【优化方案】浙江省高考物理总复习 第3章第二节 牛顿第二定律 两类动力学问题课件 大纲人教

第二节牛顿第二定律两类动力学问题

课堂互动讲练经典题型探究第二节牛顿第二定律两类动力学问题基础知识梳理知能优化演练一、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＝ma3．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．基础知识梳理正比反比相同静止匀速直线运动宏观低速提示：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_________．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键，是解决这类问题的思考方向．运动情况受力情况三、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___、____、____．3．导出单位：由基本量根据_________推导出来的其他物理量的单位．基本导出长度质量时间米千克秒物理关系物理量名称物理量符号单位名称单位符号长度l米m质量m千克kg时间t秒s电流I安[培]A热力学温度T开[尔文]K物质的量n摩[尔]mol发光强度I坎[德拉]cd4．国际单位制中的基本物理量和基本单位一、对牛顿第二定律的理解1．牛顿第二定律的“五性”课堂互动讲练矢量性公式F＝ma是矢量式，任一时刻，F与a总同向瞬时性a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度时，F为该时刻物体所受的合外力因果性F是产生加速度a的原因，加速度a是F作用的结果同一性有三层意思：(1)加速度a是相对同一个惯性系的(一般指地面)；(2)F＝ma中，F、m、a对应同一个物体或同一个系统；(3)F＝ma中，各量统一使用国际单位独立性(1)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足F＝ma(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和(3)分力和加速度在各个方向上的分量也满足F＝ma即Fx＝max，Fy＝may2.关于瞬时加速度的两类模型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：(1)力和加速度的瞬时对应性是高考的重点．物体的受力情况应符合物体的运动状态，当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等)时，需重新进行运动分析和受力分析，切忌想当然！(2)细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力不能发生突变．即时时应应用用(即时时突突破破，，小小试试牛牛刀刀)1.(2011年温温州州十十校校联联考考)如图图3－2－1所示示，，物物体体A、B质量量均均为为m，中中间间有有一一轻轻质质弹弹簧簧相相连连，，A用绳绳悬悬于于O点，，当当突突然然剪剪断断OA绳时时，，关关于于A物体体的的加加速速度度，，下下列列说说法法正正确确的的是是()图3－2－1A．0B．gC．2gD．无无法法确确定定解析析：：选C.剪断断绳绳前前，，绳绳中中拉拉力力为为2mg，弹弹簧簧中中的的弹弹力力为为mg向下下，，剪剪断断绳绳后后，，绳绳中中拉拉力力突突然然消消失失，，而而其其他他力力不不变变，，故故物物体体A所受受合合力力的的大大小小为为向向下下的的2mg，加加速速度度为为向向下下的的2g，故故C正确确．．二、、解解答答动动力力学学的的两两类类基基本本问问题题的的方方法法和和步步骤骤1．动力学两类类基本问题的的分析流程图图2．基本方法(1)明确题目中给给出的物理现现象和物理过过程的特点，，如果是比较较复杂的问题题，应该明确确整个物理现现象是由哪几几个物理过程程组成的，找找出相邻过程程的联系点，，再分别研究究每一个物理理过程．(2)根据问题的要要求和计算方方法，确定研研究对象进行行分析，并画画出示意图．．图中应注明明力、速度、、加速度的符符号和方向．．对每一个力力都明确施力力物体和受力力物体，以免免分析力时有有所遗漏或无无中生有．(3)应用牛顿运动动定律和运动动学公式求解解，通常先用用表示物理量量的符号运算算，解出所求求物理量的表表达式，然后后将已知物理理量的数值及及单位代入，，通过运算求求结果．3．应用牛顿第第二定律的解解题步骤(1)明确研究对象象．根据问题题的需要和解解题的方便，，选出被研究究的物体．(2)分析物体的受受力情况和运运动情况．画画好受力分析析图，明确物物体的运动性性质和运动过过程．(3)选取正方向或或建立坐标系系．通常以加加速度的方向向为正方向或或以加速度方方向为某一坐坐标轴的正方方向．(4)求合外力F合．(5)根据牛顿第二二定律F合＝ma列方程求解，，必要时还要要对结果进行行讨论．