2015高考物理(沪科版)一轮复习课件3.2牛顿第二定律动力学两类基本问题

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由牛顿第二定律可知,物体的加速度只与物体所受的合外力和质量有关,并与合 关闭 外力的大小成正比;物体所受的合外力不为零,物体的加速度即不为零;合外力与 D 加速度是瞬时对应的关系。
13 考点一 考点二 考点三 解析 答案
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考点二 对牛顿第二定律瞬时性的考查
分析物体的瞬时问题,关键是分析瞬时前后的受力情况和运动状态,再 由牛顿第二定律求出瞬时加速度,此类问题应注意两种基本模型的建立。
18 考点一 考点二 考点三
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拓展训练 2(单选)物块 A1、A2、B1、B2 的质量均为
m,A1、A2 用刚性轻杆连接,B1、B2 用轻质弹簧连接,两个装置都放在水平 的支撑物上,处于平衡状态,如图所示。今突然迅速地撤去支撑物,让物块下 落,在除去支撑物的瞬间,A1、A2 受到的合力分别为 FA1 和 FA2,B1、B2 受到 的合力分别为 FB1 和 FB2,则( )
时间和长度,它们的国际单位分别是千克(kg)、秒(s)和米(m)。 (3)导出单位:由基本量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。
4
-5一 二
二、动力学两类基本问题
牛顿第二定律确定了运动和力的关系,使我们能够把物体的受力情况 与运动情况联系起来。 1 .已知受力情况求运动情况 已知物体的受力情况,根据牛顿第二定律,可以求出物体的运动情况; 已知物体的初始条件(初位置和初速度),根据运动学公式,就可以求出物体 在任一时刻的速度和位移,也就可以求解物体的运动情况。 2 .已知物体的运动情况求物体的受力情况 根据物体的运动情况,由运动学公式可以求出加速度,再根据牛顿第 二定律可确定物体的受力情况,从而求出未知的力,或与力相关的某些物 理量。如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等。
22 考点一 考点二 考点三
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解析:(1)如图 1,设平衡时,绳中拉力为 T,有
图1
2Tcos θ-mg=0① 由图知 cos θ= 3 ②
6
由①②式解得 T= 4 mg。③
6
23 考点一 考点二 考点三
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(2)①此时,对小铁环受力分析如图 2,有
图2
T'sin θ'=ma④ T″+T'cos θ'-mg=0⑤ 由图知 θ'=60° ,代入④⑤式解得 a= g⑥
质量和重力均可忽略不计,同一根绳、线、弹簧或橡皮绳两端及中间各点 的弹力大小相等
14 考点一 考点二 考点三
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【例 2】(多选) (2013·宁夏银川模拟)如图所示,A、B 球的质量相等,弹簧 的质量不计,倾角为 θ 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( )
3
-4一 二
(4)适用范围 ①牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线 运动的参考系)。 ②牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、 原子)、 低速运动(远 小于光速)的情况。 2 .单位制 (1)单位制:由基本单位和导出单位一起组成了单位制。 (2)基本单位:基本量的单位。 力学中的基本量有三个,它们分别是质量、
3 3
24 考点一 考点二 考点三
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②如图 3,设外力 F 与水平方向成 α 角,将杆和小铁环当成一个整体,有
)
A.加速度大小为 3的匀变速直线运动
D.匀速直线运动
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BC7 Βιβλιοθήκη 案基础自测12
3
4
3. ( 单选)如图所示绘出了轮胎与地面间的动摩擦因数分别为 μ1 和 μ2 时,紧 急刹车时的刹车痕(即刹车距离 x)与刹车前车速 v 的关系曲线,则 μ1 和 μ2 的大小关系为( )
A.μ1<μ2 B.μ1=μ2 C.μ1>μ2 D.条件不足,不能比较
12 考点一 考点二 考点三
