高三物理總復(fù)習(xí)第三章第二節(jié) 牛頓第二定律 兩類動(dòng)力學(xué)問題課件

第二節(jié)牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問題基礎(chǔ)梳理自學(xué)導(dǎo)引一、牛頓第二定律1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成____________，跟物體的質(zhì)量成__________，加速度的方向跟作用力的方向_________．2．表達(dá)式：F＝ma正比反比相同3．適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對(duì)于地面______________或____________________的參考系．(2)牛頓第二定律只適用于_______物體(相對(duì)于分子、原子等)、________運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況．靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)宏觀低速二、兩類動(dòng)力學(xué)問題1．已知物體的受力情況，求物體的___________________．2．已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，求物體的_______________．運(yùn)動(dòng)情況受力情況特別提示：利用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問題的關(guān)鍵是利用加速度的“橋梁”作用，將運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和牛頓第二定律相結(jié)合，尋找加速度和未知量的關(guān)系，是解決這類問題的思考方向．三、力學(xué)單位制1．單位制：由_______單位和______單位一起組成了單位制．2．基本單位：基本物理量的單位，基本物理量共七個(gè)，其中力學(xué)有三個(gè)，它們是______、______、______，它們的單位分別是____、__________、____．基本導(dǎo)出長(zhǎng)度質(zhì)量時(shí)間米千克秒3．導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)_________________推導(dǎo)出來的其他物理量的單位．4．國(guó)際單位制中的基本物理量和基本單位物理關(guān)系要點(diǎn)透析直擊高考一、對(duì)牛頓第二定律的理解1．牛頓第二定律的“五性”同向性公式F合＝ma是矢量式，任一時(shí)刻，F(xiàn)合與a同向瞬時(shí)性a與F合對(duì)應(yīng)同一時(shí)刻，即F合為某時(shí)刻物體所受合外力時(shí)，a為該時(shí)刻的加速度2.關(guān)于瞬時(shí)加速度分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是分析該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度．此類問題應(yīng)注意兩種基本模型的建立．(2)彈簧(或橡皮繩)：此種物體的特點(diǎn)是形變量大，形變恢復(fù)需要較長(zhǎng)時(shí)間，在瞬時(shí)問題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的．特別提醒:在求解瞬時(shí)性問題時(shí)應(yīng)注意:(1)物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況是時(shí)刻對(duì)應(yīng)的，當(dāng)外界因素發(fā)生變化時(shí)，需要重新進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)分析.(2)加速度可以隨著力的突變而突變，而速度的變化需要一個(gè)過程的積累，不會(huì)發(fā)生突變.即時(shí)應(yīng)用1.

(2012·大連測(cè)試)如圖3－2－1示，質(zhì)量為10kg的物體拴在一個(gè)被水平拉伸的輕質(zhì)彈簧一端，彈簧的拉力為5N時(shí)，圖3－2－1物體處于靜止?fàn)顟B(tài)．若小車以1m/s2的加速度水平向右運(yùn)動(dòng)，物體相對(duì)小車仍然靜止，則(g＝10m/s2)(

)A．因?yàn)槲矬w相對(duì)小車靜止，所以其合力為0B．因?yàn)槲矬w向右加速運(yùn)動(dòng)，所受合力F＝10NC．因?yàn)槲矬w相對(duì)小車靜止，所以所受摩擦力未變D．物體所受摩擦力大小仍為5N，方向變?yōu)橄蛴掖鸢福築D2．基本方法(1)由受力情況判斷物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，處理這類問題的基本思路是：先求出幾個(gè)力的合力，由牛頓第二定律(F合＝ma)求出加速度，再由運(yùn)動(dòng)學(xué)的有關(guān)公式求出速度或位移．(2)由運(yùn)動(dòng)情況判斷受力情況，處理這類問題的基本思路是：已知加速度或根據(jù)運(yùn)動(dòng)規(guī)律求出加速度，再由牛頓第二定律求出合力，從而確定未知力，至于牛頓第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法則(平行四邊形定則)或正交分解法．(3)選取正方向或建立坐標(biāo)系．通常以加速度的方向?yàn)檎较蚧蛞约铀俣确较驗(yàn)槟骋蛔鴺?biāo)軸的正方向．(4)求合外力F合．(5)根據(jù)牛頓第二定律F合＝ma列方程求解，必要時(shí)還要對(duì)結(jié)果進(jìn)行討論．特別提醒：1.物體的運(yùn)動(dòng)情況是由所受的力及物體運(yùn)動(dòng)的初始狀態(tài)共同決定的.2.無論是哪種情況，加速度都是聯(lián)系力和運(yùn)動(dòng)的“橋梁”.從t＝0時(shí)刻開始，物體受到方向不變、大小呈周期性變化的水平拉力F的作用，F(xiàn)隨時(shí)間t的變化規(guī)律如圖3－2－2所示．重力加速度g取10m/s2，則物體在t＝0至t＝12s這段時(shí)間的位移大小為(

)A．18m

B．54mC．72mD．198m解析：選B.最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力Ff＝μmg＝4N，所以0～3s物體所受推力等于最大靜摩擦力，物體恰能保持靜止?fàn)顟B(tài)．在以后的過程中，物體交替做勻加速直線運(yùn)動(dòng)和勻速直線運(yùn)動(dòng)．勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程中物體的加速度題型探究講練互動(dòng)例1題型1瞬時(shí)加速度的計(jì)算

