2021年导与练高中物理复习课件第三章-牛顿运动定律第2节-牛顿第二定律-两类动力学问题.ppt

1、物理物理第第2 2节牛顿第二定律两类动力学问题节牛顿第二定律两类动力学问题物理物理教材梳理教材梳理考点研析考点研析真题试做真题试做物理物理教材梳理教材梳理 自主预习自主预习知识梳理知识梳理一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律1.内容内容:物体的加速度跟所受的合力成物体的加速度跟所受的合力成 ,跟物体的质量成跟物体的质量成 .加加速度的方向跟速度的方向跟 方向相同方向相同.2.表达式表达式:F=.提示提示:力是产生加速度的原因力是产生加速度的原因,但加速度的大小是由力和质量共同决定的但加速度的大小是由力和质量共同决定的.3.适用范围适用范围:适用于适用于 参考系中参考系中 物体的低速运动物体的低速运

2、动.正比正比反比反比合力合力ma惯性惯性宏观宏观物理物理自主探究自主探究如图所示如图所示,超市中顾客随自动扶梯一起向上匀加速运动超市中顾客随自动扶梯一起向上匀加速运动.已知扶梯倾角为已知扶梯倾角为,顾客质量为顾客质量为m,加速度为加速度为a.若求扶梯对顾客的支持力或摩擦力若求扶梯对顾客的支持力或摩擦力,你有何思路你有何思路?答案答案:分析顾客的受力分析顾客的受力,将加速度沿水平、竖直方向分解将加速度沿水平、竖直方向分解,然后根据牛顿第然后根据牛顿第二定律列方程求解二定律列方程求解.物理物理二、力学单位制二、力学单位制1.单位制单位制:和和 一起组成了单位制一起组成了单位制.2.基本单位基本单位

3、:基本物理量的单位基本物理量的单位.在力学中在力学中,选定选定 、和和 这这三个物理量的单位作为基本单位三个物理量的单位作为基本单位,它们的国际单位分别是它们的国际单位分别是 ,和和 .3.导出单位导出单位:由基本单位根据物理公式中其他物理量和这几个物理量的关由基本单位根据物理公式中其他物理量和这几个物理量的关系系,导出来的其他物理量的单位导出来的其他物理量的单位.基本单位基本单位导出单位导出单位长度长度质量质量时间时间mkgs物理物理三、牛顿第二定律的应用三、牛顿第二定律的应用1.两类动力学问题两类动力学问题(1)已知受力情况已知受力情况,求物体的求物体的 情况情况.(2)已知运动情况已知运

4、动情况,求物体的求物体的 情况情况.2.解决两类基本问题的方法解决两类基本问题的方法以以 为为“桥梁桥梁”,由运动学公式和由运动学公式和 列方程求解列方程求解,具体逻辑关系如图具体逻辑关系如图:运动运动受力受力加速度加速度牛顿运动定律牛顿运动定律物理物理小题检测小题检测1.思考判断思考判断(1)物体所受合外力越大物体所受合外力越大,加速度越大加速度越大.()(2)F=ma是矢量式是矢量式,a的方向与的方向与F的方向相同的方向相同,与速度方向无关与速度方向无关.()(3)物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系,同时也确定了物理量间的同时也确定了物理量间的单位

5、关系单位关系.()(4)应用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是加速度应用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是加速度.()(5)千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位千克、秒、米、库仑、安培均为国际单位制的基本单位.()物理物理2.(多选多选)关于牛顿第二定律关于牛顿第二定律,下列说法正确的是下列说法正确的是()A.物体的质量跟外力成正比物体的质量跟外力成正比,跟加速度成反比跟加速度成反比B.加速度的方向一定与合外力的方向一致加速度的方向一定与合外力的方向一致C.物体的加速度跟物体所受的合外力成正比物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比跟物体的质量成反比D.由于加速度跟