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拓展训练 1(单选)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
10 考点一 考点二 考点三
-11【例 1】( 单选) (2013· 课标全国Ⅱ,14) 一物块静止在粗糙的水平桌面上。 从某时刻开始,物块受到一方向不变的水平拉力作用。假设物块与桌面间 的最大静摩擦力等于滑动摩擦力。以 a 表示物块的加速度大小,F 表示水 平拉力的大小。能正确描述 F 与 a 之间关系的图像是( )
20 考点一 考点二 考点三
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【例 3】(2013·福建理综,21)质量为 M、长为 3L 的杆水平放置,杆两 端 A、B 系着长为 3L 的不可伸长且光滑的柔软轻绳,绳上套着一质量为 m 的小铁环。已知重力加速度为 g,不计空气影响。
21 考点一 考点二 考点三
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(1)现让杆和环均静止悬挂在空中,如图甲,求绳中拉力的大小。 (2)若杆与环保持相对静止,在空中沿 AB 方向水平向右做匀加速直线 运动,此时环恰好悬于 A 端的正下方,如图乙所示。 ①求此状态下杆的加速度大小 a。 ②为保持这种状态需在杆上施加一个多大的外力,方向如何? 思路引导:①杆和环均静止时,画出小铁环的受力示意图。 ②当整体水平向右匀加速直线运动时,分别画出小铁环和整体(杆和小 铁环)的受力示意图。
5
基础自测
1
2
3
4
1 .请判断下列表述是否正确,对不正确的表述,请说明原因。 (1)物体加速度的方向与所受合外力的方向可以不同。( ) (2)对静止在光滑水平面上的物体施加一水平力,当力刚开始作用瞬间,物体 立即获得加速度。( ) (3)物体由于做加速运动,所以才受合外力作用。( ) (4)物体所受合外力变小,物体的速度一定变小。( ) (5)物体所受合外力大,其加速度就一定大。( ) (6)牛顿第二定律适用于一切运动情况。( ) (7)单位“牛顿”是基本单位。( )
C
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答案
基础自测
1
2
3
4
4.( 多选) ( 2014· 河北衡水中学调研) 质量 m=1 kg 的物体在光滑平面上运动 , 速度大小为 2 m/s。在物体运动的直线上施以一个水平恒力, 经过 t=1 s , 速 度大小变为 4 m/s, 则这个力的大小可能是 ( )
A. 2 N C. 6 N
B. 4 N D. 8 N
思路引导:①画出物体的受力示意图。
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设物块受的滑动摩擦力为 f, 当拉力 F 增大至等于滑动摩擦力时 , 物块才开始 关闭 滑动。根据牛顿第二定律得 F-f=ma, 则 F=f+ma, C 项正确。
C
②写出物体所受合外力的表达式。
11 考点一 考点二 考点三
解析
答案
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规律总结(1)力是产生加速度的原因,加速度是反映物体运 动状态变化快慢的物理量 ,定量地描述了力与运动的关系。 加速度与速度无 关 ,力产生加速度,所以力也与速度无关,力不是维持物体运动的原因。 (2)作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律, 而物体的实际加速度则是每个力产生的加速度的矢量和,分力和分加速度 在各个方向上的分量关系也遵从牛顿第二定律。
“绳”或“线”类 只能承受拉力,不能承受压力 不 同 将绳和线看作理想化模型时,无论受 力多大(在它的限度内),绳和线的长 度不变。 绳和线的张力可以发生突变 相 同 “弹簧”或“橡皮绳”类 弹簧既能承受拉力,也能承受压 力;橡皮绳只能承受拉力,不能承 受压力 由于弹簧和橡皮绳受力时,其形变 较大,形变恢复需经过一段时间, 所以弹簧和橡皮绳的弹力不可以 突变
第二节
牛顿第二定律 动力学两类基本问题
-2一 二
一、牛顿第二定律
1 .牛顿第二定律 (1)内容
单位制
物体的加速度的大小跟作用力成正比,跟物体的质量成反比,加速度的 方向与作用力的方向相同。 (2)表达式 F a= 。
m
-3一 二
(3)“五个”性质
同向 性 瞬时 性 因果 性 同一 性 独立 性 公式 F 合=ma 是矢量式,任一时刻,F 合与 a 同向 a 与 F 合对应同一时刻,即 a 为某时刻的加速度时,F 合为该时刻物体所 受的合外力 F 合是产生 a 的原因,物体具有加速度是因为物体受到了力 F 合=ma 中,F 合、m、a 对应同一物体或同一系统,各量统一使用国际单 位 ①作用于物体上的每一个力各自产生的加速度都遵从牛顿第二定律 ②物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和
