高考物理新一轮复习（热点视角+对点自测+讲练互动）第三章第二节 牛顿第二定律 两类动力学问题课件 新人教版.ppt

第三章牛顿运动定律 第二节牛顿第二定律两类动力学问题 一 牛顿第二定律1 内容 物体加速度的大小跟作用力成 跟物体的质量成 加速度的方向跟作用力的方向 2 表达式 f ma3 适用范围 1 牛顿第二定律只适用于惯性参考系 即相对于地面 或 的参考系 2 牛顿第二定律只适用于 物体 相对于分子 原子等 运动 远小于光速 的情况 正比 反比 相同 静止 匀速直线运动 宏观 低速 二 两类动力学问题1 已知物体的受力情况 求物体的 2 已知物体的运动情况 求物体的 特别提示 利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的 桥梁 作用 将运动学规律和牛顿第二定律相结合 寻找加速度和未知量的关系 是解决这类问题的思考方向 运动情况 受力情况 三 力学单位制1 单位制 由 单位和 单位一起组成了单位制 2 基本单位 基本物理量的单位 基本物理量共七个 其中力学有三个 它们是 它们的单位分别是 3 导出单位 由基本物理量根据 推导出来的其他物理量的单位 基本 导出 长度 质量 时间 米 千克 秒 物理关系 1 单选 2012 高考海南卷 根据牛顿第二定律 下列叙述正确的是 a 物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比b 物体所受合力必须达到一定值时 才能使物体产生加速度c 物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比d 当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时 物体水平加速度大小与其质量成反比 d 2 多选 2013 高考浙江卷 如图所示 总质量为460kg的热气球 从地面刚开始竖直上升时的加速度为0 5m s2 当热气球上升到180m时 以5m s的速度向上匀速运动 若离开地面后热气球所受浮力保持不变 上升过程中热气球总质量不变 重力加速度g 10m s2 关于热气球 下列说法正确的是 a 所受浮力大小为4830nb 加速上升过程中所受空气阻力保持不变c 从地面开始上升10s后的速度大小为5m sd 以5m s匀速上升时所受空气阻力大小为230n ad 3 单选 2013 高考福建卷 在国际单位制 简称si 中 力学和电学的基本单位有 m 米 kg 千克 s 秒 a 安培 导出单位v 伏特 用上述基本单位可表示为 a m2 kg s 4 a 1b m2 kg s 3 a 1c m2 kg s 2 a 1d m2 kg s 1 a 1 b 用牛顿第二定律求解瞬时加速度 多选 2014 银川模拟 如图所示 a b球的质量相等 弹簧的质量不计 倾角为的斜面光滑 系统静止时 弹簧与细线均平行于斜面 在细线被烧断的瞬间 下列说法正确的是 a 两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下 大小均为gsin b b球的受力情况未变 瞬时加速度为零c a球的瞬时加速度沿斜面向下 大小为2gsin d 弹簧有收缩的趋势 b球的瞬时加速度向上 a球的瞬时加速度向下 瞬时加速度都不为零 bc 思路点拨 细线烧断瞬间 弹簧的弹力变化吗 绳上的弹力还存在吗 a球受力如何变化 b球受力又如何变化 尝试解答 规律总结 加速度瞬时性涉及的实体模型 1 分析物体在某一时刻的瞬时加速度 关键是明确该时刻物体的受力情况及运动状态 再由牛顿第二定律求出瞬时加速度 此类问题应注意以下几种模型 微小不计 能 只有拉力没有支持力 较大 不能 只有拉力没有支持力 较大 不能 既可有拉力也可有支持力 微小不计 能 既可有拉力也可有支持力 不计 处处相等 2 解理想化模型问题时应注意的问题 分析问题属于哪类理想化模型 抓住模型的受力方向和大小变化的特点 解析 细线烧断瞬间 两球受力如图细线烧断瞬间 弹簧弹力与原来相等 b球受力平衡 ab 0 a球所受合力为mgsin kx 2mgsin maa 解得aa 2gsin 故a d错误 b c正确 1 单选 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的小明如图静止悬挂时两橡皮绳的拉力大小均恰为mg 若此时小明右侧橡皮绳在腰间断裂 则小明此时 a 加速度为零b 加速度a g 沿原断裂绳的方向斜向下c 加速度a g 沿未断裂绳的方向斜向上d 加速度a g 方向竖直向下 b 解析 因右侧橡皮绳在小明腰间断裂瞬间 左侧橡皮绳的拉力还未来得及改变 故小明所受合力与断裂的橡皮绳断前的拉力等大反向 由牛顿第二定律可得a g 方向沿原断裂绳的方向斜向下 b正确 求解两类问题的思路 可用下面的框图来表示分析解决这两类问题的关键 应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁 加速度 