6、合外力成正比由于加速度跟合外力成正比,整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加整块砖的重力加速度一定是半块砖重力加速度的速度的2倍倍解析解析:物体的质量是物体所含物质的多少物体的质量是物体所含物质的多少,与外力、加速度无关与外力、加速度无关,故故A项错误项错误;整块砖的重力是半块砖重力的二倍整块砖的重力是半块砖重力的二倍,但是前者质量也是后者质量的二倍但是前者质量也是后者质量的二倍,所所以以D项错误项错误;由牛顿第二定律可知由牛顿第二定律可知,B,C项正确项正确.BC物理物理3.在国际单位制在国际单位制(简称简称SI)中中,力学和电学的基本单位有力学和电学的基本单位有:m(米米)、kg(千克千克)

7、、s(秒秒)、A(安培安培).导出单位导出单位V(伏特伏特)用上述基本单位可表示为用上述基本单位可表示为()A.m2kgs-4A-1B.m2kgs-3A-1C.m2kgs-2A-1D.m2kgs-1A-1B物理物理4.(多选多选)一物体重为一物体重为50 N,与水平桌面间的动摩擦因数为与水平桌面间的动摩擦因数为0.2,现加上如图所现加上如图所示的水平力示的水平力F1和和F2,若若F2=15 N时物体做匀加速直线运动时物体做匀加速直线运动,则则F1的值可能是的值可能是(g取取10 m/s2)()A.3 N B.25 NC.30 ND.50 N解析解析:若物体向左做匀加速直线运动若物体向左做匀加速

8、直线运动,根据牛顿第二定律可知根据牛顿第二定律可知F2-F1-G=ma0,解得解得F10,解得解得F125 N,C,D正确正确.ACD物理物理考点研析考点研析 感悟提升感悟提升考点一牛顿第二定律的理解考点一牛顿第二定律的理解1.牛顿第二定律的性质牛顿第二定律的性质瞬时性瞬时性a与与F对应同一时刻对应同一时刻因果性因果性F是产生是产生a的原因的原因,物体具有加速度是因为物体物体具有加速度是因为物体受到了力受到了力物理物理物理物理物理物理CD 物理物理解析解析:牛顿第二定律的表达式牛顿第二定律的表达式F=ma表明了各物理量之间的数量关系表明了各物理量之间的数量关系,即即已知两个量已知两个量,可求第

9、三个量可求第三个量,但物体的质量是由物体本身决定的但物体的质量是由物体本身决定的,与受力与受力无关无关;作用在物体上的合力作用在物体上的合力,是由和它相互作用的物体作用产生的是由和它相互作用的物体作用产生的,与物与物体的质量和加速度无关体的质量和加速度无关.故故A,B错误错误,C,D正确正确.物理物理 针对训练针对训练(2019湖北荆州月考湖北荆州月考)由牛顿第二定律知由牛顿第二定律知,无论怎样小的力都无论怎样小的力都可以使物体产生加速度可以使物体产生加速度,可是可是,我们用很小的力推很重的桌子时我们用很小的力推很重的桌子时,却推不却推不动动,这是因为这是因为()A.牛顿第二定律不适用于很重的

10、物体牛顿第二定律不适用于很重的物体B.桌子加速度很小桌子加速度很小,肉眼观察不到肉眼观察不到C.推力太小推力太小,速度增量也很小速度增量也很小,肉眼观察不到肉眼观察不到D.桌子所受合力大小为零桌子所受合力大小为零,没有加速度没有加速度D物理物理解析解析:静止物体的加速度为零静止物体的加速度为零,合力为零合力为零,牛顿第二定律同样适用于静止牛顿第二定律同样适用于静止的物体的物体,故故A错误错误;根据根据F=ma可知可知,物体的合力为零物体的合力为零,加速度为零加速度为零,而不是而不是“加速度很小加速度很小,肉眼观察不到肉眼观察不到”,故故B错误错误;由于水平推力不大于桌子的最由于水平推力不大于桌

