高考物理总复习 第2讲 两类动力学问题课件 新人教版必修1.ppt

正比 反比 作用力的方向 f ma 加速度 惯性 匀速直线 宏观 运动情况 受力情况 加速度 牛顿第二定律 基本单位 长度 质量 基本物理量 2 在中学阶段国际单位制中的基本物理量和基本单位 m kg s 思考2在计算时 各物理量单位应如何计算 提示 在计算的时候 如果所有的已知量都用同一种单位制中的单位来表示 那么 只要正确地应用物理公式 计算的结果就总是用这个单位制中的单位来表示 而在计算过程中不必所有的物理量都带单位 2 瞬时性加速度与力有瞬时的对应关系 f合 ma中的a为任一瞬时f产生的加速度 对同一物体 力一旦发生改变 对应的加速度也同时改变 由于力可以突变 所以加速度也可以突变 应注意力的瞬间效果是加速度而不是速度 3 独立性当物体同时受到几个力作用 每个力都使物体在该力方向产生一个加速度 如同其它力不存在一样 物体的实际加速度是几个加速度的矢量和 4 同一性 加速度a相对于同一惯性系 一般指地面 f ma中 f m a对应同一物体或同一系统 f ma中 各量统一使用国际单位制单位 a 物体从a到b速度越来越大 从b到c速度越来越小b 物体从a到b速度越来越小 从b到c加速度不变c 物体从a到b先加速后减速 从b到c一直减速运动d 物体在b点受合外力为零 思路启迪 1 速度增大或减小是由加速度与速度的方向关系决定的 2 加速度增大或减小是由物体m所受的合外力的变化决定的 解析 设弹簧的压缩量为x 由牛顿第二定律可知 kx mg ma 随x的变小 物体的加速度逐渐变小 但开始阶段 a v同向 物体速度增大 当kx mg时 a 0 此时弹簧处于压缩状态 物体还未到达b点 之后a反向增大 物体向右减速 直到c点 物体至b点时 仍有合外力 mg 故只有c正确 a b d均错误 答案 c 1 分析物体运动时 要养成科学分析的习惯 即将这一过程划分为几个不同的过程 中间是否存在转折点 找到了转折点就可以知道物体的前后过程是怎样运动的了 2 这一类动态分析的题是难点 又是重点 要在分析受力上下功夫 同时要特别注意转折点上物体的速度方向 因为它是下一阶段的初始条件 3 弹簧这种能使物体受力连续变化的模型 在物理问题中经常遇到 因此要重点掌握 2012 黄冈模拟 一皮带传送装置如右图所示 皮带的速度v足够大 轻弹簧一端固定 另一端连接一个质量为m的滑块 已知滑块与皮带之间存在摩擦 当滑块放在皮带上时 弹簧的轴线恰好水平 若滑块放到皮带的瞬间 滑块的速度为零 且弹簧正好处于自由长度 则当弹簧从自由长度第一次达到最长这一过程中 物体的速度和加速度变化的情况是 a 速度增大 加速度增大b 速度增大 加速度减小c 速度先增大后减小 加速度先增大后减小d 速度先增大后减小 加速度先减小后增大 解析 滑块在水平方向受向左的滑动摩擦力ff和弹簧向右的拉力kx 合力f合 ff kx ma 而x逐渐增大 所以加速度a先减小后反向增大 速度先增大后减小 答案 d 正交分解法 中建立坐标系的一般规则是 让尽可能多的矢量落在坐标轴上 使分解的矢量尽可能少 2 已知受力 运动 情况求运动 受力 情况类问题的分析 求解流程 解题样板 利用牛顿定律解题时 基本思路是相同的 即先确定研究对象 再对其进行受力分析 最后列方程求解 解法一 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fn 还受到水平方向的静摩擦力ff 由于物体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 人受力如下图 左 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 如下图 右 所示 解法二 以人为研究对象 受力分析如图所示 请分解力而不分解加速度重新解此题 因摩擦力ff为待求 且必沿水平方向 设为水平向右 建立图示坐标系 并规定正方向 根据牛顿第二定律得x方向 ma 3分 y方向 0 3分 由 两式解得fn m g asin 2分 ff macos 2分 ff为负值 说明摩擦力的实际方向与假设方向相反 为水平向左 答案 解法一 acos asin mg fn解法二 mgsin fnsin ffcos mgcos ffsin fncos 通过本例我们可以得到三点启示 1 第二种解法中 分解力而不分解加速度 同时沿斜面方向应用牛顿第二定律 而垂直斜面方向人是处于平衡状态的 故应用平衡条件 合力为零 这是惯用的思维方法 但本例我们通过分析可知 人受的力都沿正交方向 解法二中分解力就不如解法一中分解加速度简捷 希望总结规律 灵活运用 2 解法二中 在不知摩擦力方向的情况下 先假定它沿某一方向 设定正方向后 通过计算来确定其方向 在预先很难判定某力的方向时 注 