高考物理一轮复习 第三章 牛顿运动定律 3.2 牛顿第二定律 两类动力学问题课件.ppt

必考部分力学 1 7章 第三章牛顿运动定律 第2节牛顿第二定律两类动力学问题 栏目导航 1 2 3 4 抓知识点 抓重难点 课时跟踪检测 抓易错点 一 牛顿第二定律1 内容 物体加速度的大小跟它受到的作用力成 跟它的质量成 加速度的方向与 相同 2 表达式 f与a具有瞬时对应关系 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 远小于光速 的情况 正比 反比 作用力的方向 f ma 惯性参考系 宏观物体 低速运动 4 力学单位制 1 单位制 由 和 共同组成 2 基本单位 的单位 力学中的基本物理量有三个 分别是 和 它们的国际单位分别是 和 3 导出单位 由 根据物理关系推导出来的其他物理量的单位 基本单位 导出单位 基本物理量 质量 时间 长度 千克 kg 秒 s 米 m 基本物理量 加深理解1 牛顿第二定律的五个特征 判断正误 1 物体加速度的方向与所受合外力的方向一定相同 2 对静止在光滑水平面上的物体施加一水平力 当力刚开始作用瞬间 物体立即获得加速度 3 物体做加速运动 所受合外力一定不为零 4 物体所受合力变小 物体的速度不一定变小 5 千克 秒 米 库仑 安培均为国际单位制的基本单位 6 力的单位牛顿 简称牛 属于导出单位 即时突破 二 动力学两类基本问题1 动力学两类基本问题 1 已知受力情况 求物体的 情况 2 已知运动情况 求物体的 情况 2 解决两类基本问题的方法 以 为 桥梁 由运动学公式和牛顿运动定律列方程求解 具体逻辑关系如图 运动 受力 加速度 牛顿第二定律的表达式为f合 ma 它的核心是加速度与合外力的瞬时对应关系 在分析瞬时加速度时应注意两个基本模型的特点 1 轻绳 轻杆或接触面 不发生明显形变就能产生弹力的物体 剪断 或脱离 后 其弹力立即消失 不需要形变恢复时间 2 轻弹簧 轻橡皮绳 两端同时连接 或附着 有物体的弹簧或橡皮绳 特点是形变量大 其形变恢复需要较长时间 在瞬时性问题中 其弹力的大小往往可以看成保持不变 例1 答案 c 如图所示 两木块a b质量均为m 用劲度系数为k 原长为l的轻弹簧连在一起 放在倾角为 的传送带上 两木块与传送带间的动摩擦因数均为 用与传送带平行的细线拉住木块a 传送带按图示方向匀速转动 两木块处于静止状态 求 1 a b两木块之间的距离 2 剪断细线瞬间 a b两木块加速度分别为多大 例2 2 剪断细线瞬间弹簧弹力不变 对物块b由牛顿第二定律得f弹 mgsin mgcos mab解得ab 0 对于物块a有f弹 mgcos mgsin maa解得aa 2 gsin gcos 2g sin cos 抓住 两关键 遵循 四步骤 1 分析瞬时加速度的 两个关键 分析瞬时前 后的受力情况和运动状态 明确绳或线类 弹簧或橡皮条类模型的特点 2 四个步骤 第一步 分析原来物体的受力情况 第二步 分析物体在突变时的受力情况 第三步 由牛顿第二定律列方程 第四步 求出瞬时加速度 并讨论其合理性 提分秘笈 两个质量均为m的小球 用两条轻绳连接 处于平衡状态 如图所示 现突然迅速剪断轻绳oa 让小球下落 在剪断轻绳的瞬间 设小球a b的加速度分别用a1和a2表示 则 a a1 g a2 gb a1 0 a2 2gc a1 g a2 0d a1 2g a2 0解析 由于绳子张力可以突变 故剪断oa后小球a b只受重力 其加速度a1 a2 g 故选项a正确 答案 a 跟踪训练1 跟踪训练2 答案 c 应用牛顿第二定律解决动力学两类基本问题的解题步骤 1 分析题意 明确已知条件和所求量 2 选取研究对象 所选取的研究对象可以是一个物体 也可以是几个物体组成的系统 同一个题目 根据题意和解题需要也可以先后选取不同的研究对象 3 对研究对象进行受力情况和运动情况分析 受力分析时切莫多力和缺力 运动情况分析时 