牛顿第二定律的应用.pptVIP

第二节 牛顿第二定律 两类动力学问题,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 的方向相同。 2表达式：Fma。 3物理意义：反映物体运动的加速度大小、方向与所受 的关系。 4适用范围 (1)牛顿第二定律仅适用于 参考系(相对地面静止或 做匀速直线运动的参考系)。 (2)牛顿第二定律仅适用于宏观物体 运动的情况。,正比,反比,作用力,合外力,惯性,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 。,运动情况,受力情况,2有一物块放在粗糙的水平面上，在水平向右的外力F作用 下向右做直线运动，如下图甲所示，其运动的v t图象如图 乙中实线所示，则下列关于外力F的判断正确的是( ) A在01 s内外力F不断变化 B在1 s3 s内外力F恒定 C在3 s4 s内外力F不断变化 D在3 s4 s内外力F恒定,BC,【解析】 对物体受力分析如图，根据牛顿第二定律可知 FFfma；从v t图象中可知，01 s内，a恒定 13 s内a0, 34 s内，a逐渐增大。故选B、C。 【答案】 BC,2在中学阶段国际单位制中的基本物理量和基本单位,三、单位制 1单位制：由 和导出单位一起构成单位制。 (1)基本单位：人为选定的基本物理量的单位。 在力学中，选定 、时间和 三个物理量的单 位为基本单位。在物理学中共有七个基本单位。 (2)导出单位：根据物理公式中其他物理量和 的关系，推导出的物理量的单位。,基本单位,长度,质量,基本物理量,电流、热力学温度、物质的量、发光强度,3请把下列物理量与单位一一对应起来。 (1)力 Akgm2/s3 (2)压强 Bkgm/s2 (3)功 Ckgm2/s2 (4)功率 Dkg/(s2m) 【解析】 本题中几个物理量的单位都是用基本单位表示的， 更具间接性。如由Fma和a可得力的单位应是kgm/s2； 在力的单位的基础上由pF/S可得压强的单位应是 kg/(s2m)；由WFl可得功的单位应是kgm2/s2，再由 PW/t可得功率的单位是kgm2/s3。 【答案】 (1)B (2)D (3)C (4)A,1牛顿第二定律的”五性”,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。,(2010全国)如右图，轻弹簧上端与一质量为m的 木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于 水平放置的光滑木板上，并处于静止状态。现将木板沿水平 方向突然抽出，设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分 别为a1 、a2。重力加速度大小为g。则有( ) Aa10，a2g Ba1g，a2g Ca10，a2(m+M)g /M Da1g，a2g,C,1如右图所示，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。现将L2线剪断， 求剪断瞬时物体的加速度。,若L1变成弹簧呢？,【解题切点】 弹簧的弹力在木板撤去的瞬间前后没发生 变化。 【解析】 木板抽出前，由平衡条件可知弹簧被压缩产生 的弹力大小为mg。木板抽出后瞬间，弹簧弹力保持不 变，仍为mg。由平衡条件和牛顿第二定律可得 a10，a2g。答案为C。 【答案】 C 【发散思维】 弹簧形变的恢复需要时间，而绳子的恢 复，改变不需要时间。,1动力学两类基本问题的分析流程图,解答动力学的两类基本问题的方法和步骤,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。,(2010安徽理综)质量为2 kg的物体在水平推力 F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运 动的v t图象如图所示。