《高考风向标》年高考物理一轮复习 专题三 第2讲 牛顿第二定律课件

第2讲牛顿第二定律考点1牛顿第二定律合外力合外力

1．内容：物体的加速度跟所受_______成正比，跟物体的_____成反比，加速度的方向跟________的方向一致． 2．表达式：F合＝ma.质量3．对牛顿第二定律的理解

牛顿第二定律揭示了加速度与力及质量的关系，着重解决了加速度的大小、方向和决定因素等问题．对于牛顿第二定律，应从以下几方面加深理解：(1)因果性；(2)矢量性；(3)瞬时性；(4)同体性；(5)相对性． 4．惯性系和非惯性系

(1)能使牛顿运动定律成立的参考系是惯性系(相对于地面静止或匀速直线运动的参考系)；不能使牛顿运动定律成立的参考系是非惯性系．

(2)在惯性系中可以直接运用牛顿第二定律进行计算，而在非惯性系中为了使牛顿第二定律成立，必须加一个假想的惯性力，F＝－ma，其方向与非惯性系的加速度的方向相反． 5．牛顿运动定律的适用范围：牛顿运动定律只适用于宏观物体的低速问题，而不适用于微观粒子和高速运动的物体．

1．(单选)(惠州2011届高三调研)电梯内有一个物体，质量为

m，用绳子挂在电梯的天花板上，当电梯以g/3的加速度竖直加速下降时，细线对物体的拉力为()B

2．(单选)有一个恒力能使质量为m1的物体获得3m/s2的加速度，如将其作用在质量为m2

的物体上能产生1.5m/s2

的加速度．若将m1

和m2

合为一体，该力能使它们产生多大的加速度()DA．2.25m/s2B．3m/s2C．1.5m/s2D．1m/s2

【教师参考·备选题】如图甲所示，沿水平方向做匀变速直线运动的车厢中，悬挂小球的悬线偏离竖直方向37°角，球和车厢相对静止，球的质量为1kg.(g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)(1)求车厢运动的加速度并说明车厢的运动情况．(2)求悬线对球的拉力．

解：(1)球和车厢相对静止，它们的运动情况相同，由于对球的受力情况知道的较多，故应以球为研究对象．球受两个力作用：重力mg和线的拉力FT，由球随车一起沿水平方向做匀变速直线运动，故其加速度沿水平方向，合外力沿水平方向．做出平行四边形如图乙所示．球所受的合外力为F合＝mgtan37°

由牛顿第二定律F合＝ma可求得球的加速度为

加速度方向水平向右． 车厢可能水平向右做匀加速直线运动，也可能水平向左做匀减速直线运动．物理意义变化规律方向合外力物体所受的各个力的矢量和由物体所受的各个力的大小与方向的变化情况共同决定按照平行四边形定则计算得出合外力的方向加速度表示速度变化快慢的物理量由物体所受合外力的变化来确定由合外力的方向决定速度表示物体运动快慢的物理量由物体的加速度的变化来决定与加速度的方向没有必然的联系．物体加速运动，加速度与 速度同向；物体减速运动，加速度与速度反向考点2合外力、加速度和速度的关系1．三者关系如下表

