2011屆高考物理一輪全程 3-2 牛頓第二定律課件

溫故自查1．內(nèi)容：物體的加速度跟它所受的合外力成

，跟物體的質(zhì)量成

，加速度的方向與

相同．2．表達(dá)式：F合＝ma.3．物理意義：牛頓第二定律揭示了

跟

及物體本身質(zhì)量的關(guān)系．正比反比合外力的方向物體的加速度它受的合外力考點(diǎn)精析1．牛頓第二定律的幾個(gè)特性對(duì)于牛頓第二定律，不能僅僅滿(mǎn)足于記住公式，在使用時(shí)應(yīng)熟練掌握牛頓第二定律的幾個(gè)特性：矢量性：a與F合的方向相同，已知F合的方向，可推知a的方向，反之亦然；瞬時(shí)性：a與F合同時(shí)產(chǎn)生，同時(shí)變化，同時(shí)消失；相對(duì)性：用

a＝ 求得的加速度a是相對(duì)地面的(或慣性參照系)；

對(duì)相對(duì)于地面有加速度的參考系(如加速上升的電梯)，牛頓定律不適用；獨(dú)立性：F合產(chǎn)生的a是物體的總加速度，x方向的合外力產(chǎn)生x方向的加速度，y方向的合外力產(chǎn)生y方向的加速度．牛頓第二定律的分量式為∑Fx＝max，∑Fy＝may；同體性：a＝各量都是屬于同一物體的，即研究對(duì)象的統(tǒng)一性；同單位制：a＝中各量必須用國(guó)際單位表示．2．牛頓第二定律公式分析上述3式均可用來(lái)表示牛頓第二定律，但要注意它們的物理意義不同．由牛頓第二定律F合＝ma可知：只要作用在物體上的合外力不為零，物體就產(chǎn)生加速度，速度就要變化，但物體產(chǎn)生的加速度與原來(lái)物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān).溫故自查在力學(xué)中，選用

三個(gè)物理量的單位作為基本單位，選定基本單位后，由物理公式推導(dǎo)出的單位叫

．基本單位和導(dǎo)出單位一起組成

．1．基本單位：所選定的基本物理量的單位．2．導(dǎo)出單位：根據(jù)物理公式中其他物理量和基本物理量的關(guān)系，推導(dǎo)出的物理量的單位．長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間導(dǎo)出單位單位制考點(diǎn)精析1．從根本上說(shuō)，所有的物理量都是由基本物理量構(gòu)成的，在力學(xué)范疇內(nèi)，所有的力學(xué)量都是由長(zhǎng)度、質(zhì)量和時(shí)間這三個(gè)基本物理量組成的，因此基本物理量的單位選定也就決定了其他導(dǎo)出物理量的單位．國(guó)際單位制：1960年第11屆國(guó)際計(jì)量大會(huì)制訂了一種國(guó)際通用的、包括一切計(jì)量領(lǐng)域的單位制，叫做國(guó)際單位制，其法文簡(jiǎn)稱(chēng)為SI.2．以下是國(guó)際單位制中的七個(gè)基本物理量和相應(yīng)的國(guó)際單位制中的基本單位物理量名稱(chēng)物理量符號(hào)單位名稱(chēng)單位符號(hào)長(zhǎng)度l米m質(zhì)量m千克(公斤)kg時(shí)間t秒s電流I安(培)A熱力學(xué)溫度T開(kāi)(爾文)K發(fā)光強(qiáng)度l1(lV)坎(德拉)cd物質(zhì)的量n(V)摩(爾)mol3.物理公式不僅決定了物理量之間的關(guān)系，也決定了物理量單位間的關(guān)系，推導(dǎo)物理量的單位要借助物理公式，依據(jù)單位是否正確可以判斷物理公式是否正確．命題規(guī)律分析物體的運(yùn)動(dòng)情況主要從兩個(gè)方面分析：先分析物體的初狀態(tài)(即初速度)，由牛頓第一定律知物體具有維持原來(lái)狀態(tài)的性質(zhì)(即慣性)，再分析物體的受力，由牛頓第二定律知力是產(chǎn)生加速度(即改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài))的原因．兩者結(jié)合起來(lái)就能確定物體的運(yùn)動(dòng)情況．常以選擇題形式出現(xiàn)．[考例1]

