【优化方案】2013高考物理总复习 第三章第二节 牛顿第二定律　两类动力学问题课件 新人教版必修1

第二节牛顿第二定律两类动力学问题 一 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 加速度的方向跟作用力的方向 2 表达式 F ma 正比 反比 相同 3 适用范围 1 牛顿第二定律只适用于惯性参考系 即相对于地面 或 的参考系 2 牛顿第二定律只适用于 物体 相对于分子 原子等 运动 远小于光速 的情况 静止 匀速直线运动 宏观 低速 思考感悟提示 不对 物体的质量与受力 运动情况无关 二 两类动力学问题1 已知物体的受力情况 求物体的 2 已知物体的运动情况 求物体的 运动情况 受力情况 特别提示 利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的 桥梁 作用 将运动学规律和牛顿第二定律相结合 寻找加速度和未知量的关系 是解决这类问题的思考方向 三 力学单位制1 单位制 由 单位和 单位一起组成了单位制 2 基本单位 基本物理量的单位 基本物理量共七个 其中力学有三个 它们是 它们的单位分别是 基本 导出 长度 质量 时间 米 千克 秒 3 导出单位 由基本量根据 推导出来的其他物理量的单位 4 国际单位制中的基本物理量和基本单位 物理 关系 一 对牛顿第二定律的理解1 牛顿第二定律的 五性 2 关于瞬时加速度分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态 再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 此类问题应注意两种基本模型的建立 1 刚性绳 或接触面 一种不发生明显形变就能产生弹力的物体 剪断 或脱离 后 弹力立即改变或消失 不需要形变恢复时间 一般题目中所给的细线 轻杆和接触面在不加特殊说明时 均可按此模型处理 2 弹簧 或橡皮绳 此种物体的特点是形变量大 形变恢复需要较长时间 在瞬时问题中 其弹力的大小往往可以看成是不变的 特别提醒 在求解瞬时性问题时应注意 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过程的积累 不会发生突变 即时应用1 2012 大连测试 如图3 2 1示 质量为10kg的物体拴在一个被水平拉伸的轻质弹簧一端 弹簧的拉力为5N时 图3 2 1 物体处于静止状态 若小车以1m s2的加速度水平向右运动 物体相对小车仍然静止 则 g 10m s2 A 因为物体相对小车静止 所以其合力为0B 因为物体向右加速运动 所受合力F 10N C 因为物体相对小车静止 所以所受摩擦力未变D 物体所受摩擦力大小仍为5N 方向变为向右答案 BD 二 解答动力学的两类基本问题的方法和步骤1 动力学两类基本问题的分析流程图 2 基本方法 1 由受力情况判断物体的运动状态 处理这类问题的基本思路是 先求出几个力的合力 由牛顿第二定律 F合 ma 求出加速度 再由运动学的有关公式求出速度或位移 2 由运动情况判断受力情况 处理这类问题的基本思路是 已知加速度或根据运动规律求出加速度 再由牛顿第二定律求出合力 从而确定未知力 至于牛顿第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法则 平行四边形定则 或正交分解法 3 解题步骤 1 明确研究对象 根据问题的需要和解题的方便 选出被研究的物体 2 分析物体的受力情况和运动情况 画好受力分析图 明确物体的运动性质和运动过程 3 选取正方向或建立坐标系 通常以加速度的方向为正方向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向 4 求合外力F合 5 根据牛顿第二定律F合 ma列方程求解 必要时还要对结果进行讨论 特别提醒 1 物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共同决定的 2 无论是哪种情况 加速度都是联系力和运动的 桥梁 即时应用2 2010 高考福建卷 质量为2kg的物体静止在足够大的水平地面上 物体与地面间的动摩擦因数为0 2 最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等 图3 2 2 从t 0时刻开始 物体受到方向不变 大小呈周期性变化的水平拉力F的作用 