若过程较复杂 应分段研究 特别关注相邻过程的联系点 4 根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解 滑沙游戏中 游戏者从沙坡顶部坐滑沙车呼啸滑下 为了安全 滑沙车上通常装有刹车手柄 游客可以通过操纵刹车手柄对滑沙车施加一个与车运动方向相反的制动力f 从而控制车速 为便于研究 作如下简化 游客从顶端a点由静止滑下8s后 操纵刹车手柄使滑沙车匀速下滑至底端b点 在水平滑道上继续滑行直至停止 已知游客和滑沙车的总质量m 70kg 倾斜滑道ab长lab 128m 倾角 37 滑沙车底部与沙面间的动摩擦因数 0 5 滑沙车经过b点前后的速度大小不变 重力加速度g取10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 不计空气阻力 例3 1 求游客匀速下滑时的速度大小 2 求游客匀速下滑的时间 3 若游客的水平滑道bc段的最大滑行距离为16m 则他在此处滑行时 需对滑沙车施加多大的水平制动力 解析 1 由mgsin mgcos ma 解得游客从顶端a点由静止滑下的加速度a 2m s2 游客匀速下滑时的速度大小为v at1 16m s 答案 1 16m s 2 4s 3 210n 1 解决动力学两类基本问题应把握的关键 1 两类分析 物体的受力分析和物体的运动过程分析 2 两个桥梁 加速度是联系运动和力的桥梁 速度是各物理过程间相互联系的桥梁 2 解决动力学基本问题时对力的处理方法 1 合成法在物体受力个数较少 2个或3个 时一般采用 合成法 2 正交分解法若物体的受力个数较多 3个或3个以上 则采用 正交分解法 提分秘笈 在寒冷的冬天 路面很容易结冰 在冰雪路面上汽车一定要低速行驶 在冰雪覆盖的路面上 车辆遇紧急情况刹车时 车轮会抱死而 打滑 如图所示 假设某汽车以10m s的速度行驶至一斜坡的顶端a时 突然发现坡底前方有一行人正以2m s的速度同向匀速行驶 司机立即刹车 但因冰雪路面太滑 汽车仍沿斜坡滑下 已知斜坡高ab 3m 长ac 5m 司机刹车时行人距坡底c点距离ce 6m 从厂家的技术手册中查得该车轮胎与冰雪路面的动摩擦因数约为0 5 跟踪训练3 1 求汽车沿斜坡滑下的加速度大小 2 试分析此种情况下 行人是否有危险 答案 1 2m s2 2 行人有危险 分析见解析 光滑水平面上有一个质量是1kg的小球 小球分别与水平轻弹簧和与水平方向夹角为30 的轻线相连 如图所示 此时小球处于静止状态 且水平面对小球的弹力恰好为0 当剪断轻线的瞬间 小球的加速度大小和方向如何 此时弹簧的弹力与水平面对小球的支持力的比值是多少 例1 错后感悟 绳子的力可以突变 轻弹簧的力不可突变 多选 如图所示 a b两物块质量均为m 用一轻弹簧相连 将a用长度适当的轻绳悬挂于天花板上 系统处于静止状态 b物块恰好与水平桌面接触 此时轻弹簧的伸长量为x 重力加速度为g 现将悬绳剪断 则下列说法正确的是 a 悬绳剪断瞬间 a物块的加速度大小为2gb 悬绳剪断瞬间 a物块的加速度大小为gc 悬绳剪断后 a物块向下运动距离x时速度最大d 悬绳剪断后 a物块向下运动距离2x时速度最大 跟踪训练1 解析 剪断悬绳前 对b受力分析 b受到重力和弹簧的弹力 弹力f mg 剪断瞬间 对a分析 a的合力为f合 mg f 2mg 根据牛顿第二定律得a 2g 故a正确 b错误 弹簧开始处于伸长状态 弹力f mg kx 当向下压缩mg f kx 时 速度最大 x x 所以下降的距离为2x 故c错误 d正确 答案 ad 如图所示 a是质量为m 倾角为 的楔形木块 静置在水平桌面上 楔形木块与桌面间的动摩擦因数为 小滑块b质量为m 置于楔形木块的斜面上 小滑块与斜面的接触是光滑的 今用一水平恒力f推楔形木块 恰好能使小滑块和楔形木块以相同的加速度一起运动 试求 1 小滑块的加速度 2 楔形木块对小滑块的作用力 3 水平推力f的大小