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(1)×
(2)×
(3)×
(4)√ (5)√ (6)√ (7)√
6 答案
基础自测
1
2
3
4
2. ( 多选)质量为 m 的物体,在 F1、F2、F3 三个共点力的作用下做匀速直线 运动,保持 F1、F2 不变,仅将 F3 的方向改变 90° (大小不变)后,物体可能做 (
F m 2F B.加速度大小为 3的匀变速直线运动 m 2F C.加速度大小为 3的匀变速曲线运动 m
19 考点一 考点二 考点三 解析 答案
A.FA1=0,FA2=2mg,FB1=0,FB2=2mg
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考点三
动力学两类基本问题
动力学的两类基本问题的解题步骤 1.选取研究对象。根据问题的需要和解题的方便,选出被研究的物体, 可以是一个物体,也可以是几个物体组成的整体。 2.分析研究对象的受力情况和运动情况。 注意画好受力分析图,明确物 体的运动过程和运动性质。 3.选取正方向或建立坐标系。通常以加速度的方向为正方向或以加速 度方向为某一坐标轴的正方向。 4.求合外力 F。 5.根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解,必要时还要对结果进 行讨论。
A.两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为 gsin θ 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 θ 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
15 考点一 考点二 考点三
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思路引导:①细线的拉力和弹簧的弹力是否都能发生突变? ②请画出细线烧断前后 A 、B 球的受力分析图。
关闭
AC
9 答案
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考点一
对牛顿第二定律的理解
理解牛顿第二定律的“ 四性” 1.瞬时性 : 牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬 时对应关系。若 a 为某一瞬时的加速度 , F 为该时刻物体所受的合外力; 对 同一物体来说 , a 与 F 有瞬时对应的关系。 2.矢量性 : 牛顿第二定律公式是矢量式 , 任一瞬间 a 的方向均与 F 的方 向相同。 当 F 方向变化时 , a 的方向同时变化, 且任意时刻两者均保持一致。 3.同一性 : 牛顿第二定律公式中的三个物理量必须是针对同一物体而 言的; 物体受力运动时必然只有一种运动情形, 其运动状态只能由物体所受 的合力决定, 而不能是其中的一个力或几个力。 4.同时性 : 牛顿第二定律中 F、a 只有因果关系而没有先后之分, F 发生变化 时, a 同时变化, 包括大小和方向。
16 考点一 考点二 考点三
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解析: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 θ+kx=2mgsin θ=maA,解得 aA=2gsin θ,故选项 A、D 错误,选项 B、C 正确。
答案:BC
17 考点一 考点二 考点三
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规律总结在求解瞬时性加速度问题时应注意: (1)物体的受力情况和运动情况是时刻对应的,当外界因素发生变化时, 需要重新进行受力分析和运动分析。 (2)加速度可以随着力的突变而突变,而速度和位移的变化需要一个积 累的过程,不会发生突变。
关闭
由于 A1 和 A2 用刚性轻杆相连,撤去支撑物时,杆的弹力立即消失,A1 和 A2 只受 重力的作用,所以 FA1=mg,FA2=mg。 对于 B1 和 B2,没有撤去支撑物时处于平衡状态,弹簧的弹力 F 等于 B1 的重力,即 B.FA1=mg,FA2=mg,FB1=0,FB2=2mg F=mg。除去支撑物瞬间,弹簧的形变尚未发生变化,弹力大小仍为 mg,所以 B1 受 C.FA1 =0= ,FA2=2mg,FB1=mg,FB2=mg 关闭 到的合力 F B1 0,B2 受到的向下的弹力 F 和重力 mg,合力 FB2=F+mg=2mg,选项 B 正确。 B D.FA1=mg,FA2=2mg,FB1=mg,FB2=mg