2015届高三物理大一轮复习：3-2牛顿第二定律.ppt

第2讲 牛顿第二定律,1.内容：物体加速度的大小跟作用力成_，跟物体的质量成_加速度的方向与_相同 2表达式：_. 3适用范围 (1)只适用于_参考系(相对地面静止或_运动的参考系) (2)只适用于_物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况,牛顿第二定律 (考纲要求 ),正比,反比,作用力方向,Fma,惯性,匀速直线,宏观,4牛顿第二定律的“五”性,判断正误，正确的划“”，错误的划“” (1)物体加速度的方向与所受合外力的方向一定相同 ( ) (2)物体所受合力大，其加速度就一定大 ( ) (3)对静止在光滑水平面上的物体施加一水平力，当力刚开始作用瞬间，物体立即获得加速度 ( ) (4)物体由于做加速运动，所以才受合外力作用 ( ) 答案 (1) (2) (3) (4),1.力学单位制：单位制由_和导出单位共同组成 2力学中的基本单位：力学单位制中的基本单位有_ _、米(m)和秒(s) 3导出单位：导出单位有_、_、_等,单位制 (考纲要求 ),基本单位,千克,(kg),N,m/s,m/s2,1(多选)由牛顿第二定律表达式Fma可知 ( ) A质量m与合外力F成正比，与加速度a成反比 B合外力F与质量m和加速度a都成正比 C物体的加速度的方向总是跟它所受合外力的方向一致 D物体的加速度a跟其所受的合外力F成正比，跟它的质量m成反比,基础自测,答案 CD,2(多选)关于速度、加速度、合外力之间的关系，正确的是 ( ) A物体的速度越大，则加速度越大，所受的合外力也越大 B物体的速度为零，则加速度为零，所受的合外力也为零 C物体的速度为零，但加速度可能很大，所受的合外力也可能很大 D物体的速度很大，但加速度可能为零，所受的合外力也可能为零,解析 物体的速度大小和加速度大小没有必然联系，一个很大，另一个可以很小，甚至为零但物体所受合外力的大小决定加速度的大小，同一物体所受合外力很大，加速度一定很大，故选项C、D对 答案 CD,3(多选)关于单位制，下列说法中正确的是 ( ) Akg、m/s、N是导出单位 Bkg、m、C是基本单位 C在国际单位制中，时间的基本单位是s D在国际单位制中，力的单位是根据牛顿第二定律定义的,解析 在力学中选定m(长度单位)、kg(质量单位)、s(时间单位)作为基本单位，可以导出其他物理量的单位，力的单位(N)是根据牛顿第二定律Fma导出的，故C、D正确 答案 CD,4(多选)质量m1 kg的物体在光滑平面上运动，初速度大小为2 m/s.在物体运动的直线上施以一个水平恒力，经过t1 s，速度大小变为4 m/s，则这个力的大小可能是 ( ) A2 N B4 N C6 N D8 N 解析 物体的加速度可能是2 m/s2，也可能是6 m/s2，根据牛顿第二定律，这个力的大小可能是2 N，也可能是6 N，所以答案是A、C. 答案 AC,5(单选)如图321所示，质量m10 kg的物体在水平面上向左运动，物体与水平面间的动摩擦因数为0.2，与此同时物体受到一个水平向右的推力F20 N的作用，则物体产生的加速度是(g取10 m/s2) ( ) A0 B4 m/s2，水平向右 C2 m/s2，水平向左 D2 m/s2，水平向右,图321,答案 B,力是改变物体运动状态的原因，而不是维持运动的原因由Fma知，加速度与力有直接关系，分析清楚了力，就知道了加速度，而速度与力没有直接关系,热点一 力和运动的关系,【典例1】 如图322所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到O点并系住质量为m的物体，现将弹簧压缩到A点，然后释放，物体可以一直运动到B点如果物体受到的阻力恒定，则 ( ) 图322,A物体从A到O先加速后减速 B物体从A到O做加速运动，从O到B做减速运动 C物体运动到O点时，所受合力为零 D物体从A到O的过程中，加速度逐渐减小 解析 物体从A到O，初始阶段受到的向右的弹力大于阻力，合力向右随着物体向右运动，弹力逐渐减小，合力逐渐减小，由牛顿第二定律可知，加速度向右且逐渐减小，由于加速度与速度同向，物体的速度逐渐增大,当物体向右运动至AO间某点(设为点O)时，弹力减小到与阻力相等，物体所受合力为零，加速度为零，速度达到最大此后，随着物体继续向右运动，弹力继续减小，阻力大于弹力，合力方向变为向左至O点时弹力减为零，此后弹力向左且逐渐增大所以物体越过O点后，合力(加速度)方向向左且逐渐增大，由于加速度与速度反向，故物体做加速度逐渐增大的减速运动正确选项为A. 