11、子的最大静摩擦力大静摩擦力,则推不动桌子则推不动桌子,桌子的合力等于零桌子的合力等于零,由牛顿第二定律可知由牛顿第二定律可知,加加速度等于零速度等于零,故故C错误错误,D正确正确.物理物理考点二应用牛顿第二定律分析瞬时性问题考点二应用牛顿第二定律分析瞬时性问题1.两种常见模型两种常见模型加速度与合力具有瞬时对应关系加速度与合力具有瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时变化、同时二者总是同时产生、同时变化、同时消失消失,具体可简化为以下两种常见模型具体可简化为以下两种常见模型:物理物理物理物理 例例2 如图所示如图所示,A,B两小球分别用轻质细绳两小球分别用轻质细绳L1和轻弹簧系在天花板和轻弹簧系

12、在天花板上上,A,B两小球之间用一轻质细绳两小球之间用一轻质细绳L2连接连接,细绳细绳L1、弹簧与竖直方向的夹、弹簧与竖直方向的夹角均为角均为,细绳细绳L2恰能水平拉直恰能水平拉直,现将细绳现将细绳L2剪断剪断,则细绳则细绳L2剪断瞬间剪断瞬间,下列下列说法正确的是说法正确的是()A.细绳细绳L1上的拉力与弹簧弹力之比为上的拉力与弹簧弹力之比为1 1B.细绳细绳L1上的拉力与弹簧弹力之比为上的拉力与弹簧弹力之比为1 cos2C.A与与B的加速度之比为的加速度之比为1 1D.A与与B的加速度之比为的加速度之比为cos 1D物理物理审题指导审题指导:解此题关键有两点解此题关键有两点:(1)明白细绳

13、明白细绳L2剪断前剪断前A,B的受力特点的受力特点.(2)正确分析细绳正确分析细绳L2剪断瞬间细绳剪断瞬间细绳L1和弹簧上力的变化特点和弹簧上力的变化特点.物理物理解析解析:根据题述可知根据题述可知,L2剪断之前剪断之前,A,B两球的受力情况完全一样两球的受力情况完全一样,A,B两球两球的质量相等的质量相等,均设为均设为m.剪断细绳剪断细绳L2瞬间瞬间,对对A球受力分析球受力分析,如图如图(甲甲)所示所示,由由于细绳于细绳L1的拉力突变的拉力突变,沿细绳沿细绳L1方向和垂直于细绳方向和垂直于细绳L1方向进行力的分解方向进行力的分解,得得T=mgcos,ma1=mgsin;剪断细绳剪断细绳L2瞬

14、间瞬间,对对B球进行受力分析球进行受力分析,如图如图(乙乙)所示所示,由于弹簧的弹力不发生突变由于弹簧的弹力不发生突变,则弹簧的弹力还保持不变则弹簧的弹力还保持不变,有有Fcos=mg,ma2=mgtan,所以所以T F=cos 2 1,a1 a2=cos 1,则则D正确正确.物理物理规律总结规律总结 “四步骤四步骤”巧解瞬时性问题巧解瞬时性问题第一步第一步:分析原来物体的受力情况分析原来物体的受力情况.第二步第二步:分析物体在突变时的受力情况分析物体在突变时的受力情况.第三步第三步:由牛顿第二定律列方程由牛顿第二定律列方程.第四步第四步:求出瞬时加速度求出瞬时加速度,并讨论其合理性并讨论其合

15、理性.物理物理题组训练题组训练1.(2019四川绵阳模拟四川绵阳模拟)如图所示如图所示,一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上一根弹簧一端固定在左侧竖直墙上,另另一端连着一端连着A小球小球,同时水平细线一端连着同时水平细线一端连着A球球,另一端固定在右侧竖直墙另一端固定在右侧竖直墙上上,弹簧与竖直方向的夹角是弹簧与竖直方向的夹角是60,A,B两小球分别连在另一根竖直弹簧两小球分别连在另一根竖直弹簧两端两端.开始时开始时A,B两球都静止不动两球都静止不动,A,B两小球的质量相等两小球的质量相等,重力加速度为重力加速度为g,若不计弹簧质量若不计弹簧质量,在水平细线被剪断瞬间在水平细线被剪断瞬间,A,B两球

