优化探究高考物理一轮复习 3.2牛顿第二定律 两类动力学问题课件.ppt

想一想 如图所示为一张在真空中拍摄的羽毛与苹果自由下落的频闪照片 请思考苹果与羽毛重力相差很大 为什么它们总在同一相同的高度呢 第2单元牛顿第二定律两类动力学问题 基础探究 牛顿第二定律 填一填 1 内容物体加速度的大小跟它受到的成正比 跟它的成反比 加速度的方向跟的方向相同 2 表达式 f 3 适用范围 1 牛顿第二定律只适用于 相对地面静止或做匀速直线运动的参考系 2 牛顿第二定律只适用于 相对于分子 原子 低速运动 远小于光速 的情况 作用力 质量 作用力 ma 惯性参考系 宏观物体 想一想 质量为1 5t的汽车行驶速度为5m s 若突然刹车 汽车停止运动时所用时间为10s 如何求解汽车刹车过程中的位移及所受的阻力 提示 位移可根据平均速度和时间来求 要求摩擦力 需先根据运动学公式求出加速度 再根据牛顿第二定律求出摩擦力 填一填 1 两类动力学问题 1 已知受力情况求物体的 2 已知运动情况求物体的 两类动力学问题 运动情况 受力情况 2 解决两类基本问题的方法以为 桥梁 由和列方程求解 具体逻辑关系如图 运动学公式 牛顿运动定律 加速度 想一想 如图为甲 乙 丙三人百米比赛冲刺时的速度大小 试比较三人冲刺速度的大小 由此看出应怎样比较物理量的大小 提示 v甲 11m s v乙 7200dm min 12m s v丙 36km h 10m s 故v乙 v甲 v丙 由此可以看出 要比较同一物理量的大小 必须统一单位 力学单位制 填一填 1 单位制由和组成 2 基本单位的单位 力学中的基本量有三个 它们分别是 它们的国际单位分别是 3 导出单位由根据物理关系推导出的其他物理量的单位 4 国际单位制中的七个基本物理量和基本单位 基本单位 导出单位 基本量 质量 时间 长度 千克 秒 米 基本量 解析 先把各量换算为国际单位 再直接代入公式计算 d项正确 答案 d 2 根据牛顿第二定律 下列叙述正确的是 a 物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比b 物体所受合力必须达到一定值时 才能使物体产生加速度c 物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比d 当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时 物体水平加速度大小与其质量成反比解析 物体加速度的大小由合力与质量的比值决定 跟其质量与速度的乘积无关 a错 物体所受合力不为零 即有加速度产生 不需要达到某一数值 b错 物体加速度大小与合力成正比 c错 在水平方向应用牛顿第二定律 当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时 物体水平加速度大小与其质量成反比 d对 答案 d 3 放在水平面上的一物体质量为45kg 现用90n的水平推力推该物体 此时物体的加速度为1 8m s2 当物体运动后 撤掉水平推力 此时该物体的加速度大小为 a 1 8m s2b 0 2m s2c 2m s2d 2 8m s2解析 有90n的水平推力时f ff ma1 得到ff 9n 撤掉水平推力后 物体所受合力等于摩擦力 因此ff ma2 得到加速度的大小为a2 0 2m s2 答案 b 4 儿童蹦极 中 栓在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳 质量为m的小明如图静止悬挂时两橡皮绳的拉力大小均恰为mg 若此时小明右侧橡皮绳在腰间断裂 则小明此时 a 加速度为零b 加速度a g 沿断裂绳的原方向斜向下c 加速度a g 沿未断裂绳的方向斜向上d 加速度a g 方向竖直向下解析 因右端弹性橡皮绳在小明腰间断裂瞬间 左侧橡皮绳的拉力还未来得及改变 故小明所受合力与断裂橡皮绳断前的拉力等大反向 由牛顿第二定律可得 a g 方向沿断裂绳原方向斜向下 b正确 答案 b 互动探究 1 力是产生加速度的原因 因此先有力 后产生加速度 这种说法正确吗 为什么 2 刚性绳和弹簧的特点是什么 它们产生的弹力能否突变 核心突破 1 五个 性质 对牛顿第二定律的理解 2 两种模型 典例1 2014年淮南模拟 在动摩擦因数 0 2的水平面上有一个质量为m 2kg的小球 小球与水平轻弹簧及与竖直方向成 45 角的不可伸长的轻绳一端相连 如图所示 此时小球处于静止平衡状态 且水平面对小球的弹力恰好为零 当剪断轻绳的瞬间 取g 10m s2 