【優(yōu)化方案】高三物理一輪復習 第3章第二節(jié)《牛頓第二定律　兩類動力學問題》課件

第二節(jié)牛頓第二定律兩類動力學問題

課堂互動講練經(jīng)典題型探究第二節(jié)牛頓第二定律兩類動力學問題基礎知識梳理知能優(yōu)化演練一、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．表達式：F＝ma3．適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對于地面_____或_____________的參考系．(2)牛頓第二定律只適用于_____物體(相對于分子、原子等)、_____運動(遠小于光速)的情況．基礎知識梳理正比反比相同靜止勻速直線運動宏觀低速提示：不對．物體的質(zhì)量與受力、運動情況無關．二、兩類動力學問題1．已知物體的受力情況，求物體的_________．2．已知物體的運動情況，求物體的_________．特別提示：利用牛頓第二定律解決動力學問題的關鍵是利用加速度的“橋梁”作用，將運動學規(guī)律和牛頓第二定律相結合，尋找加速度和未知量的關鍵，是解決這類問題的思考方向．運動情況受力情況三、力學單位制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，其中力學有三個，它們是_____、_____、_____，它們的單位分別是___、___、_____．3．導出單位：由基本量根據(jù)_________推導出來的其他物理量的單位．4．國際單位制中的基本物理量和基本單位基本導出長度質(zhì)量時間米千克秒物理關系物理量名稱物理量符號單位名稱單位符號長度l米m質(zhì)量m千克kg時間t秒s電流I安[培]A熱力學溫度T開[爾文]K物質(zhì)的量n摩[爾]mol發(fā)光強度I坎[德拉]cd一、對牛頓第二定律的理解1．牛頓第二定律的“五性”課堂互動講練2.關于瞬時加速速度的兩類模模型分析物體在某某一時刻的瞬瞬時加速度，，關鍵是分析析該時刻物體體的受力情況況及運動狀態(tài)態(tài)，再由牛頓頓第二定律求求出瞬時加速速度．此類問問題應注意兩兩種基本模型型的建立．(1)剛性繩(或接觸面)：一種不發(fā)生生明顯形變就就能產(chǎn)生彈力力的物體，剪剪斷(或脫離)后，彈力立即即改變或消失失，不需要形形變恢復時間間，一般題目目中所給的細細線、輕桿和和接觸面在不不加特殊說明明時，均可按按此模型處理理．(2)彈簧(或橡皮皮繩)：此種種物體體的特特點是是形變變量大大，形形變恢恢復需需要較較長時時間，，在瞬瞬時問問題中中，其其彈力力的大大小往往往可可以看看成是是不變變的．．特別提提醒：：(1)力和加加速度度的瞬瞬時對對應性性是高高考的的重點點．物物體的的受力力情況況應符符合物物體的的運動動狀態(tài)態(tài)，當當外界界因素素發(fā)生生變化化(如撤力力、變變力、、斷繩繩等)時，需需重新新進行行運動動分析析和受受力分分析，，切忌忌想當當然??！(2)細繩彈彈力可可以發(fā)發(fā)生突突變而而彈簧簧彈力力不能能發(fā)生生突變變．即時應應用(即時突突破，，小試試牛刀刀)1.如圖3－2－1所示，，物體體A、B質(zhì)量均均為m，中間間有一一輕質(zhì)質(zhì)彈簧簧相連連，A用繩懸懸于O點，當當突然然剪斷斷OA繩時，，關于于A物體的的加速速度，，下列列說法法正確確的是是()圖3－2－1A．0B．gC．2gD．無法法確定定解析：：選C.剪斷繩繩前，，繩中中拉力力為2mg，彈簧簧中的的彈力力為mg向下，，剪斷斷繩后后，繩繩中拉拉力突突然消消失，，而其其他力力不變變，故故物體體A所受合合力的的大小小為向向下的的2mg，加速速度為為向下下的2g，故C正確．．