【優(yōu)化方案】浙江省高考物理總復(fù)習(xí) 第3章第二節(jié) 牛頓第二定律 兩類動(dòng)力學(xué)問題課件 大綱人教

第二節(jié)牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問題

課堂互動(dòng)講練經(jīng)典題型探究第二節(jié)牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問題基礎(chǔ)知識(shí)梳理知能優(yōu)化演練一、牛頓第二定律1．內(nèi)容：物體加速度的大小跟作用力成_____，跟物體的質(zhì)量成_____，加速度的方向跟作用力的方向_____．2．表達(dá)式：F＝ma3．適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于慣性參考系，即相對(duì)于地面_____或_____________的參考系．(2)牛頓第二定律只適用于_____物體(相對(duì)于分子、原子等)、_____運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況．基礎(chǔ)知識(shí)梳理正比反比相同靜止勻速直線運(yùn)動(dòng)宏觀低速提示：不對(duì)．物體的質(zhì)量與受力、運(yùn)動(dòng)情況無關(guān)．二、兩類動(dòng)力學(xué)問題1．已知物體的受力情況，求物體的_________．2．已知物體的運(yùn)動(dòng)情況，求物體的_________．特別提示：利用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問題的關(guān)鍵是利用加速度的“橋梁”作用，將運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律和牛頓第二定律相結(jié)合，尋找加速度和未知量的關(guān)鍵，是解決這類問題的思考方向．運(yùn)動(dòng)情況受力情況三、力學(xué)單位制1．單位制：由_____單位和_____單位一起組成了單位制．2．基本單位：基本物理量的單位，基本物理量共七個(gè)，其中力學(xué)有三個(gè)，它們是_____、_____、_____，它們的單位分別是___、____、____．3．導(dǎo)出單位：由基本量根據(jù)_________推導(dǎo)出來的其他物理量的單位．基本導(dǎo)出長度質(zhì)量時(shí)間米千克秒物理關(guān)系物理量名稱物理量符號(hào)單位名稱單位符號(hào)長度l米m質(zhì)量m千克kg時(shí)間t秒s電流I安[培]A熱力學(xué)溫度T開[爾文]K物質(zhì)的量n摩[爾]mol發(fā)光強(qiáng)度I坎[德拉]cd4．國際單位制中的基本物理量和基本單位一、對(duì)牛頓第二定律的理解1．牛頓第二定律的“五性”課堂互動(dòng)講練矢量性公式F＝ma是矢量式，任一時(shí)刻，F(xiàn)與a總同向瞬時(shí)性a與F對(duì)應(yīng)同一時(shí)刻，即a為某時(shí)刻的加速度時(shí)，F(xiàn)為該時(shí)刻物體所受的合外力因果性F是產(chǎn)生加速度a的原因，加速度a是F作用的結(jié)果同一性有三層意思：(1)加速度a是相對(duì)同一個(gè)慣性系的(一般指地面)；(2)F＝ma中，F(xiàn)、m、a對(duì)應(yīng)同一個(gè)物體或同一個(gè)系統(tǒng)；(3)F＝ma中，各量統(tǒng)一使用國際單位獨(dú)立性(1)作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都滿足F＝ma(2)物體的實(shí)際加速度等于每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和(3)分力和加速度在各個(gè)方向上的分量也滿足F＝ma即Fx＝max，F(xiàn)y＝may2.關(guān)于瞬時(shí)加速度的兩類模型分析物體在某一時(shí)刻的瞬時(shí)加速度，關(guān)鍵是分析該時(shí)刻物體的受力情況及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時(shí)加速度．此類問題應(yīng)注意兩種基本模型的建立．(1)剛性繩(或接觸面)：一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或脫離)后，彈力立即改變或消失，不需要形變恢復(fù)時(shí)間，一般題目中所給的細(xì)線、輕桿和接觸面在不加特殊說明時(shí)，均可按此模型處理．(2)彈簧(或橡皮繩)：此種物體的特點(diǎn)是形變量大，形變恢復(fù)需要較長時(shí)間，在瞬時(shí)問題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的．