牛顿运动定律牛顿第二定律动力学两类基本问题课件

1、一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律1内容：内容：物体的加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，物体的加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同加速度的方向与作用力的方向相同2表达式：表达式： .3适用范围适用范围(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的相对地面静止或做匀速直线运动的参考系参考系)(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子相对于分子、原子)、低速运动、低速运动 (远小远小于光速于光速)的情况的情况二、单位制、基本单位、导出单位二、单位制、基本单

2、位、导出单位1单位制：单位制： 和和 一起组成了单位制一起组成了单位制(1)基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理公式推导出其基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理公式推导出其他物理量的单位这些被选定的物理量叫做基本量他物理量的单位这些被选定的物理量叫做基本量(2)基本单位：基本物理量的单位力学中的基本物理量有三个，它们分基本单位：基本物理量的单位力学中的基本物理量有三个，它们分别是别是 、 、 ；它们的单位是基本单位，分别是；它们的单位是基本单位，分别是 、 、 单位符号单位符号 、 、 .(3)导出单位：由基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位导出单位：由基本单

3、位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位基本单位基本单位导出单位导出单位质量质量时间时间长度长度千克千克秒秒米米kgsm2国际单位制中的基本单位国际单位制中的基本单位(1)有些物理单位属于基本单位，但不是国际单位，如厘米、克、小有些物理单位属于基本单位，但不是国际单位，如厘米、克、小时等时等(2)有些单位属于国际单位，但不是基本单位，如米有些单位属于国际单位，但不是基本单位，如米/秒秒(m/s)、帕斯卡、帕斯卡、牛、牛(顿顿)等等基本物理量基本物理量符号符号单单位名称位名称单单位符号位符号质质量量m千克千克kg时间时间t秒秒s长长度度l米米m电电流流I安安培培A热热力学温度力学温度T开开尔尔文

4、文K物物质质的量的量n摩摩尔尔mol发发光光强强度度IV坎坎德拉德拉cd三、两类动力学问题三、两类动力学问题牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的受力情况与运牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的受力情况与运动情况联系起来动情况联系起来1已知受力情况求运动情况已知受力情况求运动情况已知物体的受力情况，根据牛顿第二定律，可以求出物体的已知物体的受力情况，根据牛顿第二定律，可以求出物体的 ；已知；已知物体的初始条件物体的初始条件(初位置和初速度初位置和初速度)，根据运动学公式，就可以求出物体在任一，根据运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速度和位移，也就可以求解物体的

5、运动情况时刻的速度和位移，也就可以求解物体的运动情况2已知物体的运动情况求物体的受力情况已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出 ，再根据牛顿第二定，再根据牛顿第二定律可确定物体的律可确定物体的 ，从而求出未知的力，或与力相关的某些物理量，从而求出未知的力，或与力相关的某些物理量如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等加速度加速度加速度加速度受力情况受力情况四、超重和失重四、超重和失重1实重和视重实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关实重：物体实际所受的重力，它与物体

6、的运动状态无关(2)视重：当物体在视重：当物体在 方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的对台秤的压力将不等于物体的 此时弹簧测力计的示数或台秤的示数此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重即为视重2超重、失重和完全失重的比较超重、失重和完全失重的比较竖直竖直重力重力(1)超重并不是指重力增加了，失重并不是指重力减小了，完全失重也不超重并不是指重力增加了，失重并不是指重力减小了，完全失重也不能理解为物体不受重力了能理解为物体不受重力了(2)判断一个物体处于超重还是失重状态，主要根据加速度沿竖直方向的判断一个物体处于超重还是失

7、重状态，主要根据加速度沿竖直方向的分量方向进行判断，若有向上的分量，则超重，若有向下的分量，则失重分量方向进行判断，若有向上的分量，则超重，若有向下的分量，则失重1下列说法中正确的是下列说法中正确的是()A在力学中，力是基本概念，所以力的单位在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿牛顿”是力学单位制中的是力学单位制中的基本单位基本单位B因为力的单位是牛顿，而因为力的单位是牛顿，而1 N1 kgm/s2，所以牛顿是导出单位，所以牛顿是导出单位C各物理量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际各物理量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位单位D物理公式不仅确定了物理

8、量之间的数量关系，同时也确定了物理量间物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系的单位关系解析：解析：“力力”虽然是力学中的一个最基本的概念，但它的单位虽然是力学中的一个最基本的概念，但它的单位“牛顿牛顿”却却不是力学中的基本单位力学中的基本单位是千克、米、秒，其他皆为导出不是力学中的基本单位力学中的基本单位是千克、米、秒，其他皆为导出单位物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量之单位物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量之间的单位关系已知量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的单位一定间的单位关系已知量采用国际单位，通过物理公

9、式运算的结果的单位一定为国际单位，单位制在力学计算中的意义正在于此为国际单位，单位制在力学计算中的意义正在于此答案：答案：BCD2如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太 空的情景宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均空的情景宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均 要要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是经受超重与失重的考验，下列说法正确的是()A火箭加速上升时，宇航员处于失重状态火箭加速上升时，宇航员处于失重状态B飞船加速下落时，宇航员处于失重状态飞船加速下落时，宇航员处于失重状态C飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力飞船落地前减速，宇航员对