(2009·廣東)如圖所示，表面粗糙的斜面固定于地面上，并處于方向垂直紙面向外、強(qiáng)度為B的勻強(qiáng)磁場(chǎng)中．質(zhì)量為m、帶電量為＋Q的小滑塊從斜面頂端由靜止下滑．在滑塊下滑的過(guò)程中，下列判斷正確的是(

)A．滑塊受到的摩擦力不變B．滑塊到達(dá)地面時(shí)的動(dòng)能與B的大小無(wú)關(guān)C．滑塊受到的洛倫茲力方向垂直斜面向下D．B很大時(shí)，滑塊可能靜止于斜面上[解析]

本題考查帶電物體在復(fù)合場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，由左手定則判定滑塊受到的洛倫茲力垂直于斜面向下，C正確；其所受的滑動(dòng)摩擦力Ff＝μFN，與正壓力有關(guān)，A錯(cuò)誤；滑到地面時(shí)的動(dòng)能隨B的增大而減小，B錯(cuò)誤；滑塊靜止時(shí)，洛倫茲力為零，故D錯(cuò)誤．[答案]

C(2009·湖北宜昌一中、枝江一中、當(dāng)陽(yáng)一中三校聯(lián)考)一個(gè)物體在多個(gè)力的作用下處于靜止?fàn)顟B(tài)，如果僅使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零，然后又從零逐漸恢復(fù)到原來(lái)的大小(此力的方向始終未變)，在這一過(guò)程中其余各力均不變．那么，下列各圖中能正確描述該過(guò)程中物體速度變化情況的是 (

)[解析]

可以認(rèn)為物體受到了一個(gè)力F1和其他力的合力F2的共同作用，處于平衡狀態(tài)，兩力大小相等、方向相反．F2始終不變，當(dāng)F1先減小后增大時(shí)，物體受到的合力先增大后減小，物體的加速度由小變大，再由大變小，加速度方向始終與速度方向一致，做加速運(yùn)動(dòng)，在v－t圖像上，圖線的斜率先變大后變小，速度越來(lái)越大，D正確．[答案]

D命題規(guī)律考查對(duì)牛頓第二定律的瞬時(shí)性的理解，會(huì)分析物體受力情況，特別是系統(tǒng)中有彈簧彈力作用時(shí)，彈簧需要較長(zhǎng)的形變恢復(fù)時(shí)間，在瞬時(shí)問(wèn)題中，其彈力不能突變、大小不變的特點(diǎn)的應(yīng)用．[考例2]如圖所示，豎直放置在水平面上的輕質(zhì)彈簧上放著質(zhì)量為1kg的物體A，處于靜止?fàn)顟B(tài)，若將一個(gè)質(zhì)量為2kg的物體B豎直向下輕放在A上的一瞬間，則B對(duì)A的壓力大小為(取g＝10m/s2) (

)[解析]

物體A處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，受力平衡．F＝GA＝10N，當(dāng)B物體放在A上的瞬間．A、B兩物體有一共同加速度．以A、B整體為研究對(duì)象，則有(mA＋mB)g－F＝(mA＋mB)a，[答案]

D[總結(jié)評(píng)述]

B物體放在A上的瞬間，彈簧的彈力是不變的，這是解答該題的關(guān)鍵．(2009·江蘇三倉(cāng)中學(xué)、南洋中學(xué)高三聯(lián)考)A、B兩個(gè)小球的質(zhì)量分別為m、2m，由兩個(gè)輕質(zhì)彈簧連接(如圖所示)，處于平衡狀態(tài)，下列說(shuō)法中正確的是 (