特別提醒：(1)力和加速度的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性是高考的重點(diǎn)．物體的受力情況應(yīng)符合物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，當(dāng)外界因素發(fā)生變化(如撤力、變力、斷繩等)時(shí)，需重新進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析，切忌想當(dāng)然！(2)細(xì)繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力不能發(fā)生突變．即時(shí)時(shí)應(yīng)應(yīng)用用(即時(shí)時(shí)突突破破，，小小試試牛牛刀刀)1.(2011年溫溫州州十十校校聯(lián)聯(lián)考考)如圖圖3－2－1所示示，，物物體體A、B質(zhì)量量均均為為m，中中間間有有一一輕輕質(zhì)質(zhì)彈彈簧簧相相連連，，A用繩繩懸懸于于O點(diǎn)，，當(dāng)當(dāng)突突然然剪剪斷斷OA繩時(shí)時(shí)，，關(guān)關(guān)于于A物體體的的加加速速度度，，下下列列說說法法正正確確的的是是()圖3－2－1A．0B．gC．2gD．無無法法確確定定解析析：：選C.剪斷斷繩繩前前，，繩繩中中拉拉力力為為2mg，彈彈簧簧中中的的彈彈力力為為mg向下下，，剪剪斷斷繩繩后后，，繩繩中中拉拉力力突突然然消消失失，，而而其其他他力力不不變變，，故故物物體體A所受受合合力力的的大大小小為為向向下下的的2mg，加加速速度度為為向向下下的的2g，故故C正確確．．二、、解解答答動(dòng)動(dòng)力力學(xué)學(xué)的的兩兩類類基基本本問問題題的的方方法法和和步步驟驟1．動(dòng)力學(xué)兩類類基本問題的的分析流程圖圖2．基本方法(1)明確題目中給給出的物理現(xiàn)現(xiàn)象和物理過過程的特點(diǎn)，，如果是比較較復(fù)雜的問題題，應(yīng)該明確確整個(gè)物理現(xiàn)現(xiàn)象是由哪幾幾個(gè)物理過程程組成的，找找出相鄰過程程的聯(lián)系點(diǎn)，，再分別研究究每一個(gè)物理理過程．(2)根據(jù)問題的要要求和計(jì)算方方法，確定研研究對(duì)象進(jìn)行行分析，并畫畫出示意圖．．圖中應(yīng)注明明力、速度、、加速度的符符號(hào)和方向．．對(duì)每一個(gè)力力都明確施力力物體和受力力物體，以免免分析力時(shí)有有所遺漏或無無中生有．(3)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)動(dòng)學(xué)公式求解解，通常先用用表示物理量量的符號(hào)運(yùn)算算，解出所求求物理量的表表達(dá)式，然后后將已知物理理量的數(shù)值及及單位代入，，通過運(yùn)算求求結(jié)果．3．應(yīng)用牛頓第第二定律的解解題步驟(1)明確研究對(duì)象象．根據(jù)問題題的需要和解解題的方便，，選出被研究究的物體．(2)分析物體的受受力情況和運(yùn)運(yùn)動(dòng)情況．畫畫好受力分析析圖，明確物物體的運(yùn)動(dòng)性性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過過程．(3)選取正方向或或建立坐標(biāo)系系．通常以加加速度的方向向?yàn)檎较蚧蚧蛞约铀俣确椒较驗(yàn)槟骋蛔鴺?biāo)軸的正方方向．(4)求合外力F合．(5)根據(jù)牛頓第二二定律F合＝ma列方程求解，，必要時(shí)還要要對(duì)結(jié)果進(jìn)行行討論．特別提醒：(1)物體的運(yùn)動(dòng)情情況是由所受受的力及物體體運(yùn)動(dòng)的初始始狀態(tài)共同決決定的．(2)無論是哪種情情況，加速度度都是聯(lián)系力力和運(yùn)動(dòng)的““橋梁”．即時(shí)應(yīng)用(即時(shí)突破，小小試牛刀)2.如圖3－2－2所示，在光滑滑水平面上有有一輛小車A，其質(zhì)量為mA＝2.0kg，小車上放一一個(gè)物體B，其質(zhì)量為mB＝1.0kg.如圖甲所示，，給B一個(gè)水平推力力F，當(dāng)F增大到稍大于于3.0N時(shí)，A、B開始相對(duì)滑動(dòng)動(dòng)．如果撤去去F，對(duì)A施加一水平推推力F′，如圖乙所示示．要使A、B不相對(duì)滑動(dòng)，，求F′的最大值Fm.圖3－2－2解析：根據(jù)圖甲所示示，設(shè)A、B間的靜摩擦力力達(dá)到最大值值Ff時(shí)，系統(tǒng)的加加速度為a.根據(jù)牛頓第二二定律對(duì)A、B整體有F＝(mA＋mB)a，對(duì)A有Ff＝mAa，代入數(shù)據(jù)解解得Ff＝2.0N．