高考物理大一轮复习 第三章 第2讲 牛顿第二定律 两类动力学问题课件.ppt

牛顿运动定律 第三章 第2讲牛顿第二定律两类动力学问题 一 牛顿第二定律1 内容 物体的加速度跟所受 成正比 跟物体的 成反比 加速度的方向跟 的方向一致 2 表达式 f合 ma 1 式中f m a都使用国际单位制单位 2 定义了力的单位 牛顿 定义 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 合外力 质量 合外力 3 物理意义 反映了物体运动的 与合外力的关系且这种关系是瞬时对应的 4 适用范围 1 牛顿第二定律只适用于 参考系 相对于地面静止或 运动的参考系 2 牛顿第二定律只适用于 物体 相对于分子 原子 低速运动 远小于光速 的情况 加速度 惯性 匀速直线 宏观 跟踪训练 1 单选 2015年盐城模拟 建筑工人用图3 2 1所示的定滑轮装置运送建筑材料 质量为70 0kg的工人站在地面上 通过定滑轮将20 0kg的建筑材料以0 500m s2的加速度拉升 忽略绳子和定滑轮的质量及定滑轮的摩擦 则工人对地面的压力大小为 g取10m s2 a 510nb 490nc 890nd 910n 答案 b 解析 对建筑材料进行受力分析 根据牛顿第二定律有f mg ma 得绳子的拉力大小等于f 210n 然后再对人受力分析由平衡的知识得mg f fn 得fn 490n 根据牛顿第三定律可知人对地面的压力为490n b对 二 合外力 加速度和速度的关系1 三者关系如下表所示 2 速度大小的变化与加速度的关系 当a与v同向时 v 当a与v反向时 v 而加速度大小由合外力的大小决定 所以要分析v a的变化情况 必须先分析物体受到的 的变化情况 增大 减小 外力 跟踪训练 2 单选 2015年惠州模拟 如图3 2 2所示 一木块在光滑水平面上受一恒力作用而运动 前方固定一根弹簧 当木块接触弹簧后 a 将立即做变减速运动b 将立即做匀减速运动c 在一段时间内仍然做加速运动 速度继续增大d 在弹簧处于最大压缩量时 物体的加速度为零 答案 c 解析 刚接触时 弹簧弹力小于恒力 所以做加速度减小的加速运动 一段时间后 弹力刚好等于恒力 这之后开始做加速度增大的减速运动直至速度为零 三 动力学的两类基本问题1 动力学的两类基本问题 1 由受力情况判断物体的 2 由运动情况判断物体的 2 解决两类基本问题的方法 以 为桥梁 由运动学公式和 列方程求解 运动情况 受力情况 加速度 牛顿第二定律 跟踪训练 3 单选 用40n的水平力f拉一个静止在光滑水平面上 质量为20kg的物体 力f作用3s后撤去 则第5s末物体的速度和加速度的大小分别是 a v 6m s a 0b v 10m s a 2m s2c v 6m s a 2m s2d v 10m s a 0 答案 a 解析 由牛顿第二定律得 f ma a 2m s2 3s末物体速度为v at 6m s 此后f撤去 a 0 物体做匀速运动 故a正确 1 矢量性 公式f ma是矢量式 任一时刻 f与a同向 2 瞬时性 a与f对应同一时刻 即a为某时刻的加速度时 f为该时刻物体所受的合外力 3 因果性 f是产生加速度a的原因 加速度a是f作用的结果 对牛顿第二定律的理解 4 同一性 1 加速度a是相对同一个惯性系的 一般指地面 2 f ma中 f m a对应同一个物体或同一个系统 3 f ma中 各量统一使用国际单位 5 独立性 1 作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足f ma 2 物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和 3 分力和加速度在各个方向上对应的分量也满足f ma 即fx max fy may 6 相对性 牛顿第二定律相对于惯性系成立 物体的加速度必须是相对于地球静止或匀速直线运动的参考系 7 局限性 只适用于低速运动 不适用于高速运动 只适用于宏观世界 不适用于微观世界 单选 如图3 2 3所示 弹簧左端固定 右端自由伸长到o点并系住物体m 现将弹簧压缩到a点 然后释放 物体可以一直运动到b点 如果物体受到的阻力恒定 则 a 物体从a到o先加速后减速b 物体从a到o加速运动 从o到b减速运动c 物体运动到o点时所受合力为0d 物体从a到o的过程加速度逐渐减小 解析首先有两个问题应清楚 物体在a点时弹簧的弹力大于物体与地面之间的阻力 因为物体能运动 物体在o点时弹簧的弹力为0 所以在a o之间有弹力与阻力相等的位置 故物体在a o之间的运动应该是先加速后减速 选项a正确 b错误 o点的弹力为0 但摩擦力不是0 所以选项c错误 从a到o的过程加速度先减小后增大 故选项d错误 答案a 一题一得利用牛顿第二定律分析物体运动过程时应注意以下两点 1 a是联系力和运动的桥梁 根据受力条件 确定加速度 以加速度确定物体速度和位移的变化 2 速度和位移的变化与力相联系 用联系的眼光看问题 分析出力的变化 从而确定加速度的变化 进而确定速度和位移的变化 多选 2015年肇庆模拟 如图3 2 4所示 弹簧左端固定 右端自由伸长到o点并系住物体 现将弹簧压缩到a点后释放 使物体在a b之间往复振动 若此过程物体受到的摩擦力可忽略 则物体 a 在a点刚释放时加速度最大b 在a b两点加速度相同c 从o到b过程中 加速度大小逐渐增大d 从o到b过程中 加速度方向指向b点 答案 ac 解析 在a点刚释放时 弹簧的压缩量最大 弹力最大 由牛顿第二定律可知 此时的加速度最大 故a正确 物体在a点时弹簧处于压缩状态 而在b点时弹簧处于伸长状态 显然弹簧对物体的弹力方向相反 故物体在a b两点的加速度不同 选项b错误 从o到b的过程中 弹簧的伸长量越来越大 弹力方向水平向左 且越来越大 故物体的加速度方向水平向左 且越来越大 选项c正确 d错误 1 动力学两类基本问题的分析流程图 动力学的两类基本问题 2 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 进行受力分析和运动状态分析 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的方向为某一坐标轴的正方向 4 求合外力f合 特别提醒 1 独立性原理是牛顿第二定律正交分解法的基础 根据独立性原理 把物体所受的各力分解在相互垂直的方向上 在这两个方向分别依据牛顿第二定律列方程 这就是牛顿第二定律的正交分解法 2 在应用牛顿第二定律时 一般情况是将力进行分解 有时也会分解加速度 要视具体情况灵活应用 2015年浙江模拟 如图3 2 5所示 质量m 2kg的物体静止于水平地面的a处 a b间距l 20m 用大小为30n 沿水平方向的外力拉此物体 经t0 2s拉至b处 已知cos37 0 8 sin37 0 6 取g 10m s2 1 求物体与地面间的动摩擦因数 2 用大小为30n 与水平方向