F随时间t的变化规律如图3 2 2所示 重力加速度g取10m s2 则物体在t 0至t 12s这段时间的位移大小为 A 18mB 54mC 72mD 198m解析 选B 最大静摩擦力等于滑动摩擦力Ff mg 4N 所以0 3s物体所受推力等于最大静摩擦力 物体恰能保持静止状态 在以后的过程中 物体交替做匀加速直线运动和 匀速直线运动 匀加速直线运动过程中物体的加速度 如图3 2 3甲所示 一质量为m的物体系于长度分别为L1 L2的两根细线上 图3 2 3 L1的一端悬挂在天花板上 与竖直方向夹角为 L2水平拉直 物体处于平衡状态 求解下列问题 1 现将线L2剪断 求剪断L2的瞬间物体的加速度 2 若将图甲中的细线L1换成长度相同 挂m后 质量不计的轻弹簧 如图乙所示 其他条件不变 求剪断L2的瞬间物体的加速度 思路点拨 弹簧弹力不能发生突变 在剪断瞬间仍然保持原来的大小和方向 而细绳的弹力会发生突变 在剪断瞬间会突然改变 解析 1 对题图甲的情况 L2剪断的瞬间 绳L1不可伸缩 物体的加速度只能沿垂直L1的方向 则 mgsin ma1所以a1 gsin 方向为垂直于L1斜向下 2 对题图乙的情况 设弹簧上拉力为FT1 L2线上拉力为FT2 重力为mg 物体在三力作用下保持平衡 有FT1cos mg FT1sin FT2 所以FT2 mgtan 剪断线的瞬间 FT2突然消失 物体即在FT2反方向获得加速度 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 大小为gsin 方向垂直于L1斜向下 2 大小为gtan 方向水平向右 变式训练1 2012 佛山质检 儿童蹦极 中 拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳 质量为m的小明如图3 2 4静止悬挂时 图3 2 4 两橡皮绳的拉力大小均恰为mg 若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂 则小明此时 A 速度为零B 加速度a g 沿原断裂橡皮绳的方向斜向下 C 加速度a g 沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D 加速度a g 方向竖直向下 解析 选AB 橡皮绳断裂时速度不能发生突变 A正确 两橡皮绳的拉力大小均恰为mg 可知两橡皮绳夹角为120 小明左侧橡皮绳在腰间断裂时 弹性极好的橡皮绳的弹力不能发生突变 对小明进行受力分析可知B正确 C D错误 航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器 其质量m 2kg 动力系统提供的恒定升力F 28N 试飞时 飞行器从地面由静止开始竖直上升 设飞行器飞行时所受的阻力大小不变 g取10m s2 1 第一次试飞 飞行器飞行t1 8s时到达的高度H 64m 求飞行器所受阻力f的大小 2 第二次试飞 飞行器飞行t2 6s时遥控器出现故障 飞行器立即失去升力 求飞行器能到达的最大高度h 3 为了使飞行器不致坠落到地面 求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3 解析 1 第一次飞行中 设加速度为a1 图3 2 5 答案 1 4N 2 42m 3 2 1s 方法总结 任何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成 有些是承上启下 上一过程的结果是下一过程的已知 这种情况 一步一步完成即可 有些是树枝型 告诉的只是旁支 要求的是主干 或另一旁支 这就要求学生有系统的知识 找出各过程的关联 按顺序逐个分析 满分样板14分 2010 高考安徽卷 质量为2kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动 一段时间后撤去F 其运动的v t图象如图3 2 6所示 g取10m s2 求 图3 2 6 1 物体与水平面间的动摩擦因数 2 水平推力F的大小 3 0 10s内物体运动位移的大小 思路点拨 先根据v t图象求出物体的加速度 再应用牛顿第二定律列方程即可 解题样板 名师归纳 牛顿第二定律与v t图象相结合的问题 一般先由v t图象分析物体的加速度及其变化规律 再由牛顿第二定律列方程求解问题 或者先由牛顿第二定律分析加速度及其变化规律 再作出v t图象 变式训练2 2011 高考新课标全