【优化方案】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

第二节牛顿第二定律两类动力学问题第二节牛顿第二定律两类动力学问题基础知识梳理课堂互动讲练经典题型探究知能优化演练基础知识梳理一、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．正比反比相同．静止匀速直线运动(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．提示：不对．物体的质量与受力、运动情况无关．宏观低速二、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____________三、力学单位制1．单位制：由_______单位和______单位一起组成了单位制．运动情况．受力情况．基本导出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．长度质量时间米千克秒．物理关系4．国际单位制中的基本物理量和基本单位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课堂互动讲练一、对牛顿第二定律的理解1．牛顿第二定律的“五性”(1)矢量性：公式F＝ma是矢量式，任一时刻，F与a总同向．(2)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．(3)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．(4)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)；②F＝ma中，F、m、a对应同一个物体或同一个系统；③F＝ma中，各量统一使用国际单位．(5)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＝may.2．关于瞬时加速度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)弹簧簧(或橡橡皮皮绳绳)：此此种种物物体体的的特特点点是是形形变变量量大大，，形形变变恢恢复复需需要要较较长长时时间间，，在在瞬瞬时时问问题题中中，，其其弹弹力力的的大大小小往往往往可可以以看看成成是是不不变变的的．．特别别提提醒醒：：(1)力和和加加速速度度的的瞬瞬时时对对应应性性是是高高考考的的重重点点．．物物体体的的受受力力情情况况应应符符合合物物体体的的运运动动状状态态，，当当外外界界因因素素发发生生变变化化(如撤撤力力、、变变力力、、断断绳绳等等)时，，需需重重新新进进行行运运动动分分析析和和受受力力分分析析，，切切忌忌想想当当然然！！(2)细绳弹力力可以发发生突变变而弹簧簧弹力不不能发生生突变．．1.如图3－2－1所示，物物体A、B质量均为为m，中间有有一轻质质弹簧相相连，A用绳悬于于O点，当突突然剪断断OA绳时，关关于A物体的加加速度，，下列说说法正确确的是()A．0B．gC．2gD．无法确确定即时应用图3－2－1解析：选C.剪断绳前前，绳中中拉力为为2mg，弹簧中中的弹力力为mg向下，剪剪断绳后后，绳中中拉力突突然消失失，而其其他力不不变，故故物体A所受合力力的大小小为向下下的2mg，加速度度为向下下的2g，故C正确．二、解答答动力学学的两类类基本问问题的方方法和步步骤1．动力学学两类基基本问题题的分析析流程图图2．基本方方法(1)明确题目目中给出出的物理理现象和和物理过过程的特特点，如如果是比比较复杂杂的问题题，应该该明确整整个物理理现象是是由哪几几个物理理过程组组成的，，找出相相邻过程程的联系系点，再再分别研研究每一一个物理理过程．．(2)根据问题题的要求求和计算算方法，，确定研研究对象象进行分分析，并并画出示示意图．．图中应应注明力力、速度度、加速速度的符符号和方方向．对对每一个个力都明明确施力力物体和和受力物物体，以以免分析析力时有有所遗漏漏或无中中生有．．(3)应用牛顿顿运动定定律和运运动学公公式求解解，通常常先用表表示物理理量的符符号运算算，解出出所求物物理量的的表达式式，然后后将已知知物理量量的数值值及单位位代入，，通过运运算求结结果．3．应用牛牛顿第二二定律的的解题步步骤(1)明确研究究对象．．根据问问题的需需要和解解题的方方便，选选出被研研究的物物体．(2)分析物体体的受力力情况和和运动情情况．画画好受力力分析图图，明确确物体的的运动性性质和运运动过程程．(3)选取正方方向或建建立坐标标系．通通常以加加速度的的方向为为正方向向或以加加速度方方向为某某一坐标标轴的正正方向．．(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：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“桥梁”．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.即时应用图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经典题型探究例1瞬时加速度的计算题型一

如图3－2－3甲所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为θ，L2水平拉直，物体处于平衡状态．求解下列问题：图3－2－3(1)现将线L2剪断，求剪断断L2的瞬间物体的的加速度．(2)若将图甲中的的细线L1换成长度相同同(挂m后)，质量不计的的轻弹簧，如如图乙所示，，其他条件不不变，求剪断断L2的瞬间物体的的加速度．【思路点拨】弹簧弹力不能能发生突变，，在剪断瞬间间仍然保持原原来的大小和和方向；而细细绳的弹力会会发生突变，，在剪断瞬间间会突然改变变．【解析】(1)对图甲的情况况，L2剪断的瞬间，，绳L1不可伸缩，物物体的加速度度只能沿垂直直L1的方向，则：mgsinθ＝ma1∴a1＝gsinθ，方向为垂直直于L1斜向下．(2)对图乙的情况况，设弹簧上上拉力为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(2010年高考全国国卷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()变式训练图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．例2正交分解法的应用题型二图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.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)．图3－2－6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．．根据据牛牛顿顿第第二二定定律律得得x方向向：：my方向：mgcosθ＋Fsinθ－FNcosθ＝0②由①②两式可解得FN＝m(g－asinθ)，F＝－macosθ.F为负负值值，，说说明明摩摩擦擦力力的的实实际际方方向向与与假假设设方方向向相相反反，，为为水水平平向向左左．．图3－2－7【答案案】见解解析析【规律律总总结结】(1)对受受多多个个力力作作用用的的物物体体应应用用牛牛顿顿第第二二定定律律时时，，常常用用的的方方法法是是正正交交分分解解，，分分解解时时，，可可以以分分解解力力，，也也可可以以分分解解加加速速度度．．(2)判断静摩擦力力的方向、计计算静摩擦力力的大小时，，若物体处于于平衡状态，，则可根据平平衡条件判断断静摩擦力的的方向，计算算摩擦力的大大小；若物体体有加速度，，则应根据牛牛顿第二定律律判断静摩擦擦力的方向，，并计算其大大小．(满分样板14分)(2010年高考安徽理理综卷)质量为2kg的物体在水平平推力F的作用下沿水水平面做直线线运动，一段段时间后撤去去F，其运动的v－t图象如图3－2－8所示．g取10m/s2，求：(1)物体与水平面面间的动摩擦擦因