10、座椅的压力大于其重力D火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力解析：解析：只要火箭或飞船的加速度竖直向上，宇航员就处于超重状态；加速只要火箭或飞船的加速度竖直向上，宇航员就处于超重状态；加速度竖直向下，宇航员就处于失重状态，故度竖直向下，宇航员就处于失重状态，故A、D错误，错误，B、C正确正确答案：答案：BC3“蹦极蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动某人做蹦极运动，所受绳子拉力米高处跳下的一种极限运动某人做蹦极运动，所受绳子

11、拉力F的大小随时的大小随时间间t变化的情况如图所示将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度变化的情况如图所示将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为为g.据图可知，此人在蹦极据图可知，此人在蹦极 过程过程中最大加速度约为中最大加速度约为()AgB2gC3g D4g答案：答案：B4固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力杆方向的推力F作用下向上运动，推力作用下向上运动，推力F与小环速度与小环速度v随时间变化规律如图所随时间变化规律如图所示，取重力加速度示，取重力加速度g10 m/s2.求：求

12、：(1)小环的质量小环的质量m；(2)细杆与地面间的倾角细杆与地面间的倾角.答案：答案：(1)1 kg(2)30 对牛顿第二定律的理解对牛顿第二定律的理解 1牛顿第二定律的牛顿第二定律的“五性五性”2.瞬时加速度的问题分析瞬时加速度的问题分析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型的建立(1)刚性绳刚性绳(或接触面或接触面)：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断：一

13、种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或或脱离脱离)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)弹簧弹簧(或橡皮绳或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间：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，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的(1)力和加速度的瞬时对应性是高考的重点物体的运动状态应符合物体力和加速度的瞬时对应性是高考的

14、重点物体的运动状态应符合物体的受力情况，当外界因素发生变化的受力情况，当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等如撤力、变力、断绳等)时，需重新进行时，需重新进行运动分析和受力分析运动分析和受力分析(2)细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力一般不能发生突变细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力一般不能发生突变例例1如图甲所示，一质量为如图甲所示，一质量为m的物体系于长度分别为的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线的两根细线上，上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，L2水平拉直，物体处于水平拉直，物体处于平衡状态求解下列问题：平衡状态求解下列问题：(1)现将线现

15、将线L2剪断，求剪断剪断，求剪断L2的瞬间物体的加速度的瞬间物体的加速度(2)若将图甲中的细线若将图甲中的细线L1换成长度相同换成长度相同(接接m后后)，质量不计的轻弹簧，如图乙，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求剪断所示，其他条件不变，求剪断L2的瞬间物体的加速度的瞬间物体的加速度思路点拨思路点拨求解此题应注意以下两点：求解此题应注意以下两点：(1)其他力改变时，弹簧的弹力不能在瞬间发生突变其他力改变时，弹簧的弹力不能在瞬间发生突变(2)其他力改变时，细绳上的弹力可以在瞬间发生突变其他力改变时，细绳上的弹力可以在瞬间发生突变自主解答自主解答(1)当线当线L2被剪断的瞬间，因细线被

16、剪断的瞬间，因细线L2对球的弹力突然消失，而对球的弹力突然消失，而引起引起L1上的张力发生突变，使物体的受力情况改变，瞬时加速度沿垂直上的张力发生突变，使物体的受力情况改变，瞬时加速度沿垂直L1斜斜向下方，为向下方，为agsin .(2)当线当线L2被剪断时，细线被剪断时，细线L2对球的弹力突然消失，而弹簧的形变还来不及对球的弹力突然消失，而弹簧的形变还来不及变化变化(变化要有一个过程，不能突变变化要有一个过程，不能突变)，因而弹簧的弹力不变，它与重力的合，因而弹簧的弹力不变，它与重力的合力与细线力与细线L2对球的弹力是一对平衡力，等值反向，所以线对球的弹力是一对平衡力，等值反向，所以线L2剪

17、断时的瞬时加剪断时的瞬时加速度为速度为agtan ，方向水平向右，方向水平向右答案答案(1)gsin 方向沿垂直于方向沿垂直于L1斜向下方斜向下方(2)gtan 方向水平向右方向水平向右1如图所示，轻弹簧上端与一质量为如图所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块的木块1相连，下端与另一质量为相连，下端与另一质量为M的木块的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上，相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上， 并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出，并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出， 设抽出后的瞬间，木块设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度大小

18、为重力加速度大小为g.则有则有()答案：答案：C整体法与隔离法的选取原则整体法与隔离法的选取原则1隔离法的选取原则：隔离法的选取原则：若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解应用牛顿第二定律列方程求解2整体法的选取原则：整体法的选取原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力，应求物体之间