动力学两类基本问题 2014 厦门模拟 如图所示 木块的质量m 2kg 与地面间的动摩擦因数 0 2 木块在拉力f 10n作用下 在水平地面上从静止开始向右运动 运动5 2m后撤去外力f 已知力f与水平方向的夹角 37 sin37 0 6 cos37 0 8 g取10m s2 求 1 撤去外力前 木块受到的摩擦力大小 2 刚撤去外力时 木块运动的速度 3 撤去外力后 木块还能滑行的距离为多少 解题探究 1 木块在撤去外力前后分别做何种运动 2 撤去f前后 木块所受摩擦力是否变化 课堂笔记 方法总结 解答动力学两类问题的基本程序 1 明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点 如果是比较复杂的问题 应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的 找出相邻过程的联系点 再分别研究每一个物理过程 2 根据问题的要求和计算方法 确定研究对象 进行分析 并画出示意图 图中应注明力 速度 加速度的符号和方向 对每一个力都明确施力物体和受力物体 以免分析力时有所遗漏或无中生有 3 应用牛顿运动定律和运动学公式求解 通常先用表示物理量的符号运算 解出所求物理量的表达式 然后将已知物理量的数值及单位代入 通过运算求结果 解析 1 木块受力如图所示 由牛顿第二定律得 竖直方向 fn fsin37 mg 0ff fn解得 ff 2 8n 2 由牛顿第二定律得 水平方向 fcos37 ff ma1解得 a1 2 6m s2由运动学公式得 v2 2a1x1解得 v 5 2m s 3 撤去外力后 木块受力如图所示 由牛顿第二定律得 mg ma2解得 a2 2m s2由运动学公式得 v2 2a2x2解得 x2 6 76m 答案 1 2 8n 2 5 2m s 3 6 76m 2 2012 高考上海卷 如图 将质量m 0 1kg的圆环套在固定的水平直杆上 环的直径略大于杆的截面直径 环与杆间的动摩擦因数 0 8 对环施加一位于竖直平面内斜向上 与杆的夹角 53 的拉力f 使圆环以a 4 4m s2的加速度沿杆运动 求f的大小 取sin53 0 8 cos53 0 6 g 10m s2 答案 1n或9n 1 图象的类型 1 已知物体在一过程中所受的某个力随时间变化的图线 要求分析物体的运动情况 2 已知物体在一运动过程中速度 加速度随时间变化的图线 要求分析物体的受力情况 2 问题的实质是力与运动的关系问题 求解这类问题的关键是理解图象的物理意义 理解图象的轴 点 线 截距 斜率 面积六大功能 动力学图象问题 2014 河南中原名校二联改编 如图甲所示 光滑水平面上的o处有一质量为m 2kg的物体 物体同时受到两个水平力的作用 f1 4n 方向向右 f2的方向向左 大小如图乙所示 物体从静止开始运动 此时开始计时 问 1 当t 0 5s时物体的加速度多大 2 物体在t 0至t 2s内何时物体的加速度最大 最大值为多少 3 物体在t 0至t 2s内何时物体的速度最大 最大值为多少 审题突破 物体加速度最大时 合力是不是最大 速度最大时 合力 或加速度 是不是等于零 总结提升 数形结合解决动力学问题 1 物理公式与物理图象的结合是一种重要题型 对于已知图象求解相关物理量的问题 往往是结合物理过程从分析图象的横 纵坐标轴所对应的物理量的函数入手 分析图线的斜率 截距所代表的物理意义得出所求结果 2 解决这类问题的核心是分析图象 尤其应特别关注v t图象的斜率 即加速度 和力的图线与运动的对应关系 答案 1 0 5m s2 2 t 0或t 2s时加速度最大 为1m s2 3 t 1s时速度最大 为0 5m s 3 单选 原创题 用与斜面平行的力f拉着物体在倾角为 的光滑斜面上运动 如改变拉力f的大小 物体的加速度随外力f变化的图象如图所示 已知外力f沿斜面向上 重力加速度g取10m s2 请根据图象中所提供的信息计算出斜面的倾角和物体的质量分别是 a 30 和2kgb 60 和3kgc 30 和3kgd 60 和2kg c 传送带模型中的动力学问题 规范解答 该得的分一分不丢 答案 1 4n1m s2 2 1s 3 2s2m s 建模感悟 1 模型特征一个物体以速度v0 v0 0 在另一个匀速运动的物体上开始运动的力学系统可看做 传送带 模型 2 处理方法传送带模型问题包括水平传送带问题和倾斜传送带问题 不论是哪一种情况 分析处理传送带问题时需要特别注意两点 一是对物体在初态时所受滑动摩擦力的方向的分析 二是对物体在达到传送带的速度时摩擦力的有无及方向的分析 4 传送带与水平面夹角为37 皮带以12m s的速率沿顺时针方向转动 如图所示 今在传送带上端a处无初速度地放上一个质量为m的小物块 它与传送带间的动摩擦因数为0 75 若传送带a到b的长度为24m g取10m s2 则小物块从a运动到b的时间为多少 解析 小物块无初速度放在传送带上时 所受摩擦力为滑动摩擦力 方向沿斜面向下 对小物块用牛顿第二定律得mgsin mgcos ma解得a