16、的加速度分别为两球的加速度分别为()D物理物理物理物理2.(2019湖北武汉调研湖北武汉调研)(多选多选)如图所示如图所示,A,B,C三球的质量均为三球的质量均为m,轻质弹轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连球相连,A,B间由一轻质细线连间由一轻质细线连接接,B,C间由一轻杆相连间由一轻杆相连.倾角为倾角为的光滑斜面固定在地面上的光滑斜面固定在地面上,弹簧、细线弹簧、细线与轻杆均平行于斜面与轻杆均平行于斜面,初始系统处于静止状态初始系统处于静止状态,细线被烧断的瞬间细线被烧断的瞬间,下列下列说法正确的是说法正确的是()A.A球的加速度沿斜面向上球的加速度沿

17、斜面向上,大小为大小为gsin B.C球的受力情况未变球的受力情况未变,加速度为加速度为0C.B,C两球的加速度均沿斜面向下两球的加速度均沿斜面向下,大小均为大小均为gsin D.B,C之间杆的弹力大小为之间杆的弹力大小为0CD物理物理解析解析:初始系统处于静止状态初始系统处于静止状态,把把B,C看成整体看成整体,B,C受重力受重力2mg、斜面的、斜面的支持力支持力N、细线的拉力、细线的拉力T,由平衡条件可得由平衡条件可得T=2mgsin,对对A进行受力分进行受力分析析,A受重力受重力mg、斜面的支持力、弹簧的拉力、斜面的支持力、弹簧的拉力F弹弹和细线的拉力和细线的拉力T,由平衡由平衡条件可得

18、条件可得F弹弹=T+mgsin=3mgsin,细线被烧断的瞬间细线被烧断的瞬间,拉力会突变为零拉力会突变为零,弹簧的弹力不变弹簧的弹力不变,根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得A球的加速度沿斜面向上球的加速度沿斜面向上,大小大小a=2gsin,选项选项A错误错误;细线被烧断的瞬间细线被烧断的瞬间,把把B,C看成整体看成整体,根据牛顿第二根据牛顿第二定律得定律得B,C球的加速度球的加速度a=gsin,均沿斜面向下均沿斜面向下,选项选项B错误错误,C正确正确;对对C进行受力分析进行受力分析,C受重力受重力mg、杆的弹力、杆的弹力F和斜面的支持力和斜面的支持力,根据牛顿第二根据牛顿第二定律得定律得m

19、gsin+F=ma,解得解得F=0,所以所以B,C之间杆的弹力大小为之间杆的弹力大小为0,选项选项D正确正确.物理物理考点三两类动力学问题考点三两类动力学问题1.解决两类动力学基本问题应把握的关键解决两类动力学基本问题应把握的关键(1)两类分析两类分析物体的受力分析和物体的运动过程分析物体的受力分析和物体的运动过程分析.(2)一个一个“桥梁桥梁”物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁物体运动的加速度是联系运动和力的桥梁.2.解决动力学基本问题时对力的处理方法解决动力学基本问题时对力的处理方法(1)合成法合成法在物体受力个数较少在物体受力个数较少(2个或个或3个个)时一般采用时一般采用“合成法合成

20、法”.(2)正交分解法正交分解法若物体的受力个数较多若物体的受力个数较多(3个或个或3个以上个以上),则采用则采用“正交分解法正交分解法”.物理物理物理物理物理物理物理物理物理物理 例例4如图所示如图所示,质量质量M=10 kg的木楔的木楔ABC静置于粗糙水平地面上静置于粗糙水平地面上,木楔木楔与地面的动摩擦因数与地面的动摩擦因数=0.2.在木楔的倾角在木楔的倾角为为37的斜面上的斜面上,有一质量有一质量m=1.0 kg的物块由静止开始从的物块由静止开始从A点沿斜面下滑点沿斜面下滑,当它在斜面上滑行距离当它在斜面上滑行距离x=1 m时时,其速度其速度v=2 m/s,在这过程中木楔没有动在这过程

