高考一轮复习三维设计物理必修一(课件)：第三章第2单元牛顿第二定律及其应用.ppt

二、单位制、基本单位、导出单位 1单位制： 和 一起组成了单位制 (1)基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理 公式推导出其他物理量的单位这些被选定的物理量叫 做基本量 (2)基本单位：基本物理量的单位力学中的基本物理量有 三个，它们是 、 、 ；它们的单位是基 本单位，分别是 、 、 . (3)导出单位：由基本单位根据物理关系推导出来的其他物 理量的单位,基本单位,质量,时间,导出单位,长度,kg,s,m,2国际单位制中的基本单位,(1)有些物理单位属于基本单位，但不是国际单位，如厘 米、克、小时等 (2)有些单位属于国际单位，但不是基本单位，如米/秒 (m/s)、帕斯卡、牛(顿)等,三、两类动力学问题 牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的受力情况与运动情况联系起来 1已知受力情况求运动情况 已知物体的受力情况，根据牛顿第二定律，可以求出物 体的 ；已知物体的初始条件(初位置和初速度)， 根据运动学公式，就可以求出物体在任一时刻的速度和 位移，也就可以求解物体的运动情况,运动情况,2已知物体的运动情况求物体的受力情况 根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出 ，再根据牛顿第二定律可确定物体的 ，从而求出未知的力，或与力相关的某些物理量如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等,加速度,受力情况,四、超重和失重 1实重和视重 (1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关 (2)视重：当物体在竖直方向上有加速度时，物体对弹簧测 力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的重力此时弹 簧测力计的示数或台秤的示数即为视重,2超重、失重和完全失重的比较,大于,小于,等于零,(1)超重并不是指重力增加了，失重并不是指重力减小了， 完全失重也不能理解为物体不受重力了 (2)判断一个物体处于超重还是失重状态，主要根据加速度 沿竖直方向的分量方向进行判断，若有向上的分量，则 超重，若有向下的分量，则失重,1.如图321所示是我国长征火箭把 载人神舟飞船送上太空的情景宇 航员在火箭发射与飞船回收的过程 中均要经受超重与失重的考验，下 列说法正确的是 ( ) 图321,A火箭加速上升时，宇航员处于失重状态 B飞船加速下落时，宇航员处于失重状态 C飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力小于其重力 D火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小 于其重力,解析：只要火箭或飞船的加速度竖直向上，宇航员就处于超重状态；加速度竖直向下，宇航员就处于失重状态，故A、 B、 D错误，C正确,答案：B,2(2011德州模拟)蹦床运动有“空中芭蕾”之称，图32 2中能反映运动员从高处落到蹦床后又被弹起的过程中，加速度随时间变化的情况是 ( ) 图322,解析：运动员从高处落到蹦床前和被弹起后在空中时，因只受重力，加速度的大小和方向相同且均恒定不变，在运动员与蹦床作用过程中，加速度的大小和方向是变化的，故C正确,答案：C,3下列说法中错误的是 ( ) A在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是 力学单位制中的基本单位 B因为力的单位是牛顿，而1 N1 kgm/s2，所以牛顿是 导出单位 C各物理量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的 单位一定为国际单位 D物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也 确定了物理量间的单位关系,解析：“力”虽然是力学中的一个最基本的概念，但它的单位“牛顿”却不是力学中的基本单位力学中的基本单位是千克、米、秒，其他皆为导出单位物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量之间的单位关系已知量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位，单位制在力学计算中的意义正在于此,答案：A,4(2010上海高考)将一个物体以某一速度从地面竖直向上 抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体 ( ) A刚抛出时的速度最大 B在最高点的加速度为零 C上升时间大于下落时间 D上升时的加速度等于下落时的加速度,答案：A,5(2011龙岩质检)一质量m2.0 kg的小物块以一定的初速 度冲上一个足够长的倾角为37的固定斜面，某同学利用传感器测出了小物块冲上斜面过程中多个时刻的瞬时速度，并用计算机做出了小物块上滑过程的速度时间图线，如图323所示(取sin370.6，cos370.8，g10 m/s2)求：,图 323,(1)小物块冲上斜面过程中加速度的大小； (2)小物块与斜面间的动摩擦因数； (3)小物块向上运动的最大距离,答案：(1)8 m/s2 (2)0.25 (3)4 m,师 之 说,1牛顿第二定律的“五性”,对牛顿第二定律的理解,2瞬时加速度的问题分析 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(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复 需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的,关键一点 (1)力和加速度的瞬时对应性是高考的重点物体的运动状 态应符合物体的受力情况，当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等)时，需重新进行受力分析和运动分析 (2)细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力一般不能发生突变,如图324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，L2水平拉直，物体处于平衡状态求解下列问题： 图324,(1)现将线L2剪断，求剪断L2的瞬间物体的加速度 (2)若将图323甲中的细线L1换成长度相同(挂m后)，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求剪断L2的瞬间物体的加速度,思路点拨 弹簧弹力不能发生突变，在剪断瞬间仍然保持原来的大小和方向；而细绳的弹力会发生突变，在剪断瞬间会突然改变,解析 (1)对图甲的情况，L2剪断的瞬间，绳L1不可伸缩，物体的加速度只能沿垂直L1的方向， 则：mgsinma1 a1gsin，方向为垂直于L1斜向下 (2)对图乙的情况，设弹簧上拉力为FT1，L2线上拉力为FT2，重力为mg，物体在三力作用下保持平衡，有,FT1cosmg， FT1sinFT2， FT2mgtan 剪断线的瞬间，FT2突然消失，物体即在FT2反方向获得加速度因此mgtanma2，所以加速度a2gtan，方向在FT2反方向，即水平向右,答案 (1)大小为gsin，方向垂直于L1斜向下 (2)大小为gtan，方向水平向右,绳的弹力在瞬间会发生突变，而弹簧的弹力在瞬间不会突变因此在绳剪断前，甲、乙两图中小球的受力情况相同，但在剪断绳瞬间，小球的受力情况不再相同.,答案：B,整体法与隔离法的应用,师 之 说,1隔离法的选取原则 若连接体内各物体的加速度不相同，且需要求物体之间的作用力就需要把物体从系统中隔离出来，将内力转化为外力，分析物体的受力情况和运动情况，并分别应用牛顿第二定律列方程求解，隔离法是受力分析的基础，应重点掌握,2整体法的选取原则 若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体(当成一个质点)来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量) 3整体法、隔离法交替运用原则 若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离求内力”,思路点拨 解答本题的关键是正确地判断出当轻绳拉力最大时，物体A、B间和物体C、D间的静摩擦力哪一个达到了最大静摩擦力,答案 B,当求各部分之间的作用力时一定要用隔离法考虑解题的方便有两个原则：一是选出的隔离体方程中应包含所求的未知量；二是在独立方程的个数等于未知量的前提下，隔离体的数目应尽可能少.,学 之 用,2.如图327所示，光滑水平面上放 置质量分别为m、2m的A、B两个物 体，A、B间的最大静摩擦力为mg， 现用水平拉力F拉B，使A、B以同一 图3-2-7 加速度运动，则拉力F的最大值为 ( ) Amg B2mg C3mg D4mg,答案：C,解答动力学的两类基本问题的方法和步骤,师 之 说 1动力学两类基本问题的分析流程图,2基本方法 (1)明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果 是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程,(2)根据问题的要求和计算方法，确定研究对象进行分析，并 画出示意图图中应注明力、速度、加速度的符号和方向对每一个力都明确施力物体和受力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有 (3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物理 量的符号运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果,3应用牛顿第二定律的解题步骤 (1)明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选出被 研究的物体 (2)分析物体的受力情况和运动情况画好受力分析图，明 确物体的运动性质和运动过程 (3)选取正方向或建立坐标系通常以加速度的方向为正方 向或以加速度方向为某一坐标轴的正方向 (4)求合外力F合 (5)根据牛顿第二定律F合ma列方程求解，必要时还要对 结果进行讨论,关键一点 (1)物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共 同决定的 (2)无论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的“桥梁”,航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m2 kg，动力系统提供的恒定升力F28 N试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升设飞行器飞行时所受的阻力大小不变，g取10 m/s2. (1)第一次试飞，飞行器飞行t18 s时到达高度H64 m求飞行器所受阻力f的大小； (2)第二次试飞，飞行器飞行t26 s时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力求飞行器能达到的最大高度h； (3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3.,思路点拨 分析飞行器的受力情况，根据牛顿第二定律列方程，再利用运动学公式列出关于位移和速度的方程，联立方程即可求解,答案 (1)4 N (2)42 m (3)2.1 s,应用牛顿第二定律解答动力学问题时，首先要对物体的受力情况及运动情况进行分析，确定题目属于动力学中的哪类问题，不论是由受力情况求运动情况，还是由运动情况求受力情况，都需用牛顿第二定律列方程.,学 之 用 3研究人员乘气球进行科学考察，气球、座舱、压舱物 和科研人员的总质量为990 kg.气球在空中停留一段时间后，发现气球漏气而下降，及时堵住堵住时气球下降速度为1 m/s，且做匀加速运动，4 s内下降了12 m为使气球安全着陆，向舱外缓慢抛出一定的压舱物此后发现气球做匀减速运动，下降速度在5分钟内减少了3 m/s.若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略，重力加速度g9.89 m/s2，求抛掉的压舱物的质量,答案：101 kg,(19分)(2011无锡模拟)如图328所示，在光滑水平面AB上，水平恒力F推动质量为m1 kg的物体从A点由静止开始做匀加速直线运动，物体到达B点时撤去F，接着又冲上光滑斜面(设经过B点前后速度大小不变，最高能到达C点，用速度传感器测量物体的瞬时速度，表中记录了部分测量数据)，求： 图328,(1)恒力F的大小 (2)斜面的倾角. (3)t2.1 s时物体的速度,备课点滴,(3)设B点的速度为vB，从v0.8 m/s到B点过程中 vB0.8a1t1(2分) 从B点到v3 m/s过程vB3a2t2(2分) t1t21.8 s(2分) 解得t11.6 s t20.2 s vB4 m/s(1分) 所以，当t2 s时物体刚好达到B点 当t2.1 s时 vvBa2(t2)(2分) v3.5 m/s.(1分),答案 (1)2 N (2)30 (3)3.5 m/s,名师心语 为了考查学生的各方面能力，题目中的已知条件和数据以多种形式提供，列表提供已知数据是最近几年高考试题中出现的一种新的形式，要求同学们能从表中的数据获取有用的信息进行求解,答案：C,2.(2010福建高考)质量为2 kg的物体 静止在足够大的水平地面上，物 体与地面间的动摩擦因数为0.2， 最大静摩擦力与滑动摩擦力大小 图3210 视为相等从t0时刻开始，物体受到方向不变、大小 呈周期性变化的水平拉力F的