二、解解答動動力學學的兩兩類基基本問問題的的方法法和步步驟1．動力力學兩兩類基基本問問題的的分析析流程程圖2．基基本本方方法法(1)明確確題題目目中中給給出出的的物物理理現(xiàn)現(xiàn)象象和和物物理理過過程程的的特特點點，，如如果果是是比比較較復復雜雜的的問問題題，，應應該該明明確確整整個個物物理理現(xiàn)現(xiàn)象象是是由由哪哪幾幾個個物物理理過過程程組組成成的的，，找找出出相相鄰鄰過過程程的的聯(lián)聯(lián)系系點點，，再再分分別別研研究究每每一一個個物物理理過過程程．．(2)根據(jù)據(jù)問問題題的的要要求求和和計計算算方方法法，，確確定定研研究究對對象象進進行行分分析析，，并并畫畫出出示示意意圖圖．．圖圖中中應應注注明明力力、、速速度度、、加加速速度度的的符符號號和和方方向向．．對對每每一一個個力力都都明明確確施施力力物物體體和和受受力力物物體體，，以以免免分分析析力力時時有有所所遺遺漏漏或或無無中中生生有有．．(3)應用用牛牛頓頓運運動動定定律律和和運運動動學學公公式式求求解解，，通通常常先先用用表表示示物物理理量量的的符符號號運運算算，，解解出出所所求求物物理理量量的的表表達達式式，，然然后后將將已已知知物物理理量量的的數(shù)數(shù)值值及及單單位位代代入入，，通通過過運運算算求求結結果果．．3．應應用用牛牛頓頓第第二二定定律律的的解解題題步步驟驟(1)明確確研研究究對對象象．．根根據(jù)據(jù)問問題題的的需需要要和和解解題題的的方方便便，，選選出出被被研研究究的的物物體體．．(2)分析析物物體體的的受受力力情情況況和和運運動動情情況況．．畫畫好好受受力力分分析析圖圖，，明明確確物物體體的的運運動動性性質(zhì)質(zhì)和和運運動動過過程程．．(3)選取取正正方方向向或或建建立立坐坐標標系系．．通通常常以以加加速速度度的的方方向向為為正正方方向向或或以以加加速速度度方方向向為為某某一一坐坐標標軸軸的的正正方方向向．．(4)求合外力力F合．(5)根據(jù)牛頓頓第二定定律F合＝ma列方程求求解，必必要時還還要對結結果進行行討論．．特別提醒醒：(1)物體的運運動情況況是由所所受的力力及物體體運動的的初始狀狀態(tài)共同同決定的的．(2)無論是哪哪種情況況，加速速度都是是聯(lián)系力力和運動動的“橋橋梁”．．即時應用用(即時突破破，小試試牛刀)2.如圖3－2－2所示，在在光滑水水平面上上有一輛輛小車A，其質(zhì)量量為mA＝2.0kg，小車上上放一個個物體B，其質(zhì)量量為mB＝1.0kg.如圖甲所所示，給給B一個水平平推力F，當F增大到稍稍大于3.0N時，A、B開始相對對滑動．．如果撤撤去F，對A施加一水水平推力力F′，如圖乙乙所示．．要使A、B不相對滑滑動，求求F′的最大值值Fm.圖3－2－2解析：根據(jù)圖甲甲所示，，設A、B間的靜摩摩擦力達達到最大大值Ff時，系統(tǒng)統(tǒng)的加速速度為a.根據(jù)牛頓頓第二定定律對A、B整體有F＝(mA＋mB)a，對A有Ff＝mAa，代入數(shù)數(shù)據(jù)解得得Ff＝2.0N．根據(jù)圖圖乙所示示，A、B剛開始滑滑動時系系統(tǒng)的加加速度為為a′，根據(jù)牛牛頓第二二定律有有Ff＝mBa′，F(xiàn)m＝(mA＋mB)a′，代入數(shù)據(jù)據(jù)解得Fm＝6.0N.答案：6.0N如圖3－2－3甲所示，，一質(zhì)量量為m的物體系系于長度度分別為為L1、L2的兩根細細線上，，L1的一端懸懸掛在天天花板上上，與豎豎直方向向夾角為為θ，L2水平拉直直，物體體處于平平衡狀態(tài)態(tài)．