2.速度大小变化与加速度的关系：当a与v同向时，v_____；当a与v反向时，v_____．而加速度大小由合力的大小决定，所以要分析v、a的变化情况，必须先分析物体受到的______的变化情况．增大减小合力3．(单选)在光滑的水水平面上做匀匀加速直线线运动的物体，当)D它所受的合合力逐渐减减小而方向向不变时，，物体的(A．加速度度越来越大大，速度越越来越大B．加速度度越来越小小，速度越越来越小C．加速度度越来越大大，速度越越来越小D．加速度度越来越小小，速度越越来越大解析：开始时物体体做匀加速速直线运动动，说明合合力与速度度同向．当合力力逐渐减小小时，根据据牛顿第二二定律可知知，物体的的加速度逐渐减小小．但合力力始终与物物体运动同同向，物体体仍做加速速运动，速度仍在增增加，只是是单位时间间内速度的的增加量在在减小，即即速度增加得慢了了．4．(的O点，自由伸长到B点．今用一小物体m把弹簧压缩到A点(m与弹簧不连接)，然后释放，小物体能经B点运动到C点而静止．小物体m与水平面间的动摩擦因数μ恒定，则下列说法中正确的是()BDA．物体从从A到B速度越来越越大B．物体从从A到B速度先增加加后减小C．物体从从A到B加速度越来来越小D．物体从从A到B加速度先减减小后增加加图3－2－1解析：物体从A到B的过程中水水平方向一一直受到向向左的滑动摩擦力大大小不变；；还一直受受到向右的的弹簧的弹弹力，从某某个值逐渐减小为为0.开始时，弹弹力大于摩摩擦力，合合力向右，，物体向右右加速，随着着弹力的减减小，合力力越来越小小；到A、B间的某一位位置时，弹力和和摩擦力大大小等值反反向，合力力为0，速度达到到最大；随随后，摩擦力力大于弹力力，合力增增大但方向向向左，合合力方向与与速度方向相反，，物体开始始做减速运运动．正确确选项为B、D.考点3牛顿第二定定律的瞬时时性1．力和加加速度的瞬瞬时对应关关系物体运动的的加速度a与其所受的的合外力F有瞬时对应应关系．每一瞬时的的加速度只只取决于这这一瞬时的的合外力，，而与这一一瞬时之前或瞬时时之后的力力无关．若若合外力变变为零，加加速度也立立即变为零(加速度可可以突变)．这就是是牛顿第二二定律的瞬瞬时性．2．求瞬时时加速度时时的几类力力学模型在应用牛顿顿第二定律律求解物体体的瞬时加加速度时到轻绳、轻杆、轻弹簧和橡皮绳这些常见的力学模型．全面准确地理解它们的特点，可帮助我们灵活正确地分析问题．(1)这些些模型的共共同点是：：都是质量量可忽略的的理想化模模型，都会发生形形变而产生生弹力，同同一时刻内内部弹力处处处相等且且与运动状态无关关．(2)这些些模型的不不同点是：：①轻绳(非非弹性绳)：只能产产生拉力，，且方向一定定沿着绳子子背离受力物体体，不能承承受压力；；认为绳子子不可伸长长，即无论论绳子所受拉力多多大，长度度不变(只要不被被拉断)；；绳子的弹弹力可以发发生突变——瞬瞬时产生，，瞬时改变变，瞬时消消失．②轻杆：既既能承受拉拉力，又可可承受压力力，施力或或受力方向向不一定沿着着杆的轴向向(只有““二力杆件件”才沿杆杆的轴向)；认为杆杆子既不可伸伸长，也不不可缩短，，杆子的弹弹力也可以以发生突变变．③轻弹簧：：既能承受受拉力，又又可承受压压力，力的的方向沿弹弹簧的轴线；；受力后发发生较大形形变，弹簧簧的长度既既可变长，，又可变短，遵循循胡克定律律；因形变变量较大，，产生形变变或使形变变消失都有一个过过程，故弹弹簧的弹力力不能突变变，在极短短时间内可可认为弹力不变；；当弹簧被被剪断时，，弹力立即即消失．④橡皮绳(弹性绳)：只能受受拉力，不不能承受压力力；其长度度只能变长，不不能变短，，同样遵循循胡克定律律；因形变变量较大，，产生形变或使形形变消失都都有一个过过程，故橡橡皮绳的弹弹力同样不不能突变，在极短短时间内可可认为弹力力不变；当当橡皮绳被被剪断时，，弹力立即消失．．5．(单选)如图3－2－2所示，，质量为m的小球被水水平绳AO和与竖直方方向成θ角的轻弹簧簧系着处于于静止状态，现用火火将绳)AAO烧断，在绳绳AO烧断的瞬间间，下列说说法正确的的是(图3－2－2解析：烧断OA之前，小球球受3个力，如细绳的瞬间，绳子的张力没有了，但由于轻弹簧的形变的恢复需要时间，故弹簧的弹力不变，A正确．烧断细绳的瞬间，小球受到的合力等大反向，即F合＝mgtanθ，则小球的加速度a＝gtanθ.图106．(双选)(2011年佛山一模模)“儿童童蹦极”中中，栓在在腰间左右两侧的是是弹性极好好的橡皮绳绳．质量为m的小明如图图3－2－3静止悬挂时时两橡皮绳绳的拉力大大小均恰为为mg，若此时小小明左侧橡橡皮绳在腰间间断裂，则则小明此时时()AB图3－－2－－3A．．速度度为为零零B．．加加速速度度a＝g，沿沿原原断断裂裂绳绳的的方方向向斜斜向向下下C．D．加速度a＝g，方向竖直向下解析析：：本题题首首先先应应理理解解橡橡皮皮绳绳模模型型的的特特点点：：其其弹弹力力不不能能突突变，，但但被被剪剪断断时时，，弹弹力力会会立立力和断裂后的瞬时受力，然后根据牛顿第二定律分析求解．热点点1应用用牛牛顿顿定定律律求求解解动动力力学学问问题题【例例1】(单单选选)(2009年年广广东东理理基基)建筑筑工工人人用用图图3－－2－－4所示面上，通过定滑轮将20.0kg的建筑材料以0.500m/s2