答案 A,易错警示 解答此题时容易犯的错误是认为弹簧无形变时物体的速度最大，加速度为零，从而错选B、C、D.这显然是没有对物理过程进行认真分析的结果分析物理问题时，要在脑海里建立起一幅清晰的动态图景,【跟踪短训】 1(2013海南卷，2)一质点受多个力的作用，处于静止状态，现使其中一个力的大小逐渐减小到零，再沿原方向逐渐恢复到原来的大小在此过程中，其它力保持不变，则质点的加速度大小a和速度大小v的变化情况是 ( ) Aa和v都始终增大 Ba和v都先增大后减小 Ca先增大后减小，v始终增大 Da和v都先减小后增大,解析 质点受到的合外力先从0逐渐增大，然后又逐渐减小为0，合力的方向始终未变，故质点的加速度方向不变，先增大后减小，速度始终增大，本题选C. 答案 C,2一皮带传送装置如图323所示，皮带的速度v足够大，轻弹簧一端固定，另一端连接一个质量为m的滑块，已知滑块与皮带之间存在摩擦，当滑块放在皮带上时，弹簧的轴线恰好水平，若滑块放到皮带的瞬间，滑块的速度为零，且弹簧正好处于自然长度，则当弹簧从自然长度到第一次达最长这一过程中，滑块的速度和加速度变化的情况是 ( ) 图323,A速度增大，加速度增大 B速度增大，加速度减小 C速度先增大后减小，加速度先增大后减小 D速度先增大后减小，加速度先减小后增大,解析 滑块在水平方向受向左的滑动摩擦力Ff和弹簧向右的拉力F拉kx，合力F合FfF拉ma，当弹簧从自然长度到第一次达最长这一过程中，x逐渐增大，拉力F拉逐渐增大，因为皮带的速度v足够大，所以合力F合先减小后反向增大，从而加速度a先减小后反向增大；滑动摩擦力与弹簧弹力相等之前，加速度与速度同向，滑动摩擦力与弹簧拉力相等之后，加速度便与速度方向相反，故滑块的速度先增大，后减小 答案 D,1瞬时性问题的解题技巧 分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是明确该时刻物体的受力情况或运动状态，再由牛顿第二定律求出瞬时加速度，此类问题应注意以下几种模型：,热点二 对牛顿第二定律的理解及应用,2.在求解瞬时性加速度问题时应注意 (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变，而速度的变化需要一个积累的过程，不会发生突变,【典例2】 (2013银川模拟)如图324所示，A、B球的质量相等，弹簧的质量不计，倾角为的斜面光滑，系统静止时，弹簧与细线均平行于斜面，在细线被烧断的瞬间，下列说法正确的是 ( ) 图324,A两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下，大小均为gsin BB球的受力情况未变，瞬时加速度为零 CA球的瞬时加速度沿斜面向下，大小为2gsin D弹簧有收缩的趋势，B球的瞬时加速度向上，A球的瞬时加速度向下，A、B两球瞬时加速度都不为零,解析 对A、B两球在细线烧断前、后的瞬间分别受力分析如图所示 细线烧断瞬间，弹簧还未形变，弹簧弹力与原来相等，B球受力平衡，mgsin kx0，即aB0，A球所受合力为mgsin kxmaA即：2mgsin maA，解得aA2gsin ，故A，D错误，B，C正确 答案 BC,【跟踪短训】 3如图325所示，物块1、2间用刚性轻质杆连接，物块3、4间用轻质弹簧相连，物块1、3质量为m,2、4质量为M，两个系统均置于水平放置的光滑木板上，并处于静止状态现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬间，物块1、2、3、4的加速度大小分别为a1、a2、a3、a4.