浙江省高考物理總復習 第3章第二節(jié) 牛頓第二定律 兩類動力學問題課件 大綱人教版

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1、第二節(jié)第二節(jié)牛頓第二定律牛頓第二定律兩類動力學問題兩類動力學問題課堂互動講練課堂互動講練經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究第二節(jié)牛頓第二定第二節(jié)牛頓第二定律兩類動力學問題律兩類動力學問題基礎知識梳理基礎知識梳理知能優(yōu)化演練知能優(yōu)化演練一、牛頓第二定律一、牛頓第二定律1內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成_，跟，跟物體的質(zhì)量成物體的質(zhì)量成_，加速度的方向跟作用力的方，加速度的方向跟作用力的方向向_2表達式：表達式：Fma3適用范圍適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對于地牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對于地面面_或或_的參考系的參考系(2)牛頓第二定律只適用

2、于牛頓第二定律只適用于_物體物體(相對于分子、相對于分子、原子等原子等)、_運動運動(遠小于光速遠小于光速)的情況的情況基礎知識梳理基礎知識梳理正比正比反比反比相同相同靜止靜止勻速直線運動勻速直線運動宏觀宏觀低速低速提示：提示：不對物體的質(zhì)量與受力、運動情況不對物體的質(zhì)量與受力、運動情況無關(guān)無關(guān)二、兩類動力學問題二、兩類動力學問題1已知物體的受力情況，求物體的已知物體的受力情況，求物體的_2已知物體的運動情況，求物體的已知物體的運動情況，求物體的_特別提示：特別提示：利用牛頓第二定律解決動力學問題的關(guān)利用牛頓第二定律解決動力學問題的關(guān)鍵是利用加速度的鍵是利用加速度的“橋梁橋梁”作用，將運動學規(guī)

3、律和作用，將運動學規(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)鍵，牛頓第二定律相結(jié)合，尋找加速度和未知量的關(guān)鍵，是解決這類問題的思考方向是解決這類問題的思考方向運動情況運動情況受力情況受力情況三、力學單位制三、力學單位制1單位制：由單位制：由_單位和單位和_單位一起組成了單位一起組成了單位制單位制2基本單位：基本物理量的單位，基本物理量共基本單位：基本物理量的單位，基本物理量共七個，其中力學有三個，它們是七個，其中力學有三個，它們是_、_、_，它們的單位分別是，它們的單位分別是_、_、_3導出單位：由基本量根據(jù)導出單位：由基本量根據(jù)_推導出來的推導出來的其他物理量的單位其他物理量的單位基本

4、基本導出導出長度長度質(zhì)量質(zhì)量時間時間米米千克千克秒秒物理關(guān)系物理關(guān)系物理量名稱物理量名稱物理量符號物理量符號 單位名稱單位名稱 單位符號單位符號長度長度l米米m質(zhì)量質(zhì)量m千克千克kg時間時間t秒秒s電流電流I安安培培A熱力學溫度熱力學溫度T開開爾文爾文K物質(zhì)的量物質(zhì)的量n摩摩爾爾mol發(fā)光強度發(fā)光強度I坎坎德拉德拉cd4國際單位制中的基本物理量和基本單位國際單位制中的基本物理量和基本單位一、對牛頓第二定律的理解一、對牛頓第二定律的理解1牛頓第二定律的牛頓第二定律的“五性五性”課堂互動講練課堂互動講練矢量性矢量性公式公式Fma是矢量式，任一時刻，是矢量式，任一時刻，F(xiàn)與與a總同向總同向瞬時性瞬時

5、性a與與F對應同一時刻，即對應同一時刻，即a為某時刻的加速度時，為某時刻的加速度時，F(xiàn)為該時為該時刻物體所受的合外力刻物體所受的合外力因果性因果性F是產(chǎn)生加速度是產(chǎn)生加速度a的原因，加速度的原因，加速度a是是F作用的結(jié)果作用的結(jié)果同一性同一性有三層意思：有三層意思：(1)加速度加速度a是相對同一個慣性系的是相對同一個慣性系的(一般指一般指地面地面)；(2)Fma中，中，F(xiàn)、m、a對應同一個物體或同一個對應同一個物體或同一個系統(tǒng)；系統(tǒng)；(3)Fma中，各量統(tǒng)一使用國際單位中，各量統(tǒng)一使用國際單位獨立性獨立性(1)作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都滿足作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都

6、滿足Fma(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分力和加速度在各個方向上的分量也滿足Fma即即Fxmax，F(xiàn)ymay2.關(guān)于瞬時加速度的兩類模型關(guān)于瞬時加速度的兩類模型分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關(guān)鍵是分分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關(guān)鍵是分析該時刻物體的受力情況及運動狀態(tài)，再由牛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兩種基本模型的建立(1)剛性繩剛性繩(或接觸面或接觸面)：一種不發(fā)生明顯形變

