2014高考物理第一輪復習 第三章 第2講 牛頓第二定律　兩類動力學問題課件 新人教版必修1

1、第2講　牛頓第二定律　兩類動力學問題,知識點 1 牛頓第二定律?、颉挝恢啤、?#160;1.內(nèi)容物體加速度的大小跟_______________成正比,跟___________成反比,加速度的方向跟_____________相同。2.表達式_____。,受到的作用力,物體的質(zhì)量,作用力的方向,F=ma,3.,慣性,靜止,勻速直線,宏觀,低速,4.單位制(1)單位制:由_________和_________一起組成了單位制。

2、(2)基本單位:_____________的單位。力學中選定的物理量有三個, 它們分別是_____、_____和_____,它們的國際單位分別是_________、______和______。(3)導出單位:由_____________根據(jù)物理關(guān)系推導出來的其他物理量的單位。,基本單位,導出單位,選定的物理量,質(zhì)量,時間,長度,千克(kg),秒(s),米(m),選定的物理量,知識點 2 牛頓定律的應用?、?.動力學的兩類基

3、本問題(1)已知受力情況求物體的_________;(2)已知運動情況求物體的_________。 2.解決兩類基本問題的方法以_______為“橋梁”,由___________和_____________列方程求解,具體邏輯關(guān)系如圖:,運動情況,受力情況,加速度,運動學公式,牛頓運動定律,【思考辨析】(1)物體加速度的方向與所受合外力的方向可以不同。(　　)(2)對靜止在光滑水平面上的物體施加一水平力,當力剛開始作用瞬間

4、,物體立即獲得加速度。(　　)(3)物體由于做加速運動,所以才受合外力作用。(　　)(4)物體所受合力變小,物體的速度一定變小。(　　)(5)物體所受合力大,其加速度就一定大。(　　)(6)牛頓第二定律適用于一切運動情況。(　　)(7)單位“牛頓”是基本單位。(　　),分析:物體的加速度是由合外力產(chǎn)生的,其方向與合外力的方向相同,故(1)錯;物體的加速度與合外力具有瞬時對應關(guān)系,當力作用在物體上的瞬間,物體立即獲得加速度,

5、故(2)對;物體的加速度與所受合外力具有因果關(guān)系,合外力是產(chǎn)生加速度的原因,并不是由于物體有加速度,而使物體受到了合外力,故(3)錯;物體所受的合力變小,由牛頓第二定律可知,物體的加速度變小,而物體的速度方向與加速度的方向關(guān)系不確定,無法判斷物體速度的變化,故(4)錯;物體的加速度大小跟它受到的合外力,成正比,跟它的質(zhì)量成反比,所受合力大的物體,其質(zhì)量可能也很大,產(chǎn)生的加速度不一定大,故(5)錯;牛頓第二定律只適用于慣性參考系

6、和解決宏觀物體的低速運動問題,不能用來處理微觀粒子的高速運動問題,故(6)錯;基本量的單位是基本單位,力學中的基本量只有質(zhì)量、時間和長度,力不是基本量,其單位也不是基本單位,而是導出單位,故(7)錯。,考點 1 對牛頓第二定律的理解(三年6考)　深化理解【考點解讀】牛頓第二定律的“五性”,【典例透析1】(2012·海南高考)根據(jù)牛頓第二定律,下列敘述正確的是(　　)A.物體加速度的大小跟它的質(zhì)量和速度大小的乘積成反比

7、B.物體所受合力必須達到一定值時,才能使物體產(chǎn)生加速度C.物體加速度的大小跟它所受作用力中的任一個的大小成正比D.當物體質(zhì)量改變但其所受合力的水平分力不變時,物體水平加速度大小與其質(zhì)量成反比,【解題探究】(1)物體的加速度與合力是否存在累積過程?提示:力是產(chǎn)生加速度的原因,只要合力不為零,物體就有加速度,它們之間具有瞬時對應關(guān)系,不存在累積過程。(2)物體的每一個分力是不是可以獨立產(chǎn)生加速度?提示:牛頓第二定律具有獨立性,每一