根據(jù)圖乙所所示，A、B剛開始滑動(dòng)時(shí)時(shí)系統(tǒng)的加速速度為a′，根據(jù)牛頓第第二定律有Ff＝mBa′，F(xiàn)m＝(mA＋mB)a′，代入數(shù)據(jù)解得得Fm＝6.0N.答案：6.0N如圖3－2－3甲所示示，一一質(zhì)量量為m的物體體系于于長度度分別別為L1、L2的兩根根細(xì)線線上，，L1的一端端懸掛掛在天天花板板上，，與豎豎直方方向夾夾角為為θ，L2水平拉拉直，，物體體處于于平衡衡狀態(tài)態(tài)．求求解下下列問問題：：經(jīng)典題型探究題型一瞬時(shí)加速度的計(jì)算例1圖3－2－3(1)現(xiàn)將線線L2剪斷，，求剪剪斷L2的瞬間間物體體的加加速度度．(2)若將圖圖甲中中的細(xì)細(xì)線L1換成長長度相相同(掛m后)，質(zhì)量量不計(jì)計(jì)的輕輕彈簧簧，如如圖乙乙所示示，其其他條條件不不變，，求剪剪斷L2的瞬間間物體體的加加速度度．【思路點(diǎn)點(diǎn)撥】彈簧彈彈力不不能發(fā)發(fā)生突突變，，在剪剪斷瞬瞬間仍仍然保保持原原來的的大小小和方方向；；而細(xì)細(xì)繩的的彈力力會(huì)發(fā)發(fā)生突突變，，在剪剪斷瞬瞬間會(huì)會(huì)突然然改變變．【解析】(1)對(duì)圖甲甲的情情況，，L2剪斷的的瞬間間，繩繩L1不可伸伸縮，，物體體的加加速度度只能能沿垂垂直L1的方向向，則：mgsinθ＝ma1∴a1＝gsinθ，方向向?yàn)榇勾怪庇谟贚1斜向下下．(2)對(duì)圖乙乙的情情況，，設(shè)彈彈簧上上拉力力為FT1，L2線上拉拉力為為FT2，重力力為mg，物體體在三三力作作用下下保持持平衡衡，有有FT1cosθ＝mg，F(xiàn)T1sinθ＝FT2，∴FT2＝mgtanθ剪斷線線的瞬瞬間，，F(xiàn)T2突然消消失，，物體體即在在FT2反方向向獲得得加速速度．．因此此mgtanθ＝ma2，所以以加速速度a2＝gtanθ，方向向在FT2反方向向，即即水平平向右右．【答案】(1)大小為為gsinθ，方向向垂直直于L1斜向下下(2)大小為為gtanθ，方向向水平平向右右變式訓(xùn)訓(xùn)練(2010年高考考大綱綱全國國卷Ⅰ)如圖3－2－4，輕彈彈簧上上端與與一質(zhì)質(zhì)量為為m的木塊塊1相連，，下端端與另另一質(zhì)質(zhì)量為為M的木塊塊2相連，，整個(gè)個(gè)系統(tǒng)統(tǒng)置于于水平平放置置的光光滑木木板上上，并并處于于靜止止?fàn)顟B(tài)態(tài)．現(xiàn)現(xiàn)將木木板沿沿水平平方向向突然然抽出出，設(shè)設(shè)抽出出后的的瞬間間，木木塊1、2的加速速度大大小分分別為為a1、a2.重力加加速度度大小小為g.則有()圖3－2－4(2011年效實(shí)實(shí)中學(xué)學(xué)高三三月考考)如圖3－2－5所示，，質(zhì)量量為m的人站站在自自動(dòng)扶扶梯上上，扶扶梯正正以加加速度度a向上減減速運(yùn)運(yùn)動(dòng)，，a與水平平方向向的夾夾角為為θ.求人所所受到到的支支持力力和摩摩擦力力．題型二正交分解法的應(yīng)用例2圖3－2－5【解析析】法一一：：以以人人為為研研究究對(duì)對(duì)象象，，他他站站在在減減速速上上升升的的電電梯梯上上，，受受到到豎豎直直向向下下的的重重力力mg和豎豎直直向向上上的的支支持持力力FN，還還受受到到水水平平方方向向的的靜靜摩摩擦擦力力F靜，由由于于物物體體斜斜向向下下的的加加速速度度有有一一個(gè)個(gè)水水平平向向左左的的分分量量，，故故可可判判斷斷靜靜摩摩擦擦力力的的方方向向水水平平向向左左，，人人受受力力如如圖圖3－2－6甲所所示示，，建建立立如如圖圖所所示示的的坐坐標(biāo)標(biāo)系系，，并并將將加加速速度度分分解解為為水水平平方方向向加加速速度度ax和豎豎直直方方向向加加速速度度ay，如如圖圖3－2－6乙所所示示，，則則ax＝acosθ，ay＝asinθ.圖3－2－6由牛牛頓頓第第二二定定律律得得F靜＝max，mg－FN＝may，解得得F靜＝macosθ，F(xiàn)N＝m(g－asinθ)．法二二：：以以人人為為研研究究對(duì)對(duì)象象，，受受力力分分析析如如圖圖3－2－7所示．因因摩擦力力F為待求，，且必沿沿水平方方向，設(shè)設(shè)為水平平向右．．建立如如圖所示示坐標(biāo)系系，并規(guī)規(guī)定正方方向．圖3－2－7根據(jù)牛頓頓第二定定律得x方向：mgsinθ－FNsinθ－Fcosθθ＝ma①y方向：mgcosθ＋Fsinθ－FNcosθθ＝0②由①②兩兩式可解解得FN＝m(g－asinθ)，F(xiàn)＝－macosθ.F為負(fù)值，，說明摩摩擦力的的實(shí)際方方向與假假設(shè)方向向相反，，為水平平向左．．【答案】見解析【方法技巧巧】(1)對(duì)受多個(gè)個(gè)力作用用的物體體應(yīng)用牛牛頓第二二定律時(shí)時(shí)，常用用的方法法是正交交分解，，分解時(shí)時(shí)，可以以分解力力，也可可以分解