19、的作用力，可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量或其他未知量)3整体法、隔离法交替运用原则：整体法、隔离法交替运用原则：若连接体内各物体具有相同的加速度若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度先整体求加速度，后隔离求内力，后隔离求内力”4涉及隔离法与整体法的具体问题涉及隔离法与整体法的具体问题

20、(1)涉及滑轮的问题，若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法若绳跨过涉及滑轮的问题，若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法若绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度方向不同，但大小相同定滑轮，连接的两物体虽然加速度方向不同，但大小相同(2)固定斜面上的连接体问题这类问题一般多是连接体固定斜面上的连接体问题这类问题一般多是连接体(系统系统)各物体保持各物体保持相对静止，即具有相同的加速度解题时，一般采用先整体、后隔离的方法相对静止，即具有相同的加速度解题时，一般采用先整体、后隔离的方法建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交

21、分解力，或者正交分解加速度或者正交分解加速度(3)斜面体斜面体(或称为劈形物体、楔形物体或称为劈形物体、楔形物体)与在斜面体上物体组成的连接体与在斜面体上物体组成的连接体(系系统统)的问题当物体具有加速度，而斜面体静止的情况，解题时一般采用隔离的问题当物体具有加速度，而斜面体静止的情况，解题时一般采用隔离法分析法分析思路点拨思路点拨解答本题的关键是正确地判断出当轻绳拉力最大时，物体解答本题的关键是正确地判断出当轻绳拉力最大时，物体A、B间和物体间和物体C、D间的静摩擦力哪一个达到了最大静摩擦力间的静摩擦力哪一个达到了最大静摩擦力答案答案B2如图所示，光滑水平面上放置质量分别为如图所示，光滑水平

22、面上放置质量分别为m、2m的的A、B两个物体，两个物体，A、B间的最大静摩擦力为间的最大静摩擦力为mg，现用水平拉力，现用水平拉力F拉拉B，使，使A、B以同一加速度运以同一加速度运动，则拉力动，则拉力F的最大值为的最大值为()Amg B2mgC3mg D4mg答案：答案：C解答动力学的两类基本问题的方法和步骤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动力学两类基本问题的分析流程图2基本方法基本方法(1)明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成

23、的，找出相邻过程的联系，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程点，再分别研究每一个物理过程(2)根据问题的要求和计算方法，确定研究对象进行分析，并画出示意根据问题的要求和计算方法，确定研究对象进行分析，并画出示意图图中应注明力、速度、加速度的符号和方向对每一个力都明确施力物图图中应注明力、速度、加速度的符号和方向对每一个力都明确施力物体和受力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有体和受力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有(3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物理量的符号运算应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物理量的

24、符号运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果算求结果3应用牛顿第二定律的解题步骤应用牛顿第二定律的解题步骤(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

25、度方向为某一坐标轴的正方向向为某一坐标轴的正方向(4)求合外力求合外力F合合(5)根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F合合ma列方程求解，必要时还要对结果进行讨论列方程求解，必要时还要对结果进行讨论(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无论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的“桥梁桥梁”例例3质量为质量为2 kg的物体在水平推力的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去一段时间后撤去F，其运动的，其运动的vt图象如图所示图象如

26、图所示g取取10 m/s2，求：，求：(1)物体与水平面间的动摩擦因数物体与水平面间的动摩擦因数；(2)水平推力水平推力F的大小；的大小；(3)010 s内物体运动位移的大小内物体运动位移的大小思路点拨思路点拨解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析：答案答案(1)0.2(2)6 N(3)46 m3研究人员乘气球进行科学考察，气球、座舱、压舱物和科研人员的总质研究人员乘气球进行科学考察，气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为量为990 kg.气球在空中停留一段时间后，发现气球漏气而下降，及时堵气球在空中停留一段时间后，发现气球漏气而下降，及时堵住堵住时气球下降速度为住堵住时气球下

27、降速度为1 m/s，且做匀加速运动，且做匀加速运动，4 s内下降了内下降了12 m为使气球安全着陆，向舱外缓慢抛出一定的压舱物此后发现气球做匀为使气球安全着陆，向舱外缓慢抛出一定的压舱物此后发现气球做匀减速运动，下降速度在减速运动，下降速度在5分钟内减少了分钟内减少了3 m/s.若空气阻力和泄漏气体的质量若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略，重力加速度均可忽略，重力加速度g9.89 m/s2，求抛掉的压舱物的质量，求抛掉的压舱物的质量解析：解析：设堵住漏洞后，气球的初速度为设堵住漏洞后，气球的初速度为v0，所受的空气浮力为，所受的空气浮力为F，气球、，气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为座舱、压舱物和科研人员的总质量为m，由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得mgFma 答案：答案：101 kg1将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体受空气阻力大小不变，则物体()A刚抛出时的速度最大刚抛出时的速度最大B在最高点的加速度为零在最高点的加速度为零C上升时间大于下落时间上升时间大于下落时间D上升时的加速度等于下落时的加速度上升时的加速度等于下落时的加速度答案：答