8、個分力都可以獨立產(chǎn)生各自的加速度。,【解析】選D。物體加速度的大小與物體受到的合力成正比,與物體的質(zhì)量成反比,選項A錯誤;力是產(chǎn)生加速度的原因,只要有合力,物體就有加速度,它們之間有瞬時對應關(guān)系,不存在累積效應,選項B錯誤;物體加速度的大小與它受到的合力的大小成正比,選項C錯誤;根據(jù)矢量的合成和分解得Fx=max,選項D正確。,【總結(jié)提升】力與運動的關(guān)系(1)力是產(chǎn)生加速度的原因,加速度是反映物體運動狀態(tài)變化快慢的物理量,定量地描述了

9、力與運動的關(guān)系。加速度與速度無關(guān),力產(chǎn)生加速度,所以力也與速度無關(guān),力不是維持物體運動的原因。(2)作用于物體上的每一個力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛頓第二定律,而物體的實際加速度則是每個力產(chǎn)生的加速度的矢量和,分力和分加速度在各個方向上的分量關(guān)系也遵從牛頓第二定律。,【變式訓練】(2013·揭陽模擬)如圖所示,位于光滑固定斜面上的小物塊P受到一水平向右的推力F的作用。已知小物塊P沿斜面加速下滑?，F(xiàn)保持F的方向不變,使其減小,則

10、加速度(　　)A.一定變小B.一定變大C.一定不變D.可能變小,可能變大,也可能不變,【解析】選B。受力分析如圖所示:沿斜面方向由牛頓第二定律得:mgsinθ-Fcosθ=ma。若F減小,則a增大,故B正確。,考點 2 牛頓第二定律的瞬時性(三年2考)　拓展延伸【考點解讀】牛頓第二定律瞬時性的“兩種”模型牛頓第二定律的表達式為F=ma,其核心是加速度與合外力的瞬時對應關(guān)系,二者總是同時產(chǎn)生、同時消失、同

11、時變化,具體可簡化為以下兩種模型:(1)剛性繩(或接觸面)——不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體,剪斷(或脫離)后,其彈力立即消失,不需要形變恢復時間。,(2)彈簧(或橡皮繩)——兩端同時連接(或附著)有物體的彈簧(或橡皮繩),特點是形變量大,其形變恢復需要較長時間,在瞬時性問題中,其彈力的大小往往可以看成保持不變。,【典例透析2】(2013·銀川模擬)如圖所示,A、B球的質(zhì)量相等,彈簧的質(zhì)量不計,傾角為θ的斜面光滑,系統(tǒng)靜

12、止時,彈簧與細線均平行于斜面,在細線被燒斷的瞬間,下列說法正確的是(　　),A.兩個小球的瞬時加速度均沿斜面向下,大小均為gsinθB.B球的受力情況未變,瞬時加速度為零C.A球的瞬時加速度沿斜面向下,大小為2gsinθD.彈簧有收縮的趨勢,B球的瞬時加速度向上,A球的瞬時加速度向下,瞬時加速度都不為零,【解題探究】(1)細線的拉力和彈簧的彈力是否都能發(fā)生突變?提示:細線的拉力可以發(fā)生瞬間突變,而彈簧的彈力不能發(fā)生突變。(

13、2)請畫出細線燒斷前后A、B球的受力分析圖。提示:,【解析】選B、C。細線燒斷瞬間,彈簧彈力與原來相等,B球受力平衡,aB=0,A球所受合力為mgsinθ+kx=2mgsinθ=maA,解得aA=2gsinθ,故A、D錯誤,B、C正確。,【總結(jié)提升】瞬時性問題的解題技巧(1)分析物體在某一時刻的瞬時加速度,關(guān)鍵是明確該時刻物體的受力情況或運動狀態(tài),再由牛頓第二定律求出瞬時加速度,此類問題應注意以下幾種模型:,(2)在求解瞬時性加速度