的加速度拉升，忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦，则工人对地B面的的压压力力大大小小为为(g取10m/s2)(A．．510NB．490NC．．890ND．910N)图3－－2－－4解析析：：对建建筑筑材材料料进进行行受受力力分分析析．．根根据据牛牛顿顿第第二二定定律律有有F－mg＝ma，得得绳绳子子的的拉拉力力大大小小等等于于F＝210N，然然后后再再对对人人受受力分分析析，，由由平平衡衡的的知知识识得得Mg＝顿第三定律可知人对地面间的压力为490N.牛顿顿第第二二定定律律的的两两类类问问题题包包括括已已知知运运动动情情况况求求受受力和和已已知知受受力力情情况况求求运运动动．．高高考考中中将将本本块块知动定律的重点，其中有两块必要的能力要具备，即受力分析和匀变速直线运动的规律．1．(双选)(2010年东莞莞一中中模拟拟)如图3－2－5所示，，竖直直向下的的力F作用在在质量量为M的小球球上，，使球球压紧紧轻质质弹簧簧并静静止，已已知弹簧未未超过过弹性性限度度，小小球没没有与与弹簧簧连接接．现现撤去去力F，则下下列说说法正正确的的是()AC图3－2－5A．刚刚撤去去力F时，弹弹簧弹弹力大大于小小球重力力B．撤撤去力力F后，小小球加加速度度先增增大后后减小小C．撤撤去力力F后，小小球在在上升升过程程中一一定先先加速速后减减速D．撤撤去力力F后，小小球在在上升升过程程中一一定会会脱离离弹簧簧解析：：本题考考察角角度为为从受受力分分析入入手分分析物物体的的运动动，弹簧的的弹力力与形形变量量成正正比例例关系系，在在弹簧簧恢复复原长长的过过程中中有一个个位置置，弹弹簧弹弹力等等于小小球的的重力力，在在这之之前弹弹簧弹弹力大大于小球球重力力，小小球加加速，，在这这一位位置之之后弹弹簧弹弹力小小于小小球重重力，小小球减减速．．热点2动力学学多过过程问问题【例2】(2009年年海南南卷)一卡车车拖挂挂一相相同质质量的车厢厢，在水平平直道道上以以v0＝12m/s的的速度度匀速速行驶驶，其其所受受阻力力可视视为与车车重成成正比比，与与速度度无关关．某某时刻刻，车车厢脱脱落，，并以以大小小为a＝2m/s2的加速速度减减速滑滑行．．在车车厢脱脱落t＝3s后后，司司机才才发觉并并紧急急刹车车，刹刹车时时阻力力为正正常行行驶时时的3倍倍．．假设设刹车车前牵引引力不不变，，求卡卡车和和车厢厢都停停下后后两者者之间间的距距离．．解析：：设卡车车质量量为M，车所所受阻阻力与与车重重之比为μ；刹车车前卡车车牵引引力大大小为为F，卡车车刹车车前后后加速速度大大小分分别为为a1和a2；重力力加速速度大大小为为g.卡车匀匀速行行驶时时有F－2μMg＝0；对于于脱落落的车车厢有有μMg＝Ma；对于于卡车车，车车厢脱脱落后后卡车车刹车车前有有F－μMg＝Ma1，车厢厢脱落卡卡车刹刹车后后有3μMg＝Ma2.