B整體有F＝(mA＋mB)a，對A有Ff＝mAa，代入數(shù)據(jù)解解得Ff＝2.0N．根據(jù)圖乙所所示，A、B剛開始滑動時時系統(tǒng)的加速速度為a′，根據(jù)牛頓第第二定律有Ff＝mBa′，F(xiàn)m＝(mA＋mB)a′，代入數(shù)據(jù)解得得Fm＝6.0N.答案：6.0N經(jīng)典題型探究例1瞬時加速度的計算題型一

如圖3－2－3甲所示，一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為L1、L2的兩根細線上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為θ，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)．求解下列問題：圖3－2－3(1)現(xiàn)將線L2剪斷，求剪斷斷L2的瞬間物體的的加速度．(2)若將圖甲中的的細線L1換成長度相同同(掛m后)，質(zhì)量不計的的輕彈簧，如如圖乙所示，，其他條件不不變，求剪斷斷L2的瞬間物體的的加速度．【思路點撥】彈簧彈力不能能發(fā)生突變，，在剪斷瞬間間仍然保持原原來的大小和和方向；而細細繩的彈力會會發(fā)生突變，，在剪斷瞬間間會突然改變變．【解析】(1)對圖甲的情況況，L2剪斷的瞬間，，繩L1不可伸縮，物物體的加速度度只能沿垂直直L1的方向，則：mgsinθ＝ma1∴a1＝gsinθ，方向為垂直直于L1斜向下．(2)對圖乙的情況況，設彈簧上上拉力為FT1，L2線上拉力為為FT2，重力為mg，物體在三三力作用下下保持平衡衡，有FT1cosθ＝mg，F(xiàn)T1sinθ＝FT2，∴FT2＝mgtanθ剪斷線的瞬瞬間，F(xiàn)T2突然消失，，物體即在在FT2反方向獲得得加速度．．因此mgtanθ＝ma2，所以加速速度a2＝gtanθ，方向在FT2反方向，即即水平向右右．【答案】(1)大小為gsinθ，方向垂直直于L1斜向下(2)大小為gtanθ，方向水平平向右(2010年高考全國國卷Ⅰ)如圖3－2－4，輕彈簧上上端與一質(zhì)質(zhì)量為m的木塊1相連，下端端與另一質(zhì)質(zhì)量為M的木塊2相連，整個個系統(tǒng)置于于水平放置置的光滑木木板上，并并處于靜止止狀態(tài)．現(xiàn)現(xiàn)將木板沿沿水平方向向突然抽出出，設抽出出后的瞬間間，木塊1、2的加速度大大小分別為為a1、a2.重力加速度度大小為g.則有()變式訓練圖3－2－4如圖3－2－5所示，質(zhì)量量為m的人站在自自動扶梯上上，扶梯正正以加速度度a向上減速運運動，a與水平方向向的夾角為為θ.求人所受到到的支持力力和摩擦力力．例2正交分解法的應用題型二圖3－2－5【解析】法一：以人人為研究對對象，他站站在減速上上升的電梯梯上，受到到豎直向下下的重力mg和豎直向上上的支持力力FN，還受到水水平方向的的靜摩擦力力F靜，由于物體體斜向下的的加速度有有一個水平平向左的分分量，故可可判斷靜摩摩擦力的方方向水平向向左，人受受力如圖3－2－6甲所所示示，，建建立立如如圖圖所所示示的的坐坐標標系系，，并并將將加加速速度度分分解解為為水水平平方方向向加加速速度度ax和豎豎直直方方向向加加速速度度ay，如如圖圖3－2－6乙所所示示，，則則ax＝acosθ，ay＝asinθ.由牛牛頓頓第第二二定定律律得得F靜＝max，mg－FN＝may，解得得F靜＝macosθ，F(xiàn)N＝m(g－asinθ)．圖3－2－6法二二：：以以人人為為研研究究對對象象，，受受力力分分析析如如圖圖3－2－7所示示．．因因摩摩擦擦力力F為待待求求，，且且必必沿沿水水平平方方向向，，設設為為水水平平向向右右．．建建立立如如圖圖所所示示坐坐標標系系，，并并規(guī)規(guī)定定正正方方向向．．根據(jù)據(jù)牛牛頓頓第第二二定定律律得得x方向向：：my方向：mgcosθ＋Fsinθ－FNcosθ＝0②由①②兩式可解得FN＝m(g－asinθ)，F(xiàn)＝－macosθ.F為負負值值，，說說明明摩摩擦擦力力的的實實際際方方向向與與假假設設方方向向相相反反，，為為水水平平向向左左．．圖3－2－7【答案案】見解解析析【規(guī)律律總總結結】(1)對受受多多個個力力作作用用的的物物體體應應用用牛牛頓頓第第二二定定律律時時，，常常用用的的方方法法是是正正交交分分解解，，分分解解時時，，可可以以分分解解力力，，也也可可以以分分解解加加速速度度．．(2)判斷靜摩擦力力的方向、計計算靜摩擦力力的大小時，，若物體處于于平衡狀態(tài)，，則可根據(jù)平平衡條件判斷斷靜摩擦力的的方向，計算算摩擦力的大大??；若物體體有加速度，，則應根據(jù)牛牛頓第二定律律判斷靜摩擦擦力的方向，，并計算其大大小．(滿分樣板14分)(2010年高考安徽理理綜卷)質(zhì)量為2kg的物體在水平平推力F的作用下沿水水平面做直線線運動，一段段時間后撤去去F，其運動的v－t圖象如圖3－2－8所示．g取10m/s2，求：(1)物體與水平面面間的動摩擦擦因