牛顿第二定律两类动力学问题.ppt

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,1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 【答案】 C,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,【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,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,2在中学阶段国际单位制中的基本物理量和基本单位,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，a2g Da1g，a2g,【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。 下面是某同学对该题的某种解法： 解：设L1线上拉力为FT1，L2线上拉力为FT2，重力为mg，物体在 三力作用下处于平衡。FT1cos mg，FT1sin FT2，解得 FT2mgtan 。剪断细线的瞬间，FT2突然消失，物体却在FT2 反方向获得加速度，因为mgtan ma，所以加速度agtan ， 方向在FT2反方向。你认为这个结果正确吗？请说明理由。,【解析】 这个同学的解法不正确。当L2被剪断的瞬间， L2中的张力FT2瞬间消失，而L1中的张力发生了突变，此 时沿线L1方向合力为零，垂直于L1方向物体重力的分力作 为合力产生瞬时加速度，由mgsin ma得：agsin 。 【答案】 不正确 理由见解析,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,【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( ) 【解析】 下落，ag；与蹦床作用时，先向下减小，再向 上增加，再向上减小，最后向下增大；离开后，上升时， ag。故选C。 【答案】 C,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