21、中木楔没有动.(sin 37=0.6,cos 37=0.8,重力加速度重力加速度g=10 m/s2)求求:(1)物块与木楔间的动摩擦因数物块与木楔间的动摩擦因数1;(2)地面对木楔的摩擦力大小与方向地面对木楔的摩擦力大小与方向.物理物理解析解析:(1)由由v2=2ax,得得a=2 m/s2对物块由牛顿第二定律有对物块由牛顿第二定律有mgsin-1mgcos=ma,得得1=0.5.(2)以物块和木楔以物块和木楔ABC整体为研究对象整体为研究对象,作出受力图如图作出受力图如图.(m+M)g-N=may,f=max,ax=acos,ay=asin,解得解得N=108.8 N,f=1.6 N,方向水平

22、向左方向水平向左答案答案:(1)0.5(2)1.6 N,方向水平向左方向水平向左物理物理方法技巧方法技巧两类动力学问题的解题步骤两类动力学问题的解题步骤物理物理题组训练题组训练1.(已知物体运动情况已知物体运动情况,分析物体受力情况分析物体受力情况)行车过程中行车过程中,如果车距不够如果车距不够,刹刹车不及时车不及时,汽车将发生碰撞汽车将发生碰撞,车里的人可能受到伤害车里的人可能受到伤害,为了尽可能地减轻为了尽可能地减轻碰撞引起的伤害碰撞引起的伤害,人们设计了安全带人们设计了安全带.若乘客质量为若乘客质量为70 kg,汽车车速为汽车车速为90 km/h,从踩下刹车到完全停止需要的时间为从踩下刹

23、车到完全停止需要的时间为5 s,在刹车过程中安全带对在刹车过程中安全带对乘客的作用力大小约为乘客的作用力大小约为(不计乘客与座椅间的摩擦不计乘客与座椅间的摩擦)()A.450 NB.400 NC.350 ND.300 N解析解析:汽车的速度汽车的速度v0=90 km/h=25 m/s,设汽车匀减速的加速度大小为设汽车匀减速的加速度大小为a,则则a=5 m/s2,对乘客由牛顿第二定律得对乘客由牛顿第二定律得F=ma=705 N=350 N,所以所以C正确正确.C物理物理2.(已知物体受力情况已知物体受力情况,分析物体运动情况分析物体运动情况)雪滑梯由斜面和水平面两部雪滑梯由斜面和水平面两部分组成

24、分组成,其结构可以简化为如图模型其结构可以简化为如图模型,雪滑梯顶点距地面高雪滑梯顶点距地面高h=15 m,滑梯滑梯斜面长斜面长l=25 m,在水平部分距离斜道底端为在水平部分距离斜道底端为x0=20 m处有一海绵坑处有一海绵坑.质量质量为为M1的运动员乘坐一质量为的运动员乘坐一质量为M2的轮胎从滑梯顶端滑下的轮胎从滑梯顶端滑下,在水平雪道上在水平雪道上某处脱离轮胎落到雪道上再滑向海绵坑某处脱离轮胎落到雪道上再滑向海绵坑,运动员停在距离海绵坑运动员停在距离海绵坑1 m范范围内算过关围内算过关.已知轮胎与雪道间的动摩擦因数已知轮胎与雪道间的动摩擦因数1=0.3,运动员与雪道间动运动员与雪道间动摩

