【优化方案】高三物理一轮复习 第3章第二节《牛顿第二定律　两类动力学问题》课件

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．4．国际单位制中的基本物理量和基本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]cd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2.关于瞬时加速速度的两类模模型分析物体在某某一时刻的瞬瞬时加速度，，关键是分析析该时刻物体体的受力情况况及运动状态态，再由牛顿顿第二定律求求出瞬时加速速度．此类问问题应注意两两种基本模型型的建立．(1)刚性绳(或接触面)：一种不发生生明显形变就就能产生弹力力的物体，剪剪断(或脱离)后，弹力立即即改变或消失失，不需要形形变恢复时间间，一般题目目中所给的细细线、轻杆和和接触面在不不加特殊说明明时，均可按按此模型处理理．(2)弹簧(或橡皮皮绳)：此种种物体体的特特点是是形变变量大大，形形变恢恢复需需要较较长时时间，，在瞬瞬时问问题中中，其其弹力力的大大小往往往可可以看看成是是不变变的．．特别提提醒：：(1)力和加加速度度的瞬瞬时对对应性性是高高考的的重点点．物物体的的受力力情况况应符符合物物体的的运动动状态态，当当外界界因素素发生生变化化(如撤力力、变变力、、断绳绳等)时，需需重新新进行行运动动分析析和受受力分分析，，切忌忌想当当然！！(2)细绳弹弹力可可以发发生突突变而而弹簧簧弹力力不能能发生生突变变．即时应应用(即时突突破，，小试试牛刀刀)1.如图3－2－1所示，，物体体A、B质量均均为m，中间间有一一轻质质弹簧簧相连连，A用绳悬悬于O点，当当突然然剪断断OA绳时，，关于于A物体的的加速速度，，下列列说法法正确确的是是()图3－2－1A．0B．gC．2gD．无法法确定定解析：：选C.剪断绳绳前，，绳中中拉力力为2mg，弹簧簧中的的弹力力为mg向下，，剪断断绳后后，绳绳中拉拉力突突然消消失，，而其其他力力不变变，故故物体体A所受合合力的的大小小为向向下的的2mg，加速速度为为向下下的2g，故C正确．．二、解解答动动力学学的两两类基基本问问题的的方法法和步步骤1．动力力学两两类基基本问问题的的分析析流程程图2．基基本本方方法法(1)明确确题题目目中中给给出出的的物物理理现现象象和和物物理理过过程程的的特特点点，，如如果果是是比比较较复复杂杂的的问问题题，，应应该该明明确确整整个个物物理理现现象象是是由由哪哪几几个个物物理理过过程程组组成成的的，，找找出出相相邻邻过过程程的的联联系系点点，，再再分分别别研研究究每每一一个个物物理理过过程程．．(2)根据据问问题题的的要要求求和和计计算算方方法法，，确确定定研研究究对对象象进进行行分分析析，，并并画画出出示示意意图图．．图图中中应应注注明明力力、、速速度度、、加加速速度度的的符符号号和和方方向向．．对对每每一一个个力力都都明明确确施施力力物物体体和和受受力力物物体体，，以以免免分分析析力力时时有有所所遗遗漏漏或或无无中中生生有有．．(3)应用用牛牛顿顿运运动动定定律律和和运运动动学学公公式式求求解解，，通通常常先先用用表表示示物物理理量量的的符符号号运运算算，，解解出出所所求求物物理理量量的的表表达达式式，，然然后后将将已已知知物物理理量量的的数数值值及及单单位位代代入入，，通通过过运运算算求求结结果果．．3．应应用用牛牛顿顿第第二二定定律律的的解解题题步步骤骤(1)明确确研研究究对对象象．．根根据据问问题题的的需需要要和和解解题题的的方方便便，，选选出出被被研研究究的的物物体体．．(2)分析析物物体体的的受受力力情情况况和和运运动动情情况况．．画画好好受受力力分分析析图图，，明明确确物物体体的的运运动动性性质质和和运运动动过过程程．．(3)选取取正正方方向向或或建建立立坐坐标标系系．．