以下说法不正确的是 a 此时轻弹簧的弹力大小为20nb 小球的加速度大小为8m s2 方向向左c 若剪断弹簧 则剪断的瞬间小球的加速度大小为10m s2 方向向右d 若剪断弹簧 则剪断的瞬间小球的加速度为0 思路点拨 剪断轻绳时 弹簧的弹力不能瞬间发生变化 剪断弹簧时 绳上的拉力在瞬间发生变化 答案 c 答案 c 互动探究 1 如何判断物体的运动性质 2 求解动力学问题的基本思路是什么 核心突破 1 物体运动性质的判断方法 1 明确物体的初始运动状态 v0 2 明确物体的受力情况 f合 3 根据物体做各种性质运动的条件即可判定物体的运动情况 加速度变化情况及速度变化情况 2 两类动力学问题的解题步骤 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 研究对象可以是某个物体 也可以是几个物体构成的系统 动力学的两类基本问题分析 2 进行受力分析和运动状态分析 画好受力分析图 情景示意图 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 确定合力f合 注意f合与a同向 若物体只受两个共点力作用 常用合成法 若物体受到3个或3个以上不在同一直线上的力的作用 一般用正交分解法 典例2 如图所示 电动机带动滚轮做逆时针匀速转动 在滚轮的摩擦力作用下 将一金属板从光滑斜面底端a送往斜面上端 倾角 30 滚轮与金属板的切点b到斜面底端a的距离l 6 5m 当金属板的下端运动到切点b处时 立即提起滚轮使其与板脱离 已知板的质量m 1 103kg 滚轮边缘速度v0 4m s 滚轮对板的正压力fn 2 104n 滚轮与板间的动摩擦因数为 0 35 g取10m s2 求 1 在滚轮作用下板上升的加速度 2 金属板的底端a经多长时间到达滚轮的切点 3 金属板沿斜面上升的最大距离 思路点拨 木板的运动过程分为三段 在滚轮作用下的匀加速运动和匀速运动及脱离滚轮后的匀减速运动 根据各段的受力情况 由牛顿第二定律求得加速度 再根据运动学公式求时间和距离 自主解答 1 在滚轮作用下 木板先向上做匀加速运动 设加速度为a1 由牛顿第二定律 有 fn mgsin ma1 代入数据解得a1 2m s2 答案 1 2m s2 2 2 625s 3 8 1m 2 2012年高考上海单科 如图所示 将质量m 0 1kg的圆环套在固定的水平直杆上 环的直径略大于杆的截面直径 环与杆间动摩擦因数 0 8 对环施加一位于竖直平面内斜向上 与杆夹角 53 的拉力f 使圆环以a 4 4m s2的加速度沿杆运动 求f的大小 取sin53 0 8 cos53 0 6 g 10m s2 解析 令fsin53 mg f 1 25n 当f1 25n时 杆对环的弹力向下 由牛顿第二定律fcos fn ma fsin mg fn 解得f 9n答案 1n或9n 互动探究 1 运动图象反映了物体的运动情况 如何利用v t图象求出物体所受的力 2 解决图象问题时应注意什么问题 核心突破 1 常见的两类动力学图象问题 1 已知物体在某一过程中所受的合力 或某个力 随时间的变化图线 要求分析物体的运动情况 2 已知物体在某一过程中速度 加速度随时间的变化图线 要求分析物体的受力情况 牛顿第二定律与图象的综合问题 2 解决图象综合问题的关键 1 分清图象的类别 即分清横 纵坐标所代表的物理量 明确某物理意义 掌握物理图象所反映的物理过程 会分析临界点 2 注意图线中的一些特殊点所表示的物理意义 图线与横 纵坐标的交点 图线的转折点 两图线的交点等 3 明确能从图象中获得哪些信息 把图象与具体的题意 情境结合起来 再结合斜率 特殊点 面积等的物理意义 确定从图象中反馈出来的有用信息 这些信息往往是解题的突破口或关键点 思路点拨 1 要求空气阻力f的大小 需先利用v t图象求出加速度 并应用牛顿第二定律进行求解 2 根据反弹后球的受力情况求出反弹后的加速度 再应用匀变速直线运动规律求出上升的高度h 3 质量为2kg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10m 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 0 10s内物体运动位移的大小 传送带模型 模型构建 物体在传送带上运动的情形统称为传送带模型 因物体与传送带间的动摩擦因数 斜面倾角 传送带速度 传送方向 滑块初速度的大小和方向的不同 传送带问题往往存在多种可能 因此对传送带问题做出准确的动力学过程分析 是解决此类问题的关键