如圖3－2－3甲所示，一質(zhì)量為m的物體系于長(zhǎng)度分別為L(zhǎng)1、L2的兩根細(xì)線上，圖3－2－3L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為θ，L2水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)．求解下列問題：(1)現(xiàn)將線L2剪斷，求剪斷L2的瞬間物體的加速度．(2)若將圖甲中的細(xì)線L1換成長(zhǎng)度相同(掛m后)，質(zhì)量不計(jì)的輕彈簧，如圖乙所示，其他條件不變，求剪斷L2的瞬間物體的加速度．【思路點(diǎn)撥】彈簧彈力不能發(fā)生突變，在剪斷瞬間仍然保持原來的大小和方向；而細(xì)繩的彈力會(huì)發(fā)生突變，在剪斷瞬間會(huì)突然改變．【解析】(1)對(duì)題圖甲的情況，L2剪斷的瞬間，繩L1不可伸縮，物體的加速度只能沿垂直L1的方向，則：mgsinθ＝ma1所以a1＝gsinθ，方向?yàn)榇怪庇贚1斜向下．(2)對(duì)題圖乙的情況，設(shè)彈簧上拉力為FT1，L2線上拉力為FT2，重力為mg，物體在三力作用下保持平衡，有FT1cosθ＝mg，F(xiàn)T1sinθ＝FT2，所以FT2＝mgtanθ剪斷線的瞬間，F(xiàn)T2突然消失，物體即在FT2反方向獲得加速度．因此mgtanθ＝ma2，所以加速度a2＝gtanθ，方向在FT2反方向，即水平向右．【答案】(1)大小為gsinθ，方向垂直于L1斜向下(2)大小為gtanθ，方向水平向右變式訓(xùn)練1

(2012·佛山質(zhì)檢)“兒童蹦極”中，拴在腰間左右兩側(cè)的是彈性極好的橡皮繩．質(zhì)量為m的小明如圖3－2－4靜止懸掛時(shí)，圖3－2－4兩橡皮繩的拉力大小均恰為mg，若此時(shí)小明左側(cè)橡皮繩在腰間斷裂，則小明此時(shí)(

)A．速度為零B．加速度a＝g，沿原斷裂橡皮繩的方向斜向下C．加速度a＝g，沿未斷裂橡皮繩的方向斜向上D．加速度a＝g，方向豎直向下解析：選AB.橡皮繩斷裂時(shí)速度不能發(fā)生突變，A正確；兩橡皮繩的拉力大小均恰為mg，可知兩橡皮繩夾角為120°，小明左側(cè)橡皮繩在腰間斷裂時(shí)，彈性極好的橡皮繩的彈力不能發(fā)生突變，對(duì)小明進(jìn)行受力分析可知B正確，C、D錯(cuò)誤．例2題型2用動(dòng)力學(xué)方法分析多過程問題

航模興趣小組設(shè)計(jì)出一架遙控飛行器，其質(zhì)量m＝2kg，動(dòng)力系統(tǒng)提供的恒定升力F＝28N．試飛時(shí)，飛行器從地面由靜止開始豎直上升．設(shè)飛行器飛行時(shí)所受的阻力大小不變，g取10m/s2.(1)第一次試飛，飛行器飛行t1＝8s時(shí)到達(dá)的高度H＝64m．求飛行器所受阻力f的大?。?2)第二次試飛，飛行器飛行t2＝6s時(shí)遙控器出現(xiàn)故障，飛行器立即失去升力．求飛行器能到達(dá)的最大高度h.(3)為了使飛行器不致墜落到地面，求飛行器從開始下落到恢復(fù)升力的最長(zhǎng)時(shí)間t3.【解析】(1)第一次飛行中，設(shè)加速度為a1，圖3－2－5【答案】(1)4N

(2)42m

(3)2.1s【方法總結(jié)】任何多過程的復(fù)雜物理問題都是由很多簡(jiǎn)單的小過程構(gòu)成，有些是承上啟下，上一過程的結(jié)果是下一過程的已知，這種情況，一步一步完成即可；有些是樹枝型，告訴的只是旁支，要求的是主干(或另一旁支)，這就要求學(xué)生有系統(tǒng)的知識(shí)，找出各過程的關(guān)聯(lián)，按順序逐個(gè)分析．例3題型3動(dòng)力學(xué)中的圖象問題(滿分樣板14分)(2010·高考安徽卷)質(zhì)量為2kg的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)，一段時(shí)間后撤去F，其運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖3－2－6所示．g取10m/s2，求：圖3－2－6(1)物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)；(2)水平推力F的大??；(3)0～10s內(nèi)物體運(yùn)動(dòng)位移的大?。舅悸伏c(diǎn)撥】先根據(jù)v－t圖象求出物體的加速度，再應(yīng)用牛頓第二定律列方程即可．解題樣板【名師歸納】牛頓第二定律與v－t圖象相結(jié)合的問題，一般先由v－t圖象分析物體的加速度及其變化規(guī)律，再由牛頓第二定律列方程求解問題，或者先由牛頓第二定律分析加速度及其變化規(guī)律，再作出v－t圖象．變式訓(xùn)練2

(2011·高考新課標(biāo)全國(guó)卷)如圖3－2－7，在光滑水平面上