得到到：a＝μg＝2m/s2a1＝μg＝aa2＝3μg＝3a动力学学的多多过程程问题往往往是求求解整整个过过程中中的某某一个物物理量量，或或者是是力学学量，，或者者是运运动学学的量量，关关键是是采用用动力学学方程程，将将每一一段的的运动动表示示出来来，在在方程程中求求解．．2．(2010年广东东六校校联考考)如图3－2－6为为一滑滑梯的的示意意图，，滑梯AB的长度度为L，倾角角为θ.BC段为与与滑梯梯平滑滑连接接的水水平地面．．一个个小孩孩从滑滑梯顶顶端由由静止止开始始滑下下，离离开B点后在在地面上滑滑行了了s后停下下．小小孩与与滑梯梯间的的动摩摩擦因因数为为μ，不计计空气阻阻力，，重力力加速速度为为g.求：：图3－2－6(1)小孩孩沿滑滑梯下下滑时时的加加速度度a的大小小．(2)小孩孩滑到到滑梯梯底端端B时的速速度v的大小小.(3)小孩孩与地地面间间的动动摩擦擦因数数μ′.解：(1)小孩沿斜面面下滑滑时受力力如图图11所示：：图11由牛顿顿运动动定律律：mgsinθ－μN＝maN－mgcosθ＝0解得：：a＝gsinθ－μgcosθ易错点点1：传传送带带问题题【例1】如图3－2－－7，，有一一水平平传送送带以以2m/s的的速度度匀速运动动，现现将一一物体体轻轻轻放在在传送送带上上，若若物体体与传传送带带间的的动摩擦擦因数数为0.5，，则传传送带带将该该物体体传送送10m的的距距离所所需时时间为多多少？？图3－2－7正确解解析：：以传送送带上上轻放放物体体为研研究对对象，，如图图3－2－8，在竖直直方向向受重重力和和支持持力，，在水水平方方向受受滑动动摩擦擦力，做初初速度v0＝0的的匀加加速运运动．．图3－2－81．如如图3－－2－－9，，倾角角α＝30°的的传送送带以以恒定定速率率v＝2m/s运动，，皮带带始终终是绷绷紧的的，皮皮带AB长L＝5m，，将质质量m＝1kg的物体体放在在A点，经经t＝2.9s到到达达B点，求求物体体和皮皮带间间的摩摩擦力．．图3－2－9解：物体刚刚放到到传送送带上上时受受到的的力如如图12所示，，由牛牛顿第二定定律可可得f－mgsinα＝ma图12当物体体的速速度与与传送送带速速度相相同时时，两两者相相对静静止，，物体体匀速运运动到到B点，由由运动动学公公式可可得s2＝vt2又s1＋s2＝L，t1＋t2＝2.9s，v＝2m/s，α＝30°°由以上上式子子解得得t1＝0.8s，f＝7.5N所以在在0.8s前物体体受到到的是是滑动动摩擦擦力f＝7.5N,0.8s后物体受受到的的是静静摩擦擦力，，大小小为mgsinα＝5N.易错点点2：混混淆轻轻绳和和轻弹弹簧两两种模模型【例2】如图3－2－－10所所示，，一质质量为为m的物体体系于于长度度分别为为L1、L2的两根根细线线上，，L1的一端端悬挂挂在天天花板板上，，与竖竖直方向向夹角角为，，L2水平拉拉直，，物体体处于于平衡衡状态态．现现将L2线剪断，求求剪断断瞬时时物体体的加加速度度．图3－2－10错解分分析：：设L1线上拉拉力为为T1，L2线上拉拉力为为T2，重力力为mg，物体体在三三力作作用下下处于于平衡衡．T1cosθ＝mg，T1sinθ＝T2，解得T2＝mgtanθ.剪断线线的瞬瞬间，，T