高考物理总复习 第三章 第一单元 第2课 牛顿第二定律 单位制课件.ppt

第一单元牛顿运动定律第2课牛顿第二定律单位制 第三章力与运动 知能要求与高考展望 1 理解牛顿第二定律 能够熟练运用牛顿第二定律 2 高考考查一般为选择题 但包含本定律的综合题却年年出现 课前自修 1 牛顿第二定律 1 牛顿第二定律的内容 物体的加速度跟物体所受的外力的合力成 跟物体的质量成 加速度的方向跟合外力的方向 2 牛顿第二定律的数学表达式 f合 ma 3 物理意义 牛顿第二定律揭示了物体的 跟它 及本身质量的关系 4 牛顿定律的适用范围 只适用于研究惯性系中运动与力的关系 不能用于非惯性系 只适用于解决 物体的低速运动问题 不能用来处理 物体的 运动问题 高速 正比 反比 相同 加速度 所受的合外力 宏观 微观 2 力学单位制在力学中 选用 三个最基本物理量的单位作为基本单位 对应的单位是 选定基本单位后 由物理公式推导出的单位叫做 基本单位和导出单位一起组成 1 基本单位 所选定的 物理量的单位 2 导出单位 根据物理 中其他物理量和基本物理量的关系 推导出的物理量的单位 3 力的国际单位是 简称 符号 n 长度 质量 时间 米 千克 秒 导出单位 单位制 基本 公式 牛顿 牛 重难突破 1 牛顿第二定律的 四 性 2 动力学两类基本问题 1 解决两类动力学基本问题应把握的关键点 应用牛顿第二定律解决两类动力学基本问题 主要应把握两点 两类分析 物体的受力分析和物体的运动过程分析 一个桥梁 物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁 2 多过程的运动问题 从中找到各个过程之间相联系的量是解题的关键 如第一过程的末速度就是下一过程的初速度 另外还可以画图找出它们之间的位移联系 3 认识国际单位制 1 国际单位制 1960年第11届国际计量大会制定了一种国际通用的 包括一切计量领域的单位制 叫做国际单位制 其法文简称为si 从根本上说 所有的物理量都是由基本物理量构成的 在力学范畴内 所有的力学量都是由长度 质量和时间这三个基本物理量组成的 因此基本物理量的单位的选定也就决定了其他导出物理量的单位 2 物理公式不仅决定了物理量之间的关系 也决定了物理量单位间的关系 推导物理量的单位要借助物理公式 依据单位是否正确可以判断物理公式是否正确 3 力的国际单位是牛顿 简称牛 符号n 牛顿 n 为导出单位 1n 的物理意义是 使质量为1kg的物体产生1m s2的加速度的作用力为1n 即1n 1kg m s2 题型探究 题型一 已知受力情况求运动情况 例1 风洞实验室中可产生水平向左 大小可调节的风力 现将一套有一小球的细直杆放入风洞实验室 小球孔径略大于细杆直径 小球与杆间的滑动摩擦因数 0 5 如图所示 保持小球所受风力f 0 5mg不变 使杆与水平方向间夹角为37 并固定 则小球从静止开始在细杆上滑下2 4m所需的时间为多少 g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 审题突破 本题是牛顿第二定律的第一种应用 其思路可由下面的概念图表示 解析 对小球作受力分析 并对这些力进行正交分解 如图所示 在y轴上 因fsin mgcos 故fn应垂直于杆向上 由平衡条件 有 fn fsin mgcos 0 得 fn 0 5mg 在x轴上 由牛顿第二定律 有 mgsin fcos ff ma 又ff fn 式联立得 a 7 5m s2 又由运动学公式s at2 得小球从静止出发在细杆上滑下距离s 2 4m所需时间为t 0 8s 答案 0 8s 方法点窍 首先要选择好研究对象 然后再进行受力分析 在受力分析时 一般按重力 弹力 摩擦力 人为施加的外力的顺序分析 在对力的处理时 若涉及三 四个力 要采用正交分解法 运用牛顿第二定律公式时 要把力的合成列在等号左边 ma列在右边 最后应用好运动学公式求出物体在任意时刻的速度 位置 或在一段时间内的位移等 特别强调要克服只注重受力分析 忽视运动状态分析的倾向 题型二 已知运动情况求受力情况 例2 如图所示 电梯与水平面夹角为30 电梯从初速度为零开始加速启动 当速度达到1m s时 一个质量为50kg的人踏上第一级 不计这一级的高度 