7、就：一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離或脫離)后，彈力立后，彈力立即改變或消失，不需要形變恢復時間，一般題即改變或消失，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，均可按此模型處理明時，均可按此模型處理(2)彈簧彈簧(或橡皮繩或橡皮繩)：此種物體的特點是形變：此種物體的特點是形變量大，形變恢復需要較長時間，在瞬時問題量大，形變恢復需要較長時間，在瞬時問題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的中，其彈力的大小往往可以看成是不變的特別提醒：特別提醒：(1)力和加速度的瞬時對應性是高力和加速度的瞬

8、時對應性是高考的重點物體的受力情況應符合物體的運考的重點物體的受力情況應符合物體的運動狀態(tài)，當外界因素發(fā)生變化動狀態(tài)，當外界因素發(fā)生變化(如撤力、變?nèi)绯妨Α⒆兞?、斷繩等力、斷繩等)時，需重新進行運動分析和受時，需重新進行運動分析和受力分析，切忌想當然！力分析，切忌想當然！(2)細繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力不能發(fā)細繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力不能發(fā)生突變生突變即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)1.(2011年溫州十校聯(lián)考年溫州十校聯(lián)考)如圖如圖321所示，物所示，物體體A、B質(zhì)量均為質(zhì)量均為m，中間有一輕質(zhì)彈簧相連，中間有一輕質(zhì)彈簧相連，A用繩懸于用繩懸于O點，當突然剪斷

9、點，當突然剪斷OA繩時，關(guān)于繩時，關(guān)于A物體的加速度，下列說法正確的是物體的加速度，下列說法正確的是()圖圖321A0BgC2g D無法確定無法確定解析：解析：選選C.剪斷繩前，繩中拉力為剪斷繩前，繩中拉力為2mg，彈簧中，彈簧中的彈力為的彈力為mg向下，剪斷繩后，繩中拉力突然消向下，剪斷繩后，繩中拉力突然消失，而其他力不變，故物體失，而其他力不變，故物體A所受合力的大小為所受合力的大小為向下的向下的2mg，加速度為向下的，加速度為向下的2g，故，故C正確正確二、解答動力學的兩類基本問題的方法和步驟二、解答動力學的兩類基本問題的方法和步驟1動力學兩類基本問題的分析流程圖動力學兩類基本問題的分析

10、流程圖2基本方法基本方法(1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點，明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點，如果是比較復雜的問題，應該明確整個物理現(xiàn)象是如果是比較復雜的問題，應該明確整個物理現(xiàn)象是由哪幾個物理過程組成的，找出相鄰過程的聯(lián)系點，由哪幾個物理過程組成的，找出相鄰過程的聯(lián)系點，再分別研究每一個物理過程再分別研究每一個物理過程(2)根據(jù)問題的要求和計算方法，確定研究對象進行根據(jù)問題的要求和計算方法，確定研究對象進行分析，并畫出示意圖圖中應注明力、速度、加速分析，并畫出示意圖圖中應注明力、速度、加速度的符號和方向?qū)γ恳粋€力都明確施力物體和受度的符號和方向?qū)γ恳粋€力都明確施力物體和受

11、力物體，以免分析力時有所遺漏或無中生有力物體，以免分析力時有所遺漏或無中生有(3)應用牛頓運動定律和運動學公式求解，通應用牛頓運動定律和運動學公式求解，通常先用表示物理量的符號運算，解出所求物常先用表示物理量的符號運算，解出所求物理量的表達式，然后將已知物理量的數(shù)值及理量的表達式，然后將已知物理量的數(shù)值及單位代入，通過運算求結(jié)果單位代入，通過運算求結(jié)果3應用牛頓第二定律的解題步驟應用牛頓第二定律的解題步驟(1)明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體方便，選出被研究的物體(2)分析物體的受力情況和運動情況畫好受力分析分析物體的受力情況和運動情況

12、畫好受力分析圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程(3)選取正方向或建立坐標系通常以加速度的方向選取正方向或建立坐標系通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標軸的正方向為正方向或以加速度方向為某一坐標軸的正方向(4)求合外力求合外力F合合(5)根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律F合合ma列方程求解，必要時列方程求解，必要時還要對結(jié)果進行討論還要對結(jié)果進行討論特別提醒：特別提醒：(1)物體的運動情況是由所受的物體的運動情況是由所受的力及物體運動的初始狀態(tài)共同決定的力及物體運動的初始狀態(tài)共同決定的(2)無論是哪種情況，加速度都是聯(lián)系力和無論是哪種情況，加速度都是聯(lián)