)A．將A球上方彈簧剪斷的瞬間，A的加速度為零，B的加速度為零B．將A球上方彈簧剪斷的瞬間，A的加速度不為零，B的加速度為零C．將A球下方彈簧剪斷的瞬間，A的加速度不為零，B的加速度為零D．將A球下方彈簧剪斷的瞬間，A的加速度不為零，B的加速度不為零[解析]

將A球上方彈簧剪斷的瞬間，B受重力GB和彈力fB作用，與剪斷前相比，受力沒(méi)有變化，B的加速度為零，A受向下的重力和向下的彈力fB的作用，A的加速度向下，B正確A錯(cuò)誤．將A球下方彈簧剪斷的瞬間，B球只受重力作用，加速度方向向下，A球受向上的彈力fA和自身重力的作用，由剪斷前平衡可知，fA>GA，加速度向上，C錯(cuò)誤D正確．[答案]

BD命題規(guī)律物體受兩個(gè)不共線的力作用時(shí)，物體做變速運(yùn)動(dòng)．利用合成法求物體運(yùn)動(dòng)的加速度．[考例3]如圖所示，固定在小車(chē)上的支架的斜桿與豎直桿的夾角為θ，在斜桿下端固定有質(zhì)量為m的小球，下列關(guān)于桿對(duì)球的作用力F的判斷中，正確的是 (

)A．小車(chē)靜止時(shí)，F(xiàn)＝mgcosθ，方向沿桿向上B．小車(chē)靜止時(shí)，F(xiàn)＝mgcosθ，方向垂直桿向上[解析]

由題意可知，小球與車(chē)具有相同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，小車(chē)靜止，球也靜止．對(duì)球進(jìn)行受力分析，靜止時(shí)所受合力為零，即桿對(duì)球的作用力應(yīng)與球所受的重力平衡．重力豎直向下，桿對(duì)球的作用力應(yīng)豎直向上，A、B錯(cuò)．當(dāng)車(chē)向右加速時(shí)，球的加速度也向右，那么球所受的合力應(yīng)向右，大小為ma.球所受的合力由球受到的重力和桿的作用合成，根據(jù)合成法則，桿的作用力大小應(yīng)為

方向斜向右上方，與豎直方向的夾角為arctan

；若加速度為a＝gtanθ，則桿對(duì)球的作用力一定沿桿的方向．車(chē)向左加速與向右加速分析一樣．[答案]

D水平勻速運(yùn)動(dòng)的車(chē)廂內(nèi)裝滿(mǎn)西瓜，其中質(zhì)量為m的西瓜A受到周?chē)渌鞴系淖饔昧Υ笮開(kāi)_______，當(dāng)車(chē)廂以加速度a向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，A所受到的作用力大小為_(kāi)_______，方向________．如圖所示．[解析]

把西瓜A的受力簡(jiǎn)化為只受重力和一個(gè)等效彈力(周?chē)渌鞴蠈?duì)它的作用力之和)作用下的問(wèn)題．命題規(guī)律對(duì)于物體受三個(gè)力以上，物體做勻加速運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，利用正交分解法解答．[考例4]風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室中可產(chǎn)生水平方向的、大小可調(diào)節(jié)的風(fēng)力，現(xiàn)將一套有小球的細(xì)直桿放入風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室，小球孔徑略大于細(xì)桿直徑，如圖所示．(1)當(dāng)桿在水平方向上固定時(shí)，調(diào)節(jié)風(fēng)力的大小，使小球在桿上作勻速運(yùn)動(dòng)，這時(shí)小球所受的風(fēng)力為小球所受重力的0.5倍，求小球與桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)．(2)保持小球所受風(fēng)力不變，使桿與水平方向間夾角為37°并固定，則小球從靜止出發(fā)在細(xì)桿上滑下距離x所需時(shí)間為多少(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)?[解析]