g取10 m/s2，求： (1)物体与水平面间的动摩擦因数； (2)水平推力F的大小； (3)010 s内物体运动位移的大小。,【解题切点】 从v t中求a，根据牛顿第二定律及 FfFN、运动学公式求解。,【解析】 此题考查牛顿运动定律的应用和运动学知识。 (1)设物体做匀减速直线运动的时间为t2、初速度为v20、 末速度为v2t、加速度为a2，则,(2)设物体做匀加速直线运动的时间为t1、初速度为v10、末速 度为v1t、加速度为a1，则,【答案】 (1)0.2 (2)6 N (3)46 m,2如图所示，楼梯口一倾斜的天花板与水平面成37角，一装潢工人手持绑着刷子的木杆粉刷天花板。工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大小为F10 N，刷子的质量为m0.5 kg，刷子可视为质点。刷子与天花板间的动摩擦因数为0.5，天花板长为L4 m，取 sin 370.6，g10 N/kg，试求： (1)刷子沿天花板向上运动的加速度； (2)工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间。,【解析】 (1)以刷子为研究对象，受力分析如图所示， 设滑动摩擦力为Ff，天花板对刷子的弹力为FN，由牛顿第 二定律，得 (Fmg)sin 37Ffma FN(Fmg)cos 37，FfFN 代入数据，得a2 m/s2。,【答案】 (1)2 m/s2 (2)2 s,CD,【解析】 质量是物体所含物质的多少，是物体本身固有 的一种属性；合外力是因，而加速度是果。 【答案】 CD,2关于物体运动状态的改变，下列说法中正确的是( ) A运动物体的加速度不变，则其运动状态一定不变 B物体的位置在不断变化，则其运动状态一定在不断变化 C做直线运动的物体，其运动状态可能不变 D做曲线运动的物体，其运动状态可能不变 【解析】 物体运动状态的改变，即为速度改变，则必定有 加速度；反之亦然。 【答案】 C,3在下列物理量和单位中，说法正确的是( ) 密度 牛顿 米/秒 加速度 长度 质量 千克 时间 A属于国际单位制中基本单位的是 B属于国际单位制中基本单位的是 C属于国际单位制中单位的是 D属于国际单位制中单位的是 【答案】 C,4(2011德州模拟)蹦床运动有”空中芭蕾”之称，下列 图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( ),C,分析：1.先自由下落、最后竖直上抛，a=g。 2.接触后先加速下降mg-Kx=ma. 加速度向下。 后加速度向上减速向下Kx-mg=ma。 3.反弹a减小的向上加速向上Kx-mg=ma. ,5京沪高速公路3月7日清晨，因雨雾天气导致一辆轿车和 另一辆出现故障熄火停下来的卡车相撞。已知轿车刹车时 产生的最大阻力为重力的0.8倍，当时的能见度(观察者与能 看见的最远目标间的距离)约37 m，交通部门规定此种天气 状况下轿车的最大行车速度为60 km/h。设轿车司机的反应 时间为0.6 s，请你通过计算说明轿车有没有违反规定超速 行驶？(g取10 m/s2),【解析】 设轿车行驶的速度为v，从轿车司机看到卡车到 开始刹车，轿车行驶的距离为：x1vt1 由牛顿第二定律得：Ffkmg0.8mgma 解得轿车刹车的加速度为：a0.8g8 m/s2 从开始刹车到轿车停止运动轿车行驶的距离为： 轿车行驶的总距离为：xx1x2 若两车恰好相撞，则有：x37 m 解得：v20 m/s72 km/h60 km/h 可知当时轿车的速度至少是72 km/h，是超速行驶。 【答案】 轿车车速至少72 km/h，是超速行驶,6如右图所示，车内绳AB与绳BC拴住一小球，BC水平，车由原来的静止状态变为向右加速直线运动，小球仍处于图中所示的位置，则( ) AAB绳、BC绳拉力都变大 BAB绳拉力变大，BC绳拉力变小 CAB绳拉力变大，BC绳拉力不变 DAB绳拉力不变，BC绳拉力变大,D,7斜面上的物体受到平行于斜面向下的力F的作用，力F随时间变化的图象及物体运动的v t图象如下图所示。