13、系力和運動的運動的“橋梁橋梁”即時應用即時應用(即時突破，小試牛刀即時突破，小試牛刀)2.如圖如圖322所示，在光滑水平面上有一輛小車所示，在光滑水平面上有一輛小車A，其質(zhì)量為其質(zhì)量為mA2.0 kg，小車上放一個物體，小車上放一個物體B，其質(zhì)，其質(zhì)量為量為mB1.0 kg.如圖甲所示，給如圖甲所示，給B一個水平推力一個水平推力F，當當F增大到稍大于增大到稍大于3.0 N時，時，A、B開始相對滑動如開始相對滑動如果撤去果撤去F，對，對A施加一水平推力施加一水平推力F，如圖乙所示要，如圖乙所示要使使A、B不相對滑動，求不相對滑動，求F的最大值的最大值Fm.圖圖322解析：解析：根據(jù)圖甲所示，設根

14、據(jù)圖甲所示，設A、B間的靜摩擦力達到間的靜摩擦力達到最大值最大值Ff時，系統(tǒng)的加速度為時，系統(tǒng)的加速度為a.根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律對對A、B整體有整體有F(mAmB)a，對，對A有有FfmAa，代，代入數(shù)據(jù)解得入數(shù)據(jù)解得Ff2.0 N根據(jù)圖乙所示，根據(jù)圖乙所示，A、B剛開剛開始滑動時系統(tǒng)的加速度為始滑動時系統(tǒng)的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律有，根據(jù)牛頓第二定律有FfmBa，F(xiàn)m(mAmB)a，代入數(shù)據(jù)解得代入數(shù)據(jù)解得Fm6.0 N.答案：答案：6.0 N 如圖如圖323甲所示，一質(zhì)量為甲所示，一質(zhì)量為m的物體系的物體系于長度分別為于長度分別為L1、L2的兩根細線上，的兩根細線上，L1的

15、一端懸的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)求解下列問題：直，物體處于平衡狀態(tài)求解下列問題：經(jīng)典題型探究經(jīng)典題型探究瞬時加速度的計算瞬時加速度的計算圖圖323(1)現(xiàn)將線現(xiàn)將線L2剪斷，求剪斷剪斷，求剪斷L2的瞬間物體的加速度的瞬間物體的加速度(2)若將圖甲中的細線若將圖甲中的細線L1換成長度相同換成長度相同(掛掛m后后)，質(zhì)，質(zhì)量不計的輕彈簧，如圖乙所示，其他條件不變，求量不計的輕彈簧，如圖乙所示，其他條件不變，求剪斷剪斷L2的瞬間物體的加速度的瞬間物體的加速度【思路點撥思路點撥】彈簧彈力不能發(fā)生突變，在剪斷瞬彈簧彈力不能發(fā)

16、生突變，在剪斷瞬間仍然保持原來的大小和方向；而細繩的彈力會發(fā)間仍然保持原來的大小和方向；而細繩的彈力會發(fā)生突變，在剪斷瞬間會突然改變生突變，在剪斷瞬間會突然改變【解析解析】(1)對圖甲的情況，對圖甲的情況，L2剪斷的瞬間，繩剪斷的瞬間，繩L1不可伸縮，物體的加速度只能沿垂直不可伸縮，物體的加速度只能沿垂直L1的方向，的方向，則：則：mgsinma1a1gsin，方向為垂直于，方向為垂直于L1斜向下斜向下(2)對圖乙的情況，設彈簧上拉力為對圖乙的情況，設彈簧上拉力為FT1，L2線上拉線上拉力為力為FT2，重力為，重力為mg，物體在三力作用下保持平衡，物體在三力作用下保持平衡，有有FT1cosmg

17、，F(xiàn)T1sinFT2，F(xiàn)T2mgtan剪斷線的瞬間，剪斷線的瞬間，F(xiàn)T2突然消失，物體即在突然消失，物體即在FT2反方向反方向獲得加速度因此獲得加速度因此mgtanma2，所以加速度，所以加速度a2gtan，方向在，方向在FT2反方向，即水平向右反方向，即水平向右【答案答案】(1)大小為大小為gsin，方向垂直，方向垂直于于L1斜向下斜向下(2)大小為大小為gtan，方向水平向右，方向水平向右變式訓練變式訓練(2010年高考大綱全國卷年高考大綱全國卷)如圖如圖324，輕彈簧上端與一質(zhì)量為輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊的木塊1相連，下端與另一相連，下端與另一質(zhì)量為質(zhì)量為M的木塊的木塊2相連，整個系