14、問題時應注意:①物體的受力情況和運動情況是時刻對應的,當外界因素發(fā)生變化時,需要重新進行受力分析和運動分析。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積累的過程,不會發(fā)生突變。,【變式訓練】如圖,天花板上用細繩吊起兩個用輕彈簧相連的質(zhì)量相同的小球,兩小球均保持靜止,當突然剪斷細繩時,上面小球A與下面小球B的加速度a1、a2分別為(　　)A.a1=g　a2=g　　　　 B.a1=g　a2=0C.a1=2g　a2=0

15、 D.a1=0　a2=g,【解析】選C。分別以A、B為研究對象,對剪斷前和剪斷時進行受力分析。剪斷前A、B靜止,A球受三個力,豎直向上的繩子的拉力F1,豎直向下的重力mg和彈簧的彈力F2。B球受兩個力,豎直向下的重力mg和豎直向上的彈簧拉力F(大小等于F2),對A球有F1-mg-F2=0,對B球有F-mg=0,解得:F1=2mg,F2=mg,剪斷時,繩子拉力瞬間消失,但由于彈簧的形變不可能瞬間恢復,所以A球受兩個力,A球受

16、豎直向下的重力mg、彈簧的彈力F2。同理B球受豎直向下的重力mg和豎直向上的彈簧的彈力F。對A球有mg+F2=ma1,對B球有F-mg=ma2,解得a1=2g(方向豎直向下),a2=0,故選項C正確。,【變式備選】(2013·濟南模擬)一輕彈簧的上端固定,下端懸掛一重物,彈簧伸長了8cm,再將重物向下拉4cm,然后放手,則在釋放重物瞬間,重物的加速度是(　　)【解析】選B。假設彈簧的勁度系數(shù)為k,第一次彈簧伸長了x1

17、=8cm,第二次彈簧伸長了x2=12cm,第一次受力平衡,則有kx1-mg=0,第二次由牛頓第二定律得:kx2-mg=ma,解得:a= ,選項B正確。,考點 3 動力學的兩類基本問題(三年3考)　解題技巧【考點解讀】動力學的兩類基本問題的解題步驟(1)選取研究對象。根據(jù)問題的需要和解題的方便,選出被研究的物體,可以是一個物體,也可以是幾個物體組成的整體。(2)分析研究對象的受力情況和運動情況。注意畫好受力分析圖,明確物

18、體的運動過程和運動性質(zhì)。,(3)選取正方向或建立坐標系。通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標軸的正方向。(4)求合外力F。(5)根據(jù)牛頓第二定律和運動學公式列方程求解,必要時還要對結(jié)果進行討論。,【典例透析3】(2013·廈門模擬)如圖所示,木塊的質(zhì)量m=2kg,與地面間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,木塊在拉力F=10N作用下,在水平地面上從靜止開始向右運動,運動5.2m后撤去外力F。已知力F與水平方向的

19、夾角θ=37°(sin37°=0.6,cos37°=0.8,g取10m/s2)。求:(1)撤去外力前,木塊受到的摩擦力大小;(2)剛撤去外力時,木塊運動的速度;(3)撤去外力后,木塊還能滑行的距離為多少?,【解題探究】(1)木塊在撤去外力前后分別做何種運動?提示:①撤力前:木塊做初速度為零的勻加速直線運動;②撤力后:木塊做勻減速直線運動。(2)請畫出撤去外力前后木塊的受力分析圖。提示:,【解析

20、】(1)木塊受力如圖所示:由牛頓第二定律得:豎直方向:N+Fsin37°-mg=0f=μN解得:f=2.8N(2)由牛頓第二定律得:水平方向:Fcos37°-f=ma1解得:a1=2.6m/s2由運動學公式得:vt2=2a1s1解得:vt=5.2m/s,(3)撤去外力后,木塊受力如圖所示:由牛頓第二定律得:μmg=ma2解得:a2=2m/s2由運動學公式得:vt2=2a2s2解得:s2=6.

