【同步导学】高中物理课件 5.3牛顿运动定律的案例分析课件 沪科必修1

5．3牛顿第二定律1．实验表明：物体的加速度与物体的合外力成

______，与物体的质量成______．数学式子为

_______.写成F＝kma.如果各量都采用国际单位，

则k＝___，F＝____.这就是牛顿第二定律的数学

表达式．牛顿第二定律的内容：物体的加速度跟________

成正比，跟物体的______成反比．正比反比F∝ma1ma合外力质量1m/s2三者取不同的单位，k的数值不一样．在国际单位制中，力的单位是牛顿，符号N，由定义：使质量为1kg的物体产生1m/s2加速度的力，叫做1N，即1N＝1kg·m/s2，可知k＝1.所以，在应用公式F＝ma进行计算时，F、m、a的单位必须统一为国际单位制中相应的单位．3．牛顿第二定律应用时的一般步骤(1)确定__________．(2)分析物体的__________，画出研究对象的

__________．(3)求出合力．(4)根据______________和______________建立

方程并求解．注意用国际单位制统一各个物理

量的单位．研究对象运动情况受力情况运动学规律牛顿第二定律牛顿第二定律●要点梳理(1)瞬时性：牛顿第二定律是力的瞬时作用规律，力和加速度同时存在、同时变化、同时消失．F＝ma是对运动过程中的每一瞬间成立的，某一时刻的加速度的大小总是跟那一时刻的合外力的大小成正比，即有力的作用就有加速度产生．(2)矢量性：因为作用力F与加速度a都是矢量，所以F＝ma是一个矢量表达式，它反映了加速度a和合外力F的方向始终保持一致，而速度的方向与合外力的方向没有必然的联系．(3)独立性：物体受几个外力作用，在一个外力作用下产生的加速度只与此外力有关，与其他力无关，合加速度和合外力有关．这个性质叫做力的独立作用原理．对力的独立作用原理的理解：①作用在物体上的一个力，总是独立地使物体产生一个加速度，与物体是否受到其他力的作用无关．如落体运动和抛体运动中，不论物体是否受到空气阻力，重力产生的加速度总是g.②作用在物体上的一个力产生的加速度，与物体所受到的其他力是同时作用还是有先后关系无关．例如，跳伞运动员开伞前只受重力作用(忽略空气阻力)，开伞后既受重力作用又受阻力作用，但重力产生的加速度总是g.(4)同一性：加速度和合外力对应于同一研究物体，即F、a、m针对同一对象．(5)相对性：加速度a是相对于地面的(或相对于地面静止和匀速运动的物体)，即相对于惯性参考系的．牛顿第二定律仅适用于惯性参考系．●疑点点辨辨析析(1)比较较a＝Δv/ΔΔt和a＝F/m①定义义式式：：以以已已知知物物理理量量，，来来定定义义新新的的物物理理量量的的式式子子．．决定定式式：：用用某某些些物物理理量量决决定定另另一一个个物物理理量量的的式式子子．．②a＝Δv/ΔΔt和a＝F/m分别别是是加加速速度度的的定定义义式式与与决决定定式式．．定定义义式式a＝Δv/ΔΔt表示示加加速速度度定定义义为为速速度度变变化化量量与与所所用用时时间间的的比比值值，，而而a＝F/m则揭揭示示了了加加速速度度决决定定于于物物体体所所受受的的合合外外力力与与物物体体的的质质量量．．(2)牛顿顿第第一一定定律律和和牛牛顿顿第第二二定定律律的的关关系系虽然然由由牛牛顿顿第第二二定定律律可可以以得得出出，，当当物物体体不不受受外外力力或或所所受受合合力力为为0时，，物物体体将将保保持持匀匀速速直直线线运运动动状状态态或或静静止止状状态态，，但但是是不不能能说说牛牛顿顿第第一一定定律律是是牛牛顿顿第第二二定定律律的的特特殊殊情情况况．．牛牛顿顿第第一一定定律律有有其其自自身身的的物物理理意意义义和和独独立立地地位位，，如如给给出出了了力力的的定定性性概概念念，，给给出出了了惯惯性性概概念念，，是是整整个个动动力力学学的的出出发发点点等等；；而而牛牛顿顿第第二二定定律律则则进进一一步步定定量量地地揭揭示示了了加加速速度度与与力力以以及及质质量量间间的的关关系系．．根据据牛牛顿顿第第二二定定律律得得x方向：mgsinθ－Nsinθ－fcosθ＝ma①y方向：mgcosθ＋fsinθ－Ncosθ＝0②由①②两式可解得N＝m(g－asinθ)，f＝－macosθf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．解法二：以人为研究究对象，他站站在减速上升升的电梯上，，受到竖直向向下的重力mg和竖直向上的的支持力N，还受到水平平方向的静摩摩擦力f.由于物体斜向向下的加速度度有一个水平平向左的分量量，故可判断断静摩擦力的的方向水平向向左．人受力力如图甲所示示，建立如图图所示的坐标标系，并将加加速度分解为为水平加速度度ax和竖直加速度度ay，如图乙所示示，则ax＝acosθ，ay＝asinθ由牛顿第二定定律得f＝max，mg－N＝may求得f＝macosθ，N＝m(g－asinθ)．【答案】见解析析【方法技技巧】分解加加速度度比分分解力力简单单．【方法总总结】应用牛牛顿第第二定定律解解题的的一般般步骤骤：①确定研研究对对象，，明确确所研研究的的物理理过程程．