牛顿第二定律动力学两类基本问题

牛顿第二定律动力学的两类基本问题,一、知识回顾考点梳理,(一）牛顿第二定律1.内容：物体的加速度的大小跟它受到的作用力，跟它的质量，加速度的方向与方向相同；2.表达式：F=；3.理解：,矢量性,a与F方向相同,瞬时性,a与F对应同一时刻,因果性,F是a产生的原因,统一性,a、F、m对应同一物体,a、F、m对应同一单位制,独立性,每个力产生各自的加速度,相对性,在惯性参考系中成立,成正比,成反比,作用力,ma,4.适用范围：、.,宏观（远大于10-10m）,低速（远小于光速c）,（二）力学单位制,1.单位制：由和构成；2.基本单位：的单位，在国际单位制中力学中的基本物理量有三个，它们分别是、和，其对应的单位分别为、；3.导出单位：由根据物理关系推导出的其它物理量的单位.,基本单位,导出单位,人为选定的基本物理量,长度,质量,时间,米（m）,千克（kg）,秒（s）,物理公式,4.国际单位制中七个基本物理量和它们的单位,5.单位制在解题中的应用,1.计算过程中所有的物理量都取同一单位制的单位时，则所得的单位一定是同一单位制中该物理量的单位，从而省却了单位的运算；2.进行字母运算时，可以通过对单位的运算，初步判断所得的表达式是否可能是正确的.,二、典型问题考点突破,（一）对牛顿第二定律的理解运动过程的定性分析,例1.步步高P37例1.,练习1.步步高P37突破训练1.,2.一小球下端连接一轻质弹簧，一起从高处自由落下，当弹簧与水平地面接触后，小球继续向下运动一段距离直至将弹簧压缩到最短，不计空气阻力.从弹簧接触地面到小球将弹簧压缩到最短的过程中（）A.小球的速度一直减小B.小球的加速度先减小后增大C.小球的加速度的最大值一定大于重力加速度D.小球的加速度一直增大,BC,3.(2013广东）如图，游泳池中，从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道，甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处，下列说法正确的是（）A.甲的切向加速度始终比乙的大B.甲、乙在同一高度处速度大小相等C.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度D.甲比乙先到达B处,BD,4.（2012天津）如图甲所示，静止在水平地面上的物块A，受到水平向右的拉力F作用，F与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面之间的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则（）A.0t1时间内F的功率逐渐增大B.t2时刻物块A的加速度最大C.t2时刻物块A做反向运动D.t3时刻物块A动能最大,BD,5.（2011四川）如图是“神舟”系列航天飞船返回地面的示意图，假设其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中，返回舱做减速直线运动，则（）A.火箭开始喷气瞬间，伞绳对返回舱的拉力变小B.返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力C.返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功D.返回舱在喷气过程中处于失重状态,A,（二）应用牛顿第二定律求a或F,例1.如图所示，将质量为m=0.1kg的物体用两个完全相同的竖直轻弹簧固定在升降机内，当升降机以4m/s2的加速度加速向上运动时，上面的弹簧对物体的拉力为0.4N；当升降机和物体都以8m/s2的加速度向上加速运动时，上面弹簧的拉力为（）A.0.6NB.0.8NC.1.0ND.1.2N,A,例2.如图所示，一固定直杆与水平成=370角倾斜放置，一质量为m=2kg的小环套在杆上，环与杆之间的动摩擦因素=0.5.今对环施加一与杆成的力斜向上的力F，使小环以a=1m/s2的加速度沿杆向上匀加速运动，求F的大小（取g=10m/s2）,练习1.（2012安徽）如图所示，放在固定斜面上的物块以加速度a沿斜面匀加速下滑，若在物块上再施加一个竖直向下的恒力F，则（）A.物块可能匀速下滑B.物块将仍以加速度a匀加速下滑C.物块将以大于a的加速度匀加速下滑D.物块将以小于a的加速度匀加速下滑,C,2.如图所示，某三角支架ABO中，轻杆BO可绕通过O点的光滑轴转动，B端固定一质量为m的小球.A、B间用细绳连接，调节细绳长度，使AOOB，且绳与轻杆间夹角为370，用外力使AO保持竖直.（1）若使整个装置沿水平方向以大小a=g/3（g为重力加速度）做匀变速直线运动时，细绳AB、轻杆OB对小球的作用力分别为多大？（2）若使装置沿水平做匀变速直线运动的加速度从零开始逐渐增大，细绳AB、轻杆OB对小球的作用力分别如何变化？,3.如图所示，质量分别为m1和m2的物块放在水平地面上，与水平面间的动摩擦因数均为，用轻质弹簧将两物体连接在一起.当水平力F1作用在m1上时，两物块以加速度a做匀加速运动，此时弹簧的伸长量为x，若用水平力F/作用在m1上时，两物块以加速度a/=2a做匀加速运动，此时弹簧的伸长量为x/，则（）A.F/=2FB.x/=2xC.F/2FD.x/2x,D,4.如图所示，质量为1kg的物块放在一倾角为370的斜面体上，今用力推动斜面体使两者保持相对静止沿水平面以加速度a加速向左运动.（1）a多大时物块不受摩擦力作用？（2）a=10m/s2时物块所受的支持力和摩擦力如何？（3）若a从零开始逐渐增大，直到物块即将相对斜面体滑动，分析此过程中支持力和摩擦力各如何变化？