通通常常以以加加速速度度的的方方向向为为正正方方向向或或以以加加速速度度方方向向为为某某一一坐坐标标轴轴的的正正方方向向．．(4)求合外力力F合．(5)根据牛顿顿第二定定律F合＝ma列方程求求解，必必要时还还要对结结果进行行讨论．．特别提醒醒：(1)物体的运运动情况况是由所所受的力力及物体体运动的的初始状状态共同同决定的的．(2)无论是哪哪种情况况，加速速度都是是联系力力和运动动的“桥桥梁”．．即时应用用(即时突破破，小试试牛刀)2.如图3－2－2所示，在在光滑水水平面上上有一辆辆小车A，其质量量为mA＝2.0kg，小车上上放一个个物体B，其质量量为mB＝1.0kg.如图甲所所示，给给B一个水平平推力F，当F增大到稍稍大于3.0N时，A、B开始相对对滑动．．如果撤撤去F，对A施加一水水平推力力F′，如图乙乙所示．．要使A、B不相对滑滑动，求求F′的最大值值Fm.图3－2－2解析：根据图甲甲所示，，设A、B间的静摩摩擦力达达到最大大值Ff时，系统统的加速速度为a.根据牛顿顿第二定定律对A、B整体有F＝(mA＋mB)a，对A有Ff＝mAa，代入数数据解得得Ff＝2.0N．根据图图乙所示示，A、B刚开始滑滑动时系系统的加加速度为为a′，根据牛牛顿第二二定律有有Ff＝mBa′，Fm＝(mA＋mB)a′，代入数据据解得Fm＝6.0N.答案：6.0N如图3－2－3甲所示，，一质量量为m的物体系系于长度度分别为为L1、L2的两根细细线上，，L1的一端悬悬挂在天天花板上上，与竖竖直方向向夹角为为θ，L2水平拉直直，物体体处于平平衡状态态．求解解下列问问题：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线上拉力为为FT2，重力为mg，物体在三三力作用下下保持平衡衡，有FT1cosθ＝mg，FT1sinθ＝FT2，∴FT2＝mgtanθ剪断线的瞬瞬间，FT2突然消失，，物体即在在FT2反方向获得得加速度．．因此mgtanθ＝ma2，所以加速速度a2＝gtanθ，方向在FT2反方向，即即水平向右右．【答案】(1)大小为gsinθ，方向垂直直于L1斜向下(2)大小为gtanθ，方向水平平向右变式训练(2010年高考大纲纲全国卷Ⅰ)如图3－2－4，轻弹簧上上端与一质质量为m的木块1相连，下端端与另一质质量为M的木块2相连，整个个系统置于于水平放置置的光滑木木板上，并并处于静止止状态．现现将木板沿沿水平方向向突然抽出出，设抽出出后的瞬间间，木块1、2的加速度大大小分别为为a1、a2.重力加速度度大小为g.则有()图3－2－4如图3－2－5所示，质量量为m的人站在自自动扶梯上上，扶梯正正以加速度度a向上减速运运动，a与水平方向向的夹角为为θ.求人所受到到的支持力力和摩擦力力．题型二正交分解法的应用例2图3－2－5【解析】法一：以人人为研究对对象，他站站在减速上上升的电梯梯上，受到到竖直向下下的重力mg和竖直向上上的支持力力FN，还受到水水平方向的的静摩擦力力F静，由于物体体斜向下的的加速度有有一个水平平向左的分分量，故可可判断静摩摩擦力的方方向水平向向左，人受受力如图3－2－6甲所示，建建立如图所所示的坐标标系，并将将加速度分分解为水平平方向加速速度ax和竖直方向向加速度ay，如图3－2－6乙所示，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所示示．．因因摩摩擦擦力力F为待待求求，，且且必必沿沿水水平平方方向向，，设设为为水水平平向向右右．．建建立立如如图图所所示示坐坐标标系系，，并并规规定定正正方方向向．．图3－2－7根据据牛牛顿顿第第二二定定律律得得x方向：mgsinθ－FNsinθ－Fcosθ＝ma①y方向：mgcosθ＋Fsinθ－FNcosθ＝0②由①②两式可可解得FN＝m(g－asinθ)，F＝－macosθ.F为负值，说明明摩擦力的实实际方向与假假设方向相反反，为水平向向左．【答案】见解析【方法技巧】(1)对受多个力作作用的物体应应用牛顿