福建省高三物理一轮复习导与练 第三章第二课时 牛顿第二定律 单位制课件 鲁科版.ppt

2012高三物理复习课件 福建 第3章第二课时牛顿第二定律单位制 1 通过复习理解牛顿第二定律及其物理意义 并灵活应用牛顿第二定律计算瞬时加速度 2 知道力学单位制的基本物理量和基本单位 能够运用公式推导出单位 了解单位制的应用 3 知道牛顿第二定律的适用范围 1 牛顿第二定律 1 内容 物体加速度与所受合外力成正比 与物体的质量成反比 加速度的方向与合外力的方向相同 2 公式 f ma 3 物理意义 反映物体运动的加速度大小 方向与所受合外力的关系 且这种关系是瞬时的 合力为零 a 0 合外力增大 a增大 合外力减小 a减小 4 适用范围 牛顿第二定律只适用于惯性参考系 相对地面静止或匀速直线运动的参考系 牛顿第二定律只适用于宏观物体 相对于分子 原子 低速运动 远小于光速 的情况 不适用于高速 接近光速 运动的微观粒子 2 单位制基本单位和导出单位一起组成了单位制 1 基本单位 基本物理量的单位 力学中的基本量有三个 它们是质量 长度 时间 它们的国际单位分别是千克 米 秒 2 导出单位 由基本量根据物理关系推导出的其他物理量的单位 3 单位制的意义 选用了统一的单位制后 可使物理运算简化 4 单位制的应用 单位制在物理计算中可以检验计算的结果是否正确 若发现等式两边的单位不一致 则说明计算有误 解析 根据对单位和计算书写方式的要求 d项正确 解析 做变速运动的物体 其合外力可以通过物体的质量与加速度的乘积计算 物体质量是物体的固有属性 不随外力和加速度的改变而改变 故 错误 正确 3 如图所示 轻弹簧下端固定在水平面上 一个小球从弹簧正上方某一高度处由静止开始自由下落 接触弹簧后把弹簧压缩到一定程度后停止下落 在小球下落的这一全过程中 下列说法中正确的是 c a 小球刚接触弹簧瞬间速度最大b 从小球接触弹簧起加速度变为竖直向上c 从小球接触弹簧到到达最低点 小球的速度先增大后减小d 从小球接触弹簧到到达最低点 小球的加速度一直减小为零解析 小球的加速度大小决定于小球受到的合外力 从接触弹簧到到达最低点 弹力从零开始逐渐增大 所以合力先减小后增大 因此加速度先减小后增大 当合力与速度同向时小球速度增大 所以当小球所受弹力和重力大小相等时速度最大 选c 对牛顿第二定律的进一步理解牛顿第二定律明确了物体的受力情况和运动情况之间的定量关系 联系物体的受力情况和运动情况的桥梁或纽带就是加速度 可从以下几个方面理解牛顿第二定律 例1 如图 1 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 求剪断瞬间物体的加速度 1 下面是某同学对该题的某种解法 解 设l1线上拉力为t1 l2线上拉力为t2 重力为mg 物体在三力作用下处于平衡状态 t1cos mg t1sin t2 解得t2 mgtan 剪断l2线的瞬间 t2突然消失 物体在t2反方向上获得加速度 因此mgtan ma 加速度a gtan 方向与t2方向相反 你认为这个结果正确吗 说明理由 2 若将图 1 中的细线l1改为长度相同 质量不计的轻弹簧 如图 2 所示 其他条件不变 求解的步骤和结果与 1 完全相同 即a gtan 你认为这个结果正确吗 请说明理由 解析 1 这个结果是错误的 当l2被剪断的瞬间 因t2突然消失 而引起l1上的张力发生突变 使物体的受力情况改变 瞬时加速度沿垂直l1斜向下方 为a gsin 2 这个结果是正确的 当l2被剪断时 t2突然消失 而弹簧还来不及形变 变化要有一个过程 不能突变 因而弹簧的弹力t1不变 它与重力的合力与t2是一对平衡力 等值反向 所以l2被剪断时的瞬时加速度为a gtan 方向与t2的方向相反 答案 见解析 此类问题应注意两种基本模型 1 钢性绳 或接触面 认为是一种不发生明显形变就能产生弹力的物体 若剪断 或脱离 后 其中弹力立即消失 不需要形变恢复时间 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不变 针对训练11 2011年甘肃省武威六中月考 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 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0b 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时速度最大解析 悬绳剪断之前 b物块只受重力和弹簧拉力 由平衡条件 mg kx 悬绳剪断瞬间 弹簧弹力仍保持不变 b所受的合力仍然为0 ab 0 a的加速度由牛顿第二定律 maa kx mg 2mg aa 2g a b错误 当aa 0时 a的加速度最大 由mg kx1可得x1 x 此时弹簧处于压缩状态 则a物体向下运动的距离h x1 x 2x d正确 答案 d 应用牛顿第二定律解题时的常用方法1 合成法根据牛顿第二定律知 物体的加速度由物体所受合外力决定 若物体只受两个力作用而产生加速度时 可直接应用平行四边形定则求合外力 合外力的方向即为加速度的方向 2 正交分解法即把一个矢量分解在两个互相垂直的坐标轴上的方法 1 正交分解法是解决动力学问题的最基本的方法 物体在受到三个或三个以上的不在同一直线上的力作用时 一般都采用正交分解法 2 牛顿第二定律的分量式 f合x max f合y may 3 为了减少矢量的分解 建立坐标系时 确定x轴正方向主要有以下两种方法 