21、76m答案:(1)2.8N　(2)5.2m/s　(3)6.76m,【總結(jié)提升】解答動力學兩類問題的基本程序(1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點,如果是比較復雜的問題,應該明確整個物理現(xiàn)象是由哪幾個物理過程組成的,找出相鄰過程的聯(lián)系點,再分別研究每一個物理過程。(2)根據(jù)問題的要求和計算方法,確定研究對象,進行分析,并畫出示意圖,圖中應注明力、速度、加速度的符號和方向,對每一個力都明確施力物體和受力物體,以免分析力時有所遺

22、漏或無中生有。,(3)應用牛頓運動定律和運動學公式求解,通常先用表示物理量的符號運算,解出所求物理量的表達式,然后將已知物理量的數(shù)值及單位代入,通過運算求結(jié)果。,【變式訓練】(2013·德州模擬)質(zhì)量m=10kg的物體,在F=40N的水平向左的力的作用下,沿水平桌面從靜止開始運動。物體運動時受到的滑動摩擦力f=30N。在開始運動后的第5s末撤去水平力F,求物體從開始運動到最后停止總共發(fā)生的位移。(保留三位有效數(shù)字),【解析】加

23、速過程由牛頓第二定律得:F-f=ma1解得:a1=1m/s25s末的速度:vt=a1t=5m/s5s內(nèi)的位移:s1= a1t2=12.5m減速過程由牛頓第二定律得:f=ma2解得:a2=3m/s2減速位移:s2= =4.2m總位移:s=s1+s2=16.7m答案:16.7m,【典例透析】如圖所示,一個質(zhì)量為m=0.2kg的小球用細繩吊在傾角為θ=53°的光滑斜面上,當斜面靜止時,繩與斜面平行。當斜

24、面以10m/s2的加速度向右做加速運動時,求繩子的拉力及斜面對小球的彈力大小。,【備選例題】,【規(guī)范解答】小球剛要離開斜面時,受力如圖所示:由牛頓第二定律得：解得：a0＝ ＝7.5 m/s2因為a＝10 m/s2>7.5 m/s2，所以小球離開斜面向右做加速運動，則FN＝0答案：2.83 N 0,相對運動中的動力學問題【典例】(14分)水平傳送帶被廣泛地應用于機場和火車站,如圖所示為一水平傳送帶裝置示意

25、圖。緊繃的傳送帶AB①始終保持恒定的速率v=1m/s運行。一質(zhì)量為m=4kg的行李②無初速度地放在A處,傳送帶對行李的滑動摩擦力使行李③開始做勻加速直線運動,隨后行李又以與傳送帶相等的速率做勻速直線運動。設行李與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ=0.1,A、B間的距離L=2m,g取10m/s2。,(1)求行李剛開始運動時所受④滑動摩擦力的大小與加速度的大小;(2)求行李做⑤勻加速直線運動的時間;(3)如果提高傳送帶的運行速率,行李就能被較快

26、地傳送到B處,求行李從A處傳送到B處的⑥最短時間和傳送帶對應的最小運行速率。,【審題——抓住信息，快速推斷】,【答題——規(guī)范解題，步步得分】(1)行李剛開始運動時,受力如圖所示,滑動摩擦力:f=μmg=4N (2分)由牛頓第二定律得:f=ma　 (2分)解得:a=1m/s2 (1分)(2)行李達到與傳送帶相同速率后不再加速,則:v=at　 (2分)解得

27、t= =1s (1分),(3)行李始終勻加速運行時間最短,且加速度仍為a=1m/s2,當行李到達右端時,有:vmin2=2aL　 (2分)解得:vmin= =2m/s (1分)故傳送帶的最小運行速率為2m/s (1分)行李運行的最短時間:tmin= =2s

28、 (2分)答案:(1)4N　1m/s2　(2)1s　(3)2s　2m/s,【雙基題組】1.（2013·樂山模擬）如圖所示，不計繩的質(zhì)量及繩與滑輪的摩擦，物體A的質(zhì)量為M，水平面光滑，當在繩端B施以F=50 N的豎直向下的拉力作用時，物體A的加速度為a1。當在B端掛一質(zhì)量為m=5 kg的物體時,物體A的加速度為a2,則a1與a2的關(guān)系是(g取10 m/s2)（ ）A.a1=a2 B.a1＜