然后跟电梯一起加速向上运动 到达电梯终点时已经过4s 电梯的终点离地面高度为10m 求这个过程中人对梯面的压力和人与梯面间的静摩擦力 g取10m s2 审题突破 本题是牛顿第二定律的第二种应用 其思路可由下面的概念图表示 解析 以人为研究对象 人运动的初速度为v0 1m s 位移为s h sin30 20m 时间为t 4s 根据运动学公式 s v0t at2 代入数据解得 a 2m s2 对人进行受力分析 人受重力mg 竖直向上的支持力fn 水平向右的静摩擦力f 摩擦力方向一定与接触面平行 为了便于研究 取水平向右为x轴正方向 竖直向上为y轴正方向 建立直角坐标系 如图a 此时只需分解加速度 其中ax acos30 ay asin30 如图b 根据牛顿第二定律有x方向 f max macos30 y方向 fn mg may masin30 由 式解得 f 87n 由 式解得 fn 550n 根据牛顿第三定律可知 人对梯面压力等于550n 方向竖直向下 而人与梯面间的静摩擦力等于87n 方向水平向右 答案 人对梯面压力等于550n 方向竖直向下 人与梯面间的静摩擦力等于87n 方向水平向右 方法点窍 根据物体的运动情况 应用运动学公式求出加速度 由于所求的两个力与加速度不在同一直线上 故可利用牛顿第二定律的独立性原理 把加速度分解在摩擦力和弹力的方向上 再在这两个方向上根据定律列式求解 这比采用合成力再应用定律求解要容易 题型三 牛顿运动定律在传送带问题中的应用 牛顿运动定律在传送带问题中的应用 是教材特别介绍的实际问题 也是高考综合题的重要考点 例3 2011 广东理综摘编 如图所示 经a b和c d为端点的两个半圆形光滑轨道固定于竖直平面内 一滑板静止在光滑水平地面上 左端紧靠b点 上表面所在平面与两半圆分别相切于b c 一物块被轻放在水平匀速运动的传送带上的e点 运动到a时刚好与传送带速度相同 物块可视为质点 质量为m e距a为s 5r 物块与传送带及滑板间的动摩擦因数均为 0 5 重力加速度取g 求物块滑到a点的速度大小 审题突破 本题考查水平传送带传送物块的物理问题 根据物块与传送带的相对运动判断摩擦力的方向是传统思维 而根据题意判断物块是一直做匀加速直线运动至a点这个临界条件是解决本题的关键 解析 设物块在传送带上被传送至a点时的速度为va 由于物块刚放上传送带e点时相对传送带的运动方向向右 故其所受传送带的摩擦力向左 使其跟随传送带向左做匀加速运动 又由题意可知 物块是一直做匀加速直线运动至a点的 根据牛顿第二定律 有 mg ma 根据运动学公式有 va2 2as 又s 5r 联立解得 va 也可用动能定理 mg 5r mva2 0解 答案 方法点窍 从上题可以总结出 物块刚放上传送带时相对传送带是后退的 摩擦力迫使它跟随传送带运动 根据牛顿第二定律可知做匀加速直线运动 故不能认为摩擦力是阻力 随堂训练 1 如图所示 光滑水平面上放质量均为m的滑块a和斜面体c 在c的斜面上又放一质量也为m的滑块b 用力f推滑块a使三者无相对运动地向前加速运动 则各物体所受的合力 a 滑块a最大b 斜面体c最大c 同样大d 不能判断谁大谁小 错解 错选d 不能根据牛顿第二定律的内涵即质量与加速度都相同时合力也相同作出正确判断 而对三个物体分别进行受力分析而错选 答案 c 2 如图所示 ad bd cd是竖直面内三根固定的光滑细杆 a b c d位于同一圆周上 a点为圆周的最高点 d点为最低点 每根杆上都套着一个小滑环 图中未画出 三个滑环分别从a b c处释放 初速度为0 用t1 t2 t3依次表示滑环到达d所用的时间 则 a t1t2 t3c t3 t1 t2d t1 t2 t3 错解 错选c 认为位移越小时间越小 不能运用牛顿第二定律第一种应用来计算研究 并发现 等时圆 的规律 答案 d 3 如图甲所示 举重运动员从发力到支撑这个过程中 杠铃先做匀加速运动后做竖直上抛运动 历时t 0 6s 被举起的高度h 0 48m 在该过程中杠铃的速度与时间的关系如图乙所示 已知运动员的质量为m 65kg 所举杠铃的质量m 120kg 求运动员发力时的作用力 保留整数 空气阻力不计 g取10m s2 错解 1 错误选择运动员做研究对象而不能正确解答问题 2 没有掌握利用v t图象确定vm及利用竖直上