分解力而不分解加速度 此种方法一般规定加速度a的方向为x轴正方向 分解加速度而不分解力 把加速度分解在x轴和y轴上 在建立坐标系时 不管选取哪个方向为x轴正方向 所得的最后结果都是一样的 但是为了方便解题 我们应考虑尽量减少矢量的分解 即要尽量使较多的矢量在坐标轴上 例2 12分 如图所示 传送带与地面的夹角 37 从a到b长度为16m 传送带以10m s的速率逆时针转动 在传送带上端a无初速度地放一个质量为m 0 5kg的小物体 它与传送带之间的动摩擦因数为0 5 求物体从a运动到b所需时间是多少 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 思路点拨 作好对物体受力和运动过程的分析 利用正交分解法研究各方向的运动状态及满足的方程 并注意挖掘题目中的隐含条件 答案 2s 1 本题中物体的运动分几个阶段 有何不同 2 正交分解法的优点是什么 应注意什么 答案 1 分两个阶段 阶段一摩擦力方向向下 阶段二摩擦力方向向上 2 解决物体受力个数较多时转化为两个方向 状态分析比较清晰 方程书写简单明了 建坐标系时要注意尽可能多的力在坐标轴上 一般以加速度方向或垂直加速度方向为轴 针对训练21 2011年福建省师大附中模拟 在一粗糙斜面上 斜面的倾斜角为 如图 甲 所示 现用沿斜面向上的力f拉弹簧的另一端 通过传感器得到物体a运动的加速度a与f的关系图象 如图 乙 所示 已知当拉力为3f1时 物体的加速度为a1 假设物体a与斜面间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力 重力加速度为g 求 1 物体a的质量 2 物体a与斜面间的动摩擦因数 考点 正交分解法的应用 例题 能力题 如图所示 质量为m的人站在自动扶梯上 扶梯正以加速度a向上减速运动 a与水平方向的夹角为 求人受的支持力和摩擦力 解析 以人为研究对象 他站在减速上升的电梯上 受到竖直向下的重力mg和竖直向上的支持力n 还受到水平方向的静摩擦力 由于扶梯斜向下的加速度有一个水平向左的分量 故可判断静摩擦力的方向水平向左 人受力如图所示 建立如图所示的坐标系 并将加速度分解为水平加速度ax和竖直加速度ay 则 ax acos ay asin 由牛顿第二定律得 f max mg n may求得f macos n m g asin 答案 m g asin 方向竖直向上macos 方向水平向左 本题考查对牛顿第二定律的理解 属低档题 解决本题的关键是弹簧在木板抽出后的瞬间弹力不变 测控导航 1 如图所示 a b质量均为m 中间有一轻质弹簧相连 a用绳悬于o点 当突然剪断oa绳时 关于a物体的加速度 下列说法正确的是 c a 0b gc 2gd 无法确定解析 剪断绳前 绳中拉力为2mg 弹簧中的弹力为mg向下 剪断绳后 绳中拉力突然消失 而其他力不变 故物体a所受合力的大小为向下的2mg 加速度为向下的2g 故c正确 2 搬运工人沿粗糙斜面把一个物体拉上卡车 当力沿斜面向上 大小为f时 物体的加速度为a1 若保持力的方向不变 大小变为2f时 物体的加速度为a2 则 d a a1 a2b a1 a2 2a1c a2 2a1d a2 2a1 3 2010年厦门质检 如图 一辆有动力驱动的小车上有一水平放置的弹簧 其左端固定在小车上 右端与一小球相连 设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态 若忽略小球与小车间的摩擦力 则在此段时间内小车可能是 d 向右做加速运动 向右做减速运动 向左做加速运动 向左做减速运动a b c d 解析 由于小球的惯性 当小车向右加速或向左减速时 弹簧处于压缩状态 故 正确 当小车向右减速或向左加速时 弹簧处于拉伸状态 故 错 选d 4 拓展探究题 如图所示是一种汽车安全带控制装置的示意图 当汽车处于静止或匀速直线运动时 摆锤竖直悬挂 锁棒水平 棘轮可以自由转动 安全带能被拉动 当汽车突然刹车时 摆锤由于惯性绕轴摆动 使得锁棒锁定棘轮的转动 安全带不能被拉动 若摆锤从图中实线位置摆到虚线位置 汽车的可能运动方向和运动状态是 b a 向左行驶 突然刹车b 向右行驶 突然刹车c 向左行驶 匀速直线运动d 向右行驶 匀速直线运动解析 当摆锤在虚线位置时 摆锤 车具有向左的加速度 车的运动情况可能为向左加速行驶或向右减速行驶 故a错误 b正确 当车匀速运动时 无论向哪个方向 摆锤均处于竖直位置不摆动 故c d均错误 5 如图所示 斜劈形物体a的质量为m 放在水平地面上 质量为m的粗糙物块b以某一初速度沿斜劈的斜面向上运动 至速度为零后又加速返回 而斜劈始终保持静止 则物块b上 下滑动的整个过程中 以下说法不正确的是 a a 地面对斜劈a的摩擦力方向先向左后向右b 地面对斜劈a的摩擦力方向没有改变c 地面对斜劈a的支持力总小于 m m gd 物块b上 下滑动时的加速度大小不同 方向相同解析 物块b上 下滑动的整个过程中 加速度方向均沿斜面向下 但因摩擦力方向不同 故加速度大小不同 对斜面和物块组成的整体分析可知 物块加速度的水平分量向左 则系统在水平方向上受到的外力即地面对斜劈a的摩擦力方向始终向左 物块加速度的竖直分量向下 故系统处于失重状态 地面对斜面的支持力小于整体的重力 故本题正确选项为a 7 原创题 在2010年广州亚运会上 我国运动员何雯娜在蹦床比赛中取得骄人的成绩 现将弹簧床对运动员的弹力f的大小随时间t的变化规律通过传感器用计算机绘制出来 如图所示 重力