29、a2C.a1＞a2 D.無法判斷,【解析】選C。當在繩B端施力F時，對A由牛頓第二定律得F=Ma1，解得a1= ，當在繩B端掛質(zhì)量為m的物體時，對整體由牛頓第二定律得mg=(M+m)a2，解得a2= ,故a1>a2，C正確。,2.(2013·蕪湖模擬)如圖所示,光滑水平面上,A、B兩物體用輕彈簧連接在一起,A、B的質(zhì)量分別為m1、m2,在拉力F作用下,A、B共同做勻加速直線運動,加速度

30、大小為a,某時刻突然撤去拉力F,此瞬時A和B的加速度大小為a1和a2,則(　　),【解析】選D。撤去拉力F前,設彈簧的勁度系數(shù)為k、形變量為x,對A由牛頓第二定律得kx=m1a;撤去拉力F后,彈簧的形變量保持不變,對A由牛頓第二定律得kx=m1a1,對B由牛頓第二定律得kx=m2a2,解得a1=a、a2= 故選項D正確。,3.(2013·山師附中模擬)如圖所示,質(zhì)量m=2kg的物體靜止于水平地面的A處,A、B間

31、距L=20m。用大小為30N,沿水平方向的外力拉此物體,經(jīng)t0=2s拉至B處。(取g=10m/s2)(1)求物體與地面間的動摩擦因數(shù)μ;(2)該外力作用一段時間后撤去,使物體從A處由靜止開始運動并能到達B處,求該力作用的最短時間t。,【解析】(1)物體做勻加速直線運動，則：L= at02解得:a=10 m/s2由牛頓第二定律得：F-μmg=ma解得：μ=0.5(2)力F作用時，a1=a,撤去F時，加速度a2=μg

32、，則有：L= a1t12+ a2t22v=a1t1=a2t2聯(lián)立以上各式，解得：答案:(1)0.5 (2),【高考題組】4.(2012·安徽高考)如圖所示,放在固定斜面上的物塊以加速度a沿斜面勻加速下滑,若在物塊上再施加一個豎直向下的恒力F,則(　　)A.物塊可能勻速下滑B.物塊仍以加速度a勻加速下滑C.物塊將以大于a的加速度勻加速下滑D.物塊將以小于a的加速度勻加速下滑,【解析】選C。根據(jù)物塊

33、的運動情況可知,加恒力F前、后,物塊的受力情況分別如圖甲、乙所示:則由牛頓第二定律得:施力前:mgsinθ-μmgcosθ=ma,施力后:(F+mg)sinθ-μ(F+mg)cosθ=ma′,兩式相除得: >1,所以a′>a,故只有選項C正確。,5.(2011·北京高考)“蹦極”就是跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關(guān)節(jié)處,從幾十米高處跳下的一種極限運動。某人做蹦極運動,所受繩子

34、拉力F的大小隨時間t變化的情況如圖所示,將蹦極過程近似為在豎直方向的運動,重力加速度為g。據(jù)圖可知,此人在蹦極過程中最大加速度約為(　　)A.g B.2g C.3g D.4g,【解析】選B。從題圖中可以看出,最后繩子拉力穩(wěn)定不變,表明人已經(jīng)靜止不動,此時繩子的拉力等于重力,所以mg=0.6F0,根據(jù)牛頓第二定律,最大加速度

35、故B正確。,6.(2010·上海高考)將一個物體以某一速度從地面豎直向上拋出,設物體在運動過程中所受空氣阻力大小不變,則物體(　　)A.剛拋出時的速度最大B.在最高點的加速度為零C.上升時間大于下落時間D.上升時的加速度等于下落時的加速度,【解析】選A。物體上升時受豎直向下的重力和阻力作用,而下降時受豎直向下的重力和豎直向上的阻力作用,由牛頓第二定律可得物體上升時加速度大,由于物體上升和下降時的位移大小相等,由位移公