特别提醒：(1)物体的运动情情况是由所受受的力及物体体运动的初始始状态共同决决定的．(2)无论是哪种情情况，加速度度都是联系力力和运动的““桥梁”．即时应用(即时突破，小小试牛刀)2.如图3－2－2所示，在光滑滑水平面上有有一辆小车A，其质量为mA＝2.0kg，小车上放一一个物体B，其质量为mB＝1.0kg.如图甲所示，，给B一个水平推力力F，当F增大到稍大于于3.0N时，A、B开始相对滑动动．如果撤去去F，对A施加一水平推推力F′，如图乙所示示．要使A、B不相对滑动，，求F′的最大值Fm.图3－2－2解析：根据图甲所示示，设A、B间的静摩擦力力达到最大值值Ff时，系统的加加速度为a.根据牛顿第二二定律对A、B整体有F＝(mA＋mB)a，对A有Ff＝mAa，代入数据解解得Ff＝2.0N．根据图乙所所示，A、B刚开始滑动时时系统的加速速度为a′，根据牛顿第第二定律有Ff＝mBa′，Fm＝(mA＋mB)a′，代入数据解得得Fm＝6.0N.答案：6.0N如图3－2－3甲所示示，一一质量量为m的物体体系于于长度度分别别为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，，与竖竖直方方向夹夹角为为θ，L2水平拉拉直，，物体体处于于平衡衡状态态．求求解下下列问问题：：经典题型探究题型一瞬时加速度的计算例1图3－2－3(1)现将线线L2剪断，，求剪剪断L2的瞬间间物体体的加加速度度．(2)若将图图甲中中的细细线L1换成长长度相相同(挂m后)，质量量不计计的轻轻弹簧簧，如如图乙乙所示示，其其他条条件不不变，，求剪剪断L2的瞬间间物体体的加加速度度．【思路点点拨】弹簧弹弹力不不能发发生突突变，，在剪剪断瞬瞬间仍仍然保保持原原来的的大小小和方方向；；而细细绳的的弹力力会发发生突突变，，在剪剪断瞬瞬间会会突然然改变变．【解析】(1)对图甲甲的情情况，，L2剪断的的瞬间间，绳绳L1不可伸伸缩，，物体体的加加速度度只能能沿垂垂直L1的方向向，则：mgsinθ＝ma1∴a1＝gsinθ，方向向为垂垂直于于L1斜向下下．(2)对图乙乙的情情况，，设弹弹簧上上拉力力为FT1，L2线上拉拉力为为FT2，重力力为mg，物体体在三三力作作用下下保持持平衡衡，有有FT1cosθ＝mg，FT1sinθ＝FT2，∴FT2＝mgtanθ剪断线线的瞬瞬间，，FT2突然消消失，，物体体即在在FT2反方向向获得得加速速度．．因此此mgtanθ＝ma2，所以以加速速度a2＝gtanθ，方向向在FT2反方向向，即即水平平向右右．【答案】(1)大小为为gsinθ，方向向垂直直于L1斜向下下(2)大小为为gtanθ，方向向水平平向右右变式训训练(2010年高考考大纲纲全国国卷Ⅰ)如图3－2－4，轻弹弹簧上上端与与一质质量为为m的木块块1相连，，下端端与另另一质质量为为M的木块块2相连，，整个个系统统置于于水平平放置置的光光滑木木板上上，并并处于于静止止状态态．现现将木木板沿沿水平平方向向突然然抽出出，设设抽出出后的的瞬间间，木木块1、2的加速速度大大小分分别为为a1、a2.重力加加速度度大小小为g.则有()图3－2－4(2011年效实实中学学高三三月考考)如图3－2－5所示，，质量量为m的人站站在自自动扶扶梯上上，扶扶梯正正以加加速度度a向上减减速运运动，，a与水平平方向向的夹夹角为为θ.求人所所受到到的支支持力力和摩摩擦力力．题型二正交分解法的应用例2图3－2－5【解析析】法一一：：以以人人为为研研究究对对象象，，他他站站在在减减速速上上升升的的电电梯梯上上，，受受到到竖竖直直向向下下的的重重力力mg和竖竖直直向向上上的的支支持持力力FN，还还受受到到水水平平方方向向的的静静摩摩擦擦力力F静，由由于于物物体体斜斜向向下下的的加加速速度度有有一一个个水水平平向向左左的的分分量量，，故故可可判判断断静静摩摩擦擦力力的的方方向向水水平平向向左左，，人人受受力力如如图图3－2－6甲所所示示，，建建立立如如图图所所示示的的坐坐标标系系，，并并将将加加速速度度分分解解为为水水平平方方向向加加速速度度ax和竖竖直直方方向向加加速速度度ay，如如图图3－2－6乙所所示示，，则则ax＝acosθ，ay＝asinθ.图3－2－6由牛牛顿顿第第二二定定律律得得F静＝max，mg－FN＝may，解得得F静＝macosθ，FN＝m(g－asinθ)．法二二：：以以人人为为研研究究对对象象，，受受力力分分析析如如图图3－2－7所示．因因摩擦力力F为待求，，且必沿沿水平方方向，设设为水平平向右．．建立如如图所示示坐标系系，并规规定正方方向．图3－2－7根据牛顿顿第二定定律得x方向：mgsinθ－FNsinθ－Fcosθθ＝ma①y方向：mgcosθ＋Fsinθ－FNcosθθ＝0②由①②两两式可解解得FN＝m(g－asinθ)，F＝－macosθ.F为负值，，说明摩摩擦力的的实际方方向与假假设方向向相反，，为水平平向左．．【答案】见解析【方法技巧巧】(1)对受多个个力作用用的物体体应用牛牛顿第二二定律时时，常用用的方法法是正交交分解，，分解时时，可以以分解力力，也可可以分解