由图象中的信息能够求出的量或可以确定的关系是(g取10 m/s2)( ),A物体的质量m B斜面的倾角 C物体与斜面间的动摩擦因数 Dtan ,AD,F1mgsin mgcos ma1。,F2mgsin mgcos 0,m1 kg，tan cos (0.2)tan ,8(16分)如右图所示，有一长度x1 m、质量M10 kg的平板小车，静止在光滑的水平面上，在小车一端放置一质量m4 kg的小物块，物块与小车间的动摩擦因数0.25，要使物块在2 s内运动到小车的另一端，求作用在物块上的水平力F是多少？(g取10 m/s2),【解析】 由下图中的受力分析，根据牛顿第二定律有,FFfma物 FfMa车 其中FfFfmg 由分析图结合运动学公式有x1a车t2 /2 x2a 物 t2/2 x2x1x 由解得a车1 m/s2 由解得a物1.5 m/s2 所以FFfma物m(ga物)4(0.25101.5)N16 N。,传送带问题 设传送带速度V带、物体与带间动摩擦因数、物体置上传送带的初速度V0、两轮间距L,解决传送带问题的五步骤： 1.求加速度：f=N=ma 2.求加速位移：V带2-V02=2ax1. （比较x1是否大于L) 3.求加速时间：V带-V0=at1. 4.求匀直位移：x2=L-x1. 5.求匀直时间：t2=x2/V带。 运动时间：t=t1+t2. 适应于水平或倾斜放置的初速度,送带问题的两种情况：1）一直加速 2）先加速后匀速,例：如图，L=20m,正以V=4m/s匀直传动，=0.1.将物体从初速度的左端无初速度地轻轻放在带上，则经过多长时间到达右端（g=10）,解：设加速时间t1.位移x1. 匀直时间t2.位移x2.,加速度f=mg=ma a=1m/2. 匀加时间：V-0=at1. t1=4s 匀加位移：x1=(v+0)t1/2=8mL 则先加后匀直。 匀直位移x2=L-x1=12m 匀直时间：t2=x2/v=3s 则所求时间t=7s,连接体问题,整体法和隔离法的应用 几个相互关联的有力的作用的物体-纽带a。 1.知外力，整体法求a，隔离法求内力 2.知内力，隔离法求a，整体法求外力,例1.,求连接线的拉力,解：1.整体法 求a。F-(m1+m2)g=(m1+m2)a 2.隔离法求内力。以m1为对象：T-m1=m1a,变式,各面光滑和粗糙情况相同。,求1. 3对4的作用力 2. 2对3 的作用力,小球m， 各面光滑 一起向右加速运动。 求F,分析：1.Mm一起运动a同。隔离m求a 2.整体法求F.,球距底G/5,解：1.以球为对象：mgtan=ma tan=3/4 2.以Mm为对象：F=(m+m)a,临界问题 1.状态：接触但无相互作用，有绳但无拉力等情况 2.处理方法：一般先隔离再整体 3.关键词：“刚” “恰好”等,例：如图，球m=0.2Kg,倾角=530，不计摩擦。 当斜面以a=10m/s2向右匀加速运动，求绳的拉力和斜面对球 的弹力。,分析：a非常大时，球可能会飞起，即不受斜面的弹力。 1.a达到某一值a0时，球刚好不离开斜面，即N=0，此时a0为临界加速度。,aa0，N=0，变小。,a=a0，N=0，不变。,解：求N=0时临界加速度a0.如图 x：Fcos=ma0. y: Fsin=mg 则a0=3g/4 因为aa0则斜面对球的弹力为0. 设此时绳与水平方向夹角为。 x：Fcos=ma0. y: Fsin=mg 解得：F=2.83N =,分解a不分解力,例：如图景点缆车中一游客质量m，开始在空中平稳上行，由于故障，缆车以a=g/2加速度上行。正确的（ ） A.加速状态下，游客对底面的压力是平稳状态下的5/4倍 B.上问为 倍 C.加速状态游客受底面的摩擦力与平稳状态下相等 D.加速状态游客受底面的摩擦力比平稳状态下大。,分析：缆车与人一起运动，a一样。求缆车对人的作用力，以人为研究对象。,方法：一：物体受多个力不一定都与x、y轴重合，