(1)設(shè)小球所受風(fēng)力為F，小球質(zhì)量為m，在水平方向小球受風(fēng)力和阻力而勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件知F＝mgμ(2)當(dāng)桿傾斜固定后，小球受力如圖所示，對(duì)其受力進(jìn)行正交分解并列方程有Fcosθ＋mgsinθ－Ff＝maFN＋Fsinθ－mgcosθ＝0Ff＝μFN[總結(jié)評(píng)述]

正交分解法：當(dāng)物體受到兩個(gè)以上的力作用而產(chǎn)生加速度時(shí)，通常采用正交分解法解題，為減少矢量的分解，建立坐標(biāo)系時(shí)，確定x軸的正方向常用三種方法：(1)分解力不分解加速度．此時(shí)一般規(guī)定加速度a的方向?yàn)閤軸正方向，垂直于加速度的方向?yàn)閥軸，有∑Fx＝ma(沿加速度方向)，∑Fy＝0(垂直加速度方向)．(2)分解加速度不分解力．此法以某種力的方向?yàn)閤軸正方向，建立直角坐標(biāo)系，再把加速度分解在x軸和y軸上．(3)既分解力又分解加速度．此法根據(jù)所要研究的問(wèn)題，確定x軸的方向和y軸的方向，再把力、加速度或速度等矢量同時(shí)分解在x軸和y軸上，有∑Fx＝max，∑Fy＝may.如圖所示，電梯與水平面夾角為30°，當(dāng)電梯加速向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，人對(duì)梯面壓力是其重力的6/5倍，則人與梯面間的摩擦力是其重力的多少倍？[解析]

對(duì)人進(jìn)行受力分析，他受到重力mg、支持力FN和摩擦力Ff作用，如圖所示．取水平向右為x軸正向，豎直向上為y軸正向，此時(shí)只需分解加速度，據(jù)牛頓第二定律可得：Ff＝max＝macos30°，F(xiàn)N－mg＝may＝masin30°命題規(guī)律根據(jù)速度—時(shí)間圖象或力—時(shí)間圖象判斷物體運(yùn)動(dòng)情況或受力情況分析．考查識(shí)圖能力和從圖中獲取信息的能力．[考例5]質(zhì)量為40kg的雪橇及運(yùn)動(dòng)員在傾角θ＝37°的斜面上向下滑動(dòng)，如圖甲所示，所受的空氣阻力與速度成正比．今測(cè)得雪橇運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖乙所示，且AB是曲線的切線，B點(diǎn)坐標(biāo)為(4,15)，CD是曲線的漸近線．試求空氣的阻力系數(shù)k和雪橇與斜坡間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ.[解析]

雪橇受力如圖所示，沿斜面方向，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律得：mgsinθ－μFN－kv＝ma.垂直斜面方向，由平衡條件得：FN＝mgcosθ.由圖象得：A點(diǎn)，vA＝5m/s，加速度aA＝2.5m/s2，最終雪橇勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)最大速度vm＝10m/s，a＝0，代入數(shù)據(jù)解得：μ＝0.125，k＝20N·s/m.[答案]

20N·s/m,0.125.[總結(jié)評(píng)述]

圖象在物理學(xué)中的應(yīng)用十分廣泛，這是因?yàn)樗哂幸韵聝?yōu)點(diǎn)：(1)能形象地表達(dá)物理規(guī)律；(2)能直觀地描述物理過(guò)程；(3)能鮮明地表示物理量之間的依賴(lài)關(guān)系．因此，理解圖象的物理意義，自覺(jué)地運(yùn)用圖象分析表達(dá)物理規(guī)律，是十分必要的．放在水平地面上的一物塊，受到方向不變的水平推力F的作用，力F的大小與時(shí)間t的關(guān)系和物塊速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示．重力加速度g＝10m/s2.求：(1)物塊在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的滑動(dòng)摩擦力的大?。?2)物塊在3～6s中的加速度大?。?3)物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)．[解析]

(1)