②分析物物体的的受力力情况况与运运动情情况，，画出出必要要的草草图．．③由牛顿顿第二二定律律列方方程F合＝ma或Fx＝max，Fy＝may求解．．【答案】A【解析】不可伸伸长的的细绳绳的拉拉力变变化时时间可可以忽忽略不不计，，因此此可称称为“突变弹弹力”，甲图图中剪剪断OA后，A、B两球立立即达达到共共同加加速度度，A、B间的细细绳拉拉力立立即变变为零零，故故有：：aA＝aB＝g.当A、B间是轻轻弹簧簧相连连时，，剪断断OA后，弹弹簧形形变量量尚未未改变变，其其弹力力将逐逐渐减减小，，可称称为“渐变弹弹力”．因此，，这时时B球加速速度仍仍为零零，即即aB＝0，A球加速速度为为aA＝2g.【答案】甲：aA＝aB＝g乙：aA＝2g，aB＝0【方法总总结】(1)求瞬时时加速速度的的基本本思路路：①首先，，确定定该瞬瞬时物物体受受到的的作用用力，，还要要注意意分析析物体体在这这一瞬瞬时前前、后后的受受力及及其变变化情情况．．②由牛顿顿第二二定律律列方方程，，求解解瞬时时加速速度．．(2)明确两两种基基本模模型的的特点点①轻绳不不需要要形变变恢复复时间间，在在瞬时时问题题中，，其弹弹力可可以突突变，，成为为零或或别的的值．．②轻弹簧簧(或橡皮皮绳)需要较较长的的形变变恢复复时间间，在在瞬时时问题题中，，其弹弹力不不能突突变，，大小小不变变．【答案】C下面是是一个个同学学对该该题的的一种种解法法：(2)若将图图甲中中的细细线L1改变为为长度度相同同、质质量不不计的的轻弹弹簧，，如图图乙所所示，，其他他条件件不变变，求求解的的步骤骤与(1)完全相相同，，即a＝gtanθ，你认认为这这个结结果正正确吗吗？请请说明明理由由．轻绳、、轻杆杆和轻轻弹簧簧是中中学物物理中中常用用的模模型，，它们们所产产生的的形变变和弹弹力有有不同同的特特点，，比较较如下下：比较项目绳杆弹簧形变情况只能伸长认为长度不变既可伸长也可压缩施力和受力情况只能施加拉力和受拉力能施加拉力或压力也能受拉或受压与杆相同力的方向沿着绳子不一定沿杆沿弹簧伸缩方向力的变化可发生突变可发生突变只能发生渐变【解析】(1)不正确确理理由略略(2)正确理理由由略【答案】见解析析应用牛牛顿定定律解解决动动力学学问题题的重重要方方法——极限法法．物理学学中的的临界界问题题，指指在一一种运运动形形式(或物理理过程程和物物理状状态)转变为为另一一种运运动形形式(或物理理过程程和物物理状状态)时，存存在着着分界界限的的现象象，这这种分分界限限通常常以临临界值值或临临界状状态的的形式式出现现在不不同的的问题题中，，如力力学中中的临临界速速度和和临界界加速速度等等．在应用用牛顿顿定律律解决决动力力学问问题中中，当当物体体运动动的加加速度度不同同时，，物体体有可可能处处于不不同的的状态态，特特别是是题目目中出出现“最大”、“最小”、“刚好”等词语语时，，往往往会有有临界界现象象．此此时要要采用用极限限分析析法，，看物物体在在不同同加速速度时时，会会有哪哪些现现象发发生，，尽快快找出出临界界点，，求出出临界界条件件．【解析】(1)P做匀加加速运运动，，它受受到的的合外外力一一定是是恒力力．P受到的的外力力共有有3个：重重力、、向上上的力力F及Q对P的支持持力N，其中中重力力Mg为恒力力，N为变力力，题题目说说0.2s以后F为恒力力，说说明t＝0.2s的时刻刻，正正是P与Q开始脱脱离接接触的的时刻刻，即即临界界点．．(2)t＝0.2s的时刻刻，是是Q对P的作用用力N恰好减减为零零的时时刻，，此时时刻P与Q具有相相同的的速度度及加加速度度．因因此，，此时时刻弹弹簧并并未恢恢复原原长，，也不不能认认为此此时刻刻弹簧簧的弹弹力为为零．．(3)t＝0时刻，，是力力F最小的的时刻刻，此此时刻刻F小＝(M＋m)a(a为它们们的加加速度度)．随后后，由由于弹弹簧弹弹力逐逐渐变变小，，而P与Q受到的的合力力保持持不变变，因因此力力F逐渐变变大，，至t＝0.2s时刻，，F增至最最大，，此时时刻F大＝M(g＋a)．以上三三点中中第(2)点是解解决此此问题题的关关键所所在，，只有有明确确了P与Q脱离接接触的的瞬间间情况况，才才能确确定这这0.2s时间内内物体体的位位移，，从而而求出出加速速度a，其余余问题题也就就迎刃刃而解解了．．【答案】F大＝168N，F小＝72N1．下列列物理理量单单位中中，属属于国国际单单位制制的基基本单单位有有()A．kgB．mC．m/s2D．N【解析】力学是是研究究物体体运动动变化化过程程中力力与运运动的的关系系，因因此联联系物物体自自身属属性的的量(质量)和反映映空间间尺度度的量量(长度)以及时时间，，必然然与物物体受受力后后的运运动变变化联联系得得最密密切、、最普普遍，，所以以这三三个物物理量量也最最基本本，事事实也也表明明，用用这三三个量量做基基本单单位，，可使使力学学的基基本单单位数数目最最少，，所以以在力力学中中m、kg、s为国际际单位位，故故选项项A、B正确．．【答案】AB2．对静静止在在光滑滑水平平面上上的物物体施施加一一水平平拉力力，当当力刚刚开始始作用用时()A．物体体立即即获得得速度度B