（4）若无论a多大，物块均能与斜面体保持相对静止，求物块与斜面体之间的摩擦因数满足的条件（假设最大静摩擦力大小与滑动摩擦力大小相等，取g=10m/s2，sin370=0.6，cos370=0.8）,（三）求解瞬时加速度问题,所用规律：牛顿第二定律；注意：（1）对两类理想化模型的处理刚性杆（面）、不可伸长的绳（线）；弹簧（橡皮绳）（2）结合物体的实际运动情况进行分析.,例1.步步高P38例2.,练习1.步步高P38突破训练2.,2.如图所示，在水平地面上的箱子内，用细线将质量为m的两个小球a、b分别系于箱子的上、下两底的内侧，轻质弹簧两端分别与球相连接，系统处于静止状态时，弹簧处于拉伸状态，下端细线对箱底的拉力为F，箱子质量为M，则下列说法正确的是（重力加速度为g）（）A.系统处于静止状态时地面受到的压力大小为（M+2m）g-FB.系统处于静止状态时地面受到的压力大小为（M+2m）gC.剪断连接b与箱底的细线瞬间，地面受到的压力大小为（M+2m）g+FD.剪断连接b与箱底的细线瞬间，地面受到的压力大小为（M+2m）g,BC,3.如图所示，完全相同的三个木块，A、B间用轻弹簧连接，B、C之间用不可伸长的轻杆相连，在手的拉动下，木块间达到稳定后，一起向上做匀减速运动，加速度大小为5m/s2，某一时刻突然放手，则在释放的瞬间，有关三个木块的加速度，下列说法正确的是（以向上为正方向，g取10m/s2）（）A.aA=0，aB=aC=-5m/s2B.aA=-5m/s2，aB=aC=-12.5m/s2C.aA=-5m/s2，aB=-15m/s2，aC=-10m/s2D.aA=-5m/s2，aB=aC=-5m/s2,B,（四）动力学的两类基本问题,力,运动,物体受力情况,牛顿第二定律,加速度a,运动学公式,物体的运动量,例.步步高P38例3.练习.步步高P38突破训练3.,(五）隔离法与整体法、对系统应用牛顿第二定律,1.整体法的选择原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求解物体之间的相互作用力，可以把它们看成一个整体，应用牛顿第二定律进行分析和研究.,2.隔离法的选择原则：若连接体内各物体具有不同的加速度，或者需要求系统内各物体之间的作用力时，就需要隔离进行研究.,例1.质量M=60kg的人站在质量m=40kg的木块上，木块放在水平地面上，一根轻质绳子跨过滑轮一端固定在木块上，另一端握在人手中，滑轮两边的绳子都水平.木块与地面之间的动摩擦因数为=0.2.今人用力拉绳，使自己和木块一起向右以a=2m/s2的加速度匀加速运动，求人拉绳子的力多大？（取g=10m/s2）,例2.（2011福建）如图，一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后，两端分别悬挂质量为m1和m2的物体A和B，若滑轮有一定大小，质量为m且分布均匀，滑轮转动时与绳子之间无相对滑动.不计滑轮与轴之间的摩擦，设细绳对A和B的拉力大小分别T1和T2，已知下列四个关于T1的表达式中有一个是正确的.请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是（）,C,3.综合应用隔离法和整体法,某些问题的解决需要综合应用隔离法和整体法，这类问题一般的解答思路为：,求内力：,整体法加速度a隔离法,求系统所受外力：隔离法加速度a整体法,例.步步高P39例4.练习1.步步高P39突破训练4.,2.如图所示，质量为2kg的物体A静止在竖直的弹簧上面，若将一个质量为3kg的物体B轻放在A上面，设弹簧总处于弹性限度内，取g=10m/s2，不计空气阻力，则在此后的运动过程中，B对A（）A.最大压力为60N，最小压力为0B.最大压力为60N，最小压力为12NC.最大压力为48N，最小压力为12ND.最大压力为48N，最小压力为18N,3.如图所示，两个完全相同的小车质量均为M,放在光滑的水平面上，小车横梁上用细线各悬挂一个质量为m的小球，若分别施加水平恒力F1、F2，整个装置分别以加速度a1、a2做匀加速运动，但两条细线与竖直方向的夹角均为，则以下判断正确的是（）A.两细线的拉力大小相同B.地面对两小车的支持力大小相同C.水平恒力F1=F2D.两个小车的加速度a1=a2,4.如图所示，一刚性杆与水平成=530固定放置，杆上套一轻小环，一轻质缆绳一端系在小环上，另一端吊起一载人的箱子.质量为m=50kg的人站在箱中，将箱子由静止释放后，小环吊着箱子沿杆下滑，稳定后，缆绳与杆也成角.箱底水平，取g=10m/s2.求：（1）人所受的支持力和摩擦力；（2）小环与杆之间的动摩擦因数.,5.如图所示，水平面上有一固定着轻质滑轮O的木块A，它的上表面与水平面平行，它的右侧是一个倾角为=370的斜面，放置在A上的物体B和物体C通过一轻质细绳相连，细绳的一部分与水平面平行，另一部分与斜面平行.现对A施加一水平向右的恒力F，使A、B、C恰好保持相对静止，已知A、B、C的质量均为m，重力加速度为g，不计一切摩擦，求恒力F的大小.（sin370=0.6，cos370=0.8）,4.对系统应用牛顿第二定律,例.质量为M=10kg的木楔静止于粗糙的水平地面上，木楔与地面间的动摩擦因数，在倾角的木楔斜面上，有一质量m=1.0kg的物块由静止开始沿斜面下滑，当滑行路程s=2m时，其速度为2m/s,在这个过程中木楔处于静止状态,求地面对木楔的弹力和摩擦力.,1.一个质量为M的斜面体放在水平面上，一质量为m的物块在其斜面上下滑，则（）A.若物块匀速下滑，则地面对M的支持力为（M+m）gB.若物块匀加速下滑，则M相对于地面有向右运动的趋势C.若物块匀减速下滑，则M相对地面有向右运