求解解下列問問題：經(jīng)典題型探究題型一瞬時加速度的計算例1圖3－2－3(1)現(xiàn)將線線L2剪斷，，求剪剪斷L2的瞬間間物體體的加加速度度．(2)若將圖圖甲中中的細細線L1換成長長度相相同(掛m后)，質(zhì)量量不計計的輕輕彈簧簧，如如圖乙乙所示示，其其他條條件不不變，，求剪剪斷L2的瞬間間物體體的加加速度度．【思路點點撥】彈簧彈彈力不不能發(fā)發(fā)生突突變，，在剪剪斷瞬瞬間仍仍然保保持原原來的的大小小和方方向；；而細細繩的的彈力力會發(fā)發(fā)生突突變，，在剪剪斷瞬瞬間會會突然然改變變．【解析】(1)對圖甲甲的情情況，，L2剪斷的的瞬間間，繩繩L1不可伸伸縮，，物體體的加加速度度只能能沿垂垂直L1的方向向，則：mgsinθ＝ma1∴a1＝gsinθ，方向向為垂垂直于于L1斜向下下．(2)對圖乙乙的情情況，，設彈彈簧上上拉力力為FT1，L2線上拉力為為FT2，重力為mg，物體在三三力作用下下保持平衡衡，有FT1cosθ＝mg，F(xiàn)T1sinθ＝FT2，∴FT2＝mgtanθ剪斷線的瞬瞬間，F(xiàn)T2突然消失，，物體即在在FT2反方向獲得得加速度．．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)大小為gsinθ，方向垂直直于L1斜向下(2)大小為gtanθ，方向水平平向右變式訓練(2010年高考大綱綱全國卷Ⅰ)如圖3－2－4，輕彈簧上上端與一質(zhì)質(zhì)量為m的木塊1相連，下端端與另一質(zhì)質(zhì)量為M的木塊2相連，整個個系統(tǒng)置于于水平放置置的光滑木木板上，并并處于靜止止狀態(tài)．現(xiàn)現(xiàn)將木板沿沿水平方向向突然抽出出，設抽出出后的瞬間間，木塊1、2的加速度大大小分別為為a1、a2.重力加速度度大小為g.則有()圖3－2－4如圖3－2－5所示，質(zhì)量量為m的人站在自自動扶梯上上，扶梯正正以加速度度a向上減速運運動，a與水平方向向的夾角為為θ.求人所受到到的支持力力和摩擦力力．題型二正交分解法的應用例2圖3－2－5【解析】法一：以人人為研究對對象，他站站在減速上上升的電梯梯上，受到到豎直向下下的重力mg和豎直向上上的支持力力FN，還受到水水平方向的的靜摩擦力力F靜，由于物體體斜向下的的加速度有有一個水平平向左的分分量，故可可判斷靜摩摩擦力的方方向水平向向左，人受受力如圖3－2－6甲所示，建建立如圖所所示的坐標標系，并將將加速度分分解為水平平方向加速速度ax和豎直方向向加速度ay，如圖3－2－6乙所示，則則ax＝acosθ，ay＝asinθ.圖3－2－6由牛牛頓頓第第二二定定律律得得F靜＝max，mg－FN＝may，解得得F靜＝macosθ，F(xiàn)N＝m(g－asinθ)．法二二：：以以人人為為研研究究對對象象，，受受力力分分析析如如圖圖3－2－7所示示．．因因摩摩擦擦力力F為待待求求，，且且必必沿沿水水平平方方向向，，設設為為水水平平向向右右．．建建立立如如圖圖所所示示坐坐標標系系，，并并規(guī)規(guī)定定正正方方向向．．圖3－2－7根據(jù)據(jù)牛牛頓頓第第二二定定律律得得x方向：mgsinθ－FNsinθ－Fcosθ＝ma①y方向：mgcosθ＋Fsinθ－FNcosθ＝0②由①②兩式可可解得FN＝m(g－asinθ)，F(xiàn)＝－macosθ.F為負值，說明明摩擦力的實實際方向與假假設方向相反反，為水平向向左．【答案】見解析【方法技巧】(1)對受多個力作作用的物體應應用牛頓