其它力方向已知 这种思维方法也是经常采用的 3 解法一中 应用了力的独立作用原理 即 哪个方向上的力就产生哪个方向上的加速度 只改变该方向上的运动状态 基于这种思维方法 我们先判断出了摩擦力的方向 然后在水平和竖直两个方向上分别应用牛顿第二定律 这种在正交方向上分析受力和运动情况的方法 是我们应多加运用 熟练掌握的重要方法 2013 合肥期中 航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器 其质量m 2kg 动力系统提供的恒定升力f 28n 试飞时 飞行器从地面由静止开始竖直上升 设飞行器飞行时所受的阻力大小不变 g取10m s2 1 第一次试飞 飞行器飞行t1 8s时到达高度h 64m 求飞行器所受阻力ff的大小 2 第二次试飞 飞行器飞行t2 6s时遥控器出现故障 飞行器立即失去升力 求飞行器能达到的最大高度h 对应学生用书p48 物理建模 动力学中的两种模型1 物体所受的外力f与其所产生的加速度a具有瞬时对应关系 二者总是同时产生 同时消失 同时变化 具体可简化为以下两种模型 1 钢性绳 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 弹簧 或橡皮绳 特点是形变量大 两端同时连接 或附着 有物体的弹簧 或橡皮绳 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不变 2 与轻弹簧相关的瞬时性问题常见情景图例 请自主思考物体的瞬时加速度 解决本题的关键在于分清什么力发生了突变 本题中木板抽出的瞬间 弹簧的弹力没有发生突变 所以木块1的受力不变 但是木块2受到的支持力突然消失 从而产生加速度 a a1 0 a2 2g a2 0 a2 2gb a1 0 a2 2g a1 g a 2 2gc a1 g a2 g a2 0 a2 2gd a1 g a2 g a1 g a2 g 解析 撤去支托物前 a1受重力和杆的弹力而平衡 a2受重力 杆向下的弹力和支托物的弹力而平衡 撤去支托物的瞬间 支托物和杆的弹力消失 a1 a2只受重力 加速度等于g 撤去支托物前 b1受重力和弹簧的弹力而平衡 b2受重力 弹簧向下的弹力n1和支托物的弹力n2而平衡 其中n1 2mg n2 4mg 撤去支托物的瞬间 支托物的弹力消失 弹簧的弹力仍存在且不变 此时b1受重力和弹簧的弹力仍平衡 a1 0 b2受重力和n1 合力为f合 n1 2mg a2 f合 2m 2g 选项c正确 答案 c a 力f撤去后 滑块向左匀速运动b 滑块运动的位移为零c 滑块在每一时刻所受的合力都不为零d 滑块先做加速运动后做减速运动 易错分析 本题属于解题思考不全面引起的失分 没有具体思考物体运动方向 误认为受力情况对称 物体位移就为零 从而错选b 正确解答 因在整个过程中滑块始终在光滑水平面上运动 f在竖直平面内逆时针方向匀速转过180 过程中 其水平分力产生加速度 根据对称性 滑块一直向右运动 且先做加速运动后做减速运动 撤去时速度为0 所以本题正确答案为d 合外力决定了加速度而不是速度 力和速度没有必然的大小关系 2013 山东省泰安市期末考试 一位同学通过电视节目观看火箭发射卫星的情景 他听到现场总指挥倒计时结束发出 点火 命令后 立刻用秒表计时 假设测得火箭底部从开始发射到经过发射架顶的时间是t 如果他想计算出火箭的推力有多大 请讨论以下两个问题 1 需要假设哪些条件进行理想化处理 2 需要知道哪些数据用相应符号表示出来 并推导出火箭推力的表达式 a 可能是正确的b 一定是错误的c 如果用国际单位制 结果可能正确d 用国际单位制 结果错误 如果用其他单位制 结果可能正确 答案 b a a1 a2 a3b a1 a2 a2 a3c a1 a2 a2a2 a2 a3 3 2013 皖中联考 儿童蹦极 中 拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳 质量为m的小明如右图静止悬挂时 两橡皮绳的拉力大小均恰为mg 若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂 则小明此时 a 速度为零b 加速度a g 沿原断裂橡皮绳的方向斜向下c 加速度a g 沿未断裂橡皮绳的方向斜向上d 加速度a g 方向竖直向下 解析 橡皮绳断裂时速度不能发生突变 a正确 两橡皮绳的拉力大小均恰为mg 可知两橡皮绳夹角为120 小明左侧橡皮绳在腰间断裂时 右侧弹性极好的橡皮绳的弹力不能发生突变 对小明进行受力分析可知b正确 c d错误 答案 ab 4 2012 大连市测试 为了减少战斗机起飞时在甲板上加速的时间和距离 现代航母大多采用了蒸汽弹射技术 一架总质量m 5 0 103kg的战机 如果采用滑行加速 只依