重力加速度大小为g，则有 ( ) 图325,答案 C,4(2013芜湖模拟)如图326所示，光滑水平面上，A、B两物体用轻弹簧连接在一起，A、B的质量分别为m1、m2，在拉力F作用下，A、B共同做匀加速直线运动，加速度大小为a，某时刻突然撤去拉力F，此瞬时A和B的加速度大小为a1和a2，则 ( ) 图326,答案 D,用整体法、隔离法巧解动力学问题 1整体法、隔离法 当问题涉及几个物体时，我们常常将这几个物体“隔离”开来，对它们分别进行受力分析，根据其运动状态，应用牛顿第二定律或平衡条件列式求解特别是问题涉及物体间的相互作用时，隔离法是一种有效的解题方法而将相互作用的两个或两个以上的物体看成一个整体(系统)作为研究对象，去寻找未知量与已知量之间的关系的方法称为整体法,思想方法 6.巧解动力学问题的常用方法,2选用整体法和隔离法的策略 (1)当各物体的运动状态相同时，宜选用整体法；当各物体的运动状态不同时，宜选用隔离法；(2)对较复杂的问题，通常需要多次选取研究对象，交替应用整体法与隔离法才能求解,【典例1】 (2013福建卷，21)质量为M、长为L的杆水平放置，杆两端A、B系着长为3L的不可伸长且光滑的柔软轻绳，绳上套着一质量为m的小铁环已知重力加速度为g，不计空气影响 图327,(1)现让杆和环均静止悬挂在空中，如图327甲，求绳中拉力的大小； (2)若杆与环保持相对静止，在空中沿AB方向水平向右做匀加速直线运动，此时环恰好悬于A端的正下方，如图乙所示 求此状态下杆的加速度大小a； 为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力，方向如何？,图a,图b,图c,即学即练1 如图328所示，两块粘连在一起的物块a和b，质量分别为ma和mb，放在光滑的水平桌面上，现同时给它们施加方向如图所示的水平推力Fa和水平拉力Fb，已知FaFb，则a对b的作用力 ( ) A必为推力 B必为拉力 C可能为推力，也可能为拉力 D不可能为零,图328,答案 C,用分解加速度法巧解动力学问题 因牛顿第二定律中Fma指出力和加速度永远存在瞬间对应关系，所以在用牛顿第二定律求解动力学问题时，有时不去分解力，而是分解加速度，尤其是当存在斜面体这一物理模型且斜面体又处于加速状态时，往往此方法能起到事半功倍的效果,【典例2】 (2013安徽，14)如图329所示，细线的一端系一质量为m的小球，另一端固定在倾角为的光滑斜面体顶端，细线与斜面平行在斜面体以加速度a水平向右做匀加速直线运动的过程中，小球始终静止在斜面上，小球受到细线的拉力T和斜面的支持力N分别为(重力加速度为g) ( ) 图329,ATm(gsin acos ) Nm(gcos asin) BTm(gcos asin ) Nm(gsin acos ) CTm(acos gsin ) Nm(gcos asin ) DTm(asin gcos ) Nm(gsin acos ) 解析 准确分析受力情况，分解加速度是比较简便的求解方法选小球为研究对象，小球受重力mg、拉力T和支持力N三个力作用，将加速度a沿斜面和垂直于斜面两个方向分解，如图所示由牛顿第二定律得,Tmgsin macos mgcos Nmasin 由式得Tm(gsin acos ) 由式得Nm(gcos asin )故选项A正确 答案 A,答案 B,附：对应高考题组 1(2012安徽卷，17)如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F，则 ( ) A物块可能匀速下滑 B物块仍以加速度a匀加速下滑 C物块将以大于a的加速度匀加速下滑 D物块将以小于a的加速度匀加速下滑,答案 C,答案 A,3(2011新课标全国卷，21)如图所示，在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块假