高考物理总复习 第3章 第2课时 牛顿第二定律 两类动力学问题课件.ppt

第2课时牛顿第二定律两类动力学问题 导学目标 1 理解牛顿第二定律的内容 表达式和适用范围 2 学会分析两类动力学问题 一 牛顿第二定律 基础导引 由牛顿第二定律可知 无论怎样小的力都可以使物体产生加速度 可是 我们用力提一个很重的箱子 却提不动它 这跟牛顿第二定律有没有矛盾 应该怎样解释这个现象 答案 没有矛盾 牛顿第二定律公式f ma中的f指的是物体所受的合力 而不是其中的某一个力 我们用力提一个放在地面上的很重的物体时 物体受到的力共有三个 手对物体向上的作用力f1 竖直向下的重力g以及向上的支持力f2 这三个力的合力f 0 故物体的加速度为零 物体保持不动 知识梳理 1 内容 物体的加速度跟所受合外力成 跟物体的质量成 加速度的方向跟 相同 2 表达式 3 适用范围 1 牛顿第二定律只适用于 参考系 相对地面静止或 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 正比 反比 合外力的方向 f ma 惯性 匀速直线 宏观 二 两类动力学问题 基础导引 以15m s的速度行驶的无轨电车 在关闭电动机后 经过10s停了下来 电车的质量是4 0 103kg 求电车所受的阻力 答案 6 0 103n 方向与电车初速度方向相反 知识梳理 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 思考 解决两类动力学问题的关键是什么 答案 1 做好受力分析 正确画出受力图 求出合力 2 作好运动过程分析 画出运动过程简图 确定各物理量间的关系 运动情况 受力情况 加速度 牛顿第二定律 三 力学单位制 基础导引 如果一个物体在力f的作用下沿着力的方向移动了一段距离s 这个力对物体做的功w fs 我们还学过 功的单位是焦耳 j 请由此导出焦耳与基本单位米 m 千克 kg 秒 s 之间的关系 答案 1j 1n 1m 又由1n 1kg 1m s2 则1j 1kg 1m s2 1m 1kg m2 s2 知识梳理 1 单位制由基本单位和导出单位共同组成 2 力学单位制中的基本单位有 时间 s 3 导出单位有 等 思考 请说出物理学中的7个基本物理量及其国际单位 答案 长度 米 质量 千克 时间 秒 电流 安培 温度 开尔文 物质的量 摩尔 发光强度 坎德拉 长度 m 质量 kg 力 n 速度 m s 加速度 m s2 考点解读 考点一牛顿第二定律的理解 典例剖析 例1如图1所示 自由下落的小球下落一段时间后 与弹簧接触 从它接触弹簧开始 到弹簧压缩到最短的过程中 小球的速度 加速度的变化情况如何 解析小球接触弹簧上端后受到两个力作用 向下的重力和向上的弹力 在接触后的前一阶段 重力大于弹力 合力向下 因为弹力f kx不断增大 所以合力不断减小 故加速度不断减小 由于加速度与速度同向 因此速度不断变大 当弹力逐步增大到与重力大小相等时 合力为零 加速度为零 速度达到最大 在接触后的后一阶段 即小球达到上述位置之后 由于惯性小球仍继续向下运动 但弹力大于重力 合力竖直向上 且逐渐变大 因而加速度逐渐变大 方向竖直向上 小球做减速运动 当速度减小到零时 达到最低点 弹簧的压缩量最大 答案见解析 方法提炼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 速度与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 进而确定速度与位移的变化 跟踪训练1如图2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 答案 a 解析 首先有两个问题应清楚 物体在a点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 a选项正确 b选项不正确 o点的弹力为0 但摩擦力不是0 所以c选项不正确 从a到o的过程加速度先减小 后增大 故d选项错误 考点解读 1 由受力情况判断物体的运动状态 处理这类问题的基本思路是 先求出几个力的合力 由牛顿第二定律 f ma 求出加速度 再由运动学的相关公式求出速度或位移 2 由物体的运动情况判断受力情况 处理这类问题的基本思路是 已知加速度或根据运动规律求出加速度 再由牛顿第二定律求出合力 从而确定未知力 至于牛顿第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法 平行四边形定则 或正交分解法 考点二两类动力学问题 答案 1 0 5 2 1 03s 例3 2015 佛山模拟 如图4所示 光滑水平面上静止放置质量m 2kg 长l 0 84m的长木板c 离板左端s 0 12m处静止放置质量ma 1kg的小物块a a与c间的动摩擦因数 0 4 在板右端静止放置质量mb 1kg的小物块b b与c间的摩擦忽略不计 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 a b均可视为质点 g 10m s2 现在木板上加一水平向右的外力f 问 1 当f 9n时 小物块a b c的加速度分别为多大 2 要使a与b碰撞之前 a的运动时间最短 则f至少应为多大 并求出最短时间 解析 1 设a和c一起向右加速 它们之间静摩擦力为f 由牛顿第二定律得 f m ma a 解得 a 3m s2 对a f maa 1 3 3n mag 4n 则a c相对静止 一起加速运动 2 a在与b碰之前运动时间最短 必须加速度最大 由牛顿第二定律得 fm mag maa1 位移 l s1 a1t 解得 t1 0 6s 方法提炼动力学问题的求解方法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 答案 1 200n向右 2 2m s2向左 3 2s 例4原地起跳时 先屈腿下蹲 然后突然蹬地 从开始蹬地到离地是加速过程 视为匀加速 加速过程中重心上升的距离为 加速距离 离地后重心继续上升 在此过程中重心上升的最大距离称为 竖直高度 某同学身高1 8m 质量80kg 在某一次运动会上 他参加跳高比赛时加速距离为0 5m 起跳后身体横着越过 背越式 2 15m高的横杆 试估算人的起跳速度v和起跳过程中地面对人的平均作用力 g取10m s2 3 建立 运动模型 解决动力学问题 答案5m s2800n 运动建模可以把跳高过程分为起跳和腾空两个阶段 把该同学看成质量集中于重心的