25、擦因数为摩擦因数为2=0.8,假设运动员离开轮胎的时间不计假设运动员离开轮胎的时间不计,运动员落到雪道上运动员落到雪道上时的水平速度不变时的水平速度不变,运动员通过滑梯底端拐点处速率不变运动员通过滑梯底端拐点处速率不变,g取取10 m/s2,求求:物理物理(1)运动员滑到滑梯底端时速度的大小运动员滑到滑梯底端时速度的大小;(2)若运动员若运动员(可视为质点可视为质点)在水平雪道上刚好滑至海绵坑停下在水平雪道上刚好滑至海绵坑停下,计算运动计算运动员离开轮胎的位置距海绵坑的距离员离开轮胎的位置距海绵坑的距离.物理物理物理物理真题试做真题试做 模拟演练模拟演练1.(2015海南卷海南卷,8)(多选多

26、选)如图所示如图所示,物块物块a,b和和c的质量相同的质量相同,a和和b,b和和c之间用之间用完全相同的轻弹簧完全相同的轻弹簧S1和和S2相连相连,通过系在通过系在a上的细线悬挂于固定点上的细线悬挂于固定点O,整个系整个系统处于静止状态统处于静止状态.现将细线剪断现将细线剪断,将物块将物块a的加速度的大小记为的加速度的大小记为a1,S1和和S2相相对于原长的伸长量分别记为对于原长的伸长量分别记为l1和和l2,重力加速度大小为重力加速度大小为g.在剪断的瞬间在剪断的瞬间()A.a1=3gB.a1=0C.l1=2l2D.l1=l2AC物理物理物理物理2.(2016全国全国卷卷,19)(多选多选)两

27、实心小球甲和乙由同一种材料制成两实心小球甲和乙由同一种材料制成,甲球甲球质量大于乙球质量质量大于乙球质量.两球在空气中由静止下落两球在空气中由静止下落,假设它们运动时受到的阻假设它们运动时受到的阻力与球的半径成正比力与球的半径成正比,与球的速率无关与球的速率无关.若它们下落相同的距离若它们下落相同的距离,则则()A.甲球用的时间比乙球长甲球用的时间比乙球长B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功BD物

28、理物理物理物理3.(2019安徽蚌埠模拟安徽蚌埠模拟)如图所示如图所示,质量为质量为m的小球穿在足够长的水平固的小球穿在足够长的水平固定直杆上处于静止状态定直杆上处于静止状态,现对小球同时施加水平向右的恒力现对小球同时施加水平向右的恒力F0和竖直向和竖直向上的力上的力F,使小球从静止开始向右运动使小球从静止开始向右运动,其中竖直向上的力其中竖直向上的力F大小始终与大小始终与小球的速度成正比小球的速度成正比,即即F=kv(图中未标出图中未标出),已知小球与杆间的动摩擦因数已知小球与杆间的动摩擦因数为为,下列说法中正确的是下列说法中正确的是()D物理物理物理物理4.(2019江西南昌联考江西南昌联

29、考)如图如图(甲甲)所示所示,在光滑的水平面上在光滑的水平面上,物体物体A在水平在水平方向的外力方向的外力F作用下做直线运动作用下做直线运动,其其v-t 图像如图图像如图(乙乙)所示所示,规定向右为正规定向右为正方向方向.下列判断正确的是下列判断正确的是()A.在在3 s末末,物体处于出发点右方物体处于出发点右方B.在在12 s内内,物体正向左运动物体正向左运动,且速度大小在减小且速度大小在减小C.在在13 s内内,物体的加速度方向先向右后向左物体的加速度方向先向右后向左D.在在01 s内内,外力外力F不断增大不断增大A物理物理解析解析:由由v-t图像可知图像可知,前前2 s内向右运动的位移大于第内向右运动的位移大于第3 s内向左运动的位内向左运动的位移移,表明表明3 s末末,物体处于出发点右方物体处于出发点右方,A正确正确,B错误错误;13 s内物体加速度取内物体加速度取负值负值,方向向左方向向左,C错误错误;由由vt图线可以看出图线可以看出01 s内斜率逐渐减小内斜率逐渐减小,表明加表明加速度速度a减小减小,则外力则外力F不断减小不断减小,故故D错误错误.物理物理点击进入点击进入 课时作业课时作业