18、統(tǒng)置于水平放置的光相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài)現(xiàn)將木板沿水平方向滑木板上，并處于靜止狀態(tài)現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，設抽出后的瞬間，木塊突然抽出，設抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大的加速度大小分別為小分別為a1、a2.重力加速度大小為重力加速度大小為g.則有則有()圖圖324 (2011年效實中學高三月考年效實中學高三月考)如圖如圖325所所示，質(zhì)量為示，質(zhì)量為m的人站在自動扶梯上，扶梯正以加的人站在自動扶梯上，扶梯正以加速度速度a向上減速運動，向上減速運動，a與水平方向的夾角為與水平方向的夾角為.求求人所受到的支持力和摩擦力人所受到的支持力和摩擦力正交分解法的應用

19、正交分解法的應用圖圖325【解析解析】法一：以人為研究對象，他站在減速上法一：以人為研究對象，他站在減速上升的電梯上，受到豎直向下的重力升的電梯上，受到豎直向下的重力mg和豎直向上的和豎直向上的支持力支持力FN，還受到水平方向的靜摩擦力，還受到水平方向的靜摩擦力F靜靜，由于，由于物體斜向下的加速度有一個水平向左的分量，故可物體斜向下的加速度有一個水平向左的分量，故可判斷靜摩擦力的方向水平向左，人受力如圖判斷靜摩擦力的方向水平向左，人受力如圖326甲所示，建立如圖所示的坐標系，并將加速度分甲所示，建立如圖所示的坐標系，并將加速度分解為水平方向加速度解為水平方向加速度ax和豎直方向加速度和豎直方向

20、加速度ay，如圖，如圖326乙所示，則乙所示，則axacos，ayasin.圖圖326由牛頓第二定律得由牛頓第二定律得F靜靜max，mgFNmay，解得解得F靜靜macos，F(xiàn)Nm(gasin)法二：以人為研究對象，受力分析如圖法二：以人為研究對象，受力分析如圖327所所示因摩擦力示因摩擦力F為待求，且必沿水平方向，設為水為待求，且必沿水平方向，設為水平向右建立如圖所示坐標系，并規(guī)定正方向平向右建立如圖所示坐標系，并規(guī)定正方向圖圖327根據(jù)牛頓第二定律得根據(jù)牛頓第二定律得x方向：方向：mgsinFNsinFcosmay方向：方向：mgcosFsinFNcos0由兩式可解得由兩式可解得FNm(g

21、asin)，F(xiàn)macos.F為負值，說明摩擦力的實際方向與假設為負值，說明摩擦力的實際方向與假設方向相反，為水平向左方向相反，為水平向左【答案答案】見解析見解析【方法技巧方法技巧】(1)對受多個力作用的物體應用對受多個力作用的物體應用牛頓第二定律時，常用的方法是正交分解，分牛頓第二定律時，常用的方法是正交分解，分解時，可以分解力，也可以分解加速度解時，可以分解力，也可以分解加速度(2)判斷靜摩擦力的方向、計算靜摩擦力的大小判斷靜摩擦力的方向、計算靜摩擦力的大小時，若物體處于平衡狀態(tài)，則可根據(jù)平衡條件時，若物體處于平衡狀態(tài)，則可根據(jù)平衡條件判斷靜摩擦力的方向，計算摩擦力的大小；若判斷靜摩擦力的方

22、向，計算摩擦力的大小；若物體有加速度，則應根據(jù)牛頓第二定律判斷靜物體有加速度，則應根據(jù)牛頓第二定律判斷靜摩擦力的方向，并計算其大小摩擦力的方向，并計算其大小 (滿分樣板滿分樣板14分分)(2010年高考安徽理綜卷年高考安徽理綜卷)質(zhì)量為質(zhì)量為2 kg的物體在水平推力的物體在水平推力F的作用下沿水平面的作用下沿水平面做直線運動，一段時間后撤去做直線運動，一段時間后撤去F，其運動的，其運動的vt圖圖象如圖象如圖328所示所示g取取10 m/s2，求：，求：牛頓第二定律與牛頓第二定律與vt圖象圖象圖圖328(1)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)；物體與水平面間的動摩擦因數(shù)；(2)水平推力水平推力F的大?。?/p>

23、的大小；(3)010 s內(nèi)物體運動位移的大小內(nèi)物體運動位移的大小【思路點撥思路點撥】先根據(jù)先根據(jù)vt圖象求出物體的加圖象求出物體的加速度，再應用牛頓第二定律列方程即可速度，再應用牛頓第二定律列方程即可【答案答案】(1)0.2(2)6 N(3)46 m【名師歸納名師歸納】牛頓第二定律與牛頓第二定律與vt圖象相結(jié)圖象相結(jié)合的問題，一般先由合的問題，一般先由vt圖象分析物體的加速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，再作出其變化規(guī)律，再作出vt圖象圖象