牛顿运动定律牛顿第二定律动力学两类基本问题课件

牛顿运动定律牛顿第二定律动力学两类基本问题课件二、二、单位制、基本位制、基本单位、位、导出出单位位1单位制：单位制：和和 一起一起组成了成了单位制位制(1)基本量：只要基本量：只要选定几个物理量的定几个物理量的单位，就能位，就能够利用物理公式推利用物理公式推导出其他出其他物理量的物理量的单位位这些被些被选定的物理量叫做基本量定的物理量叫做基本量(2)基本基本单位：基本物理量的位：基本物理量的单位力学中的基本物理量有三个，它位力学中的基本物理量有三个，它们分分别是是 、；它；它们的的单位是基本位是基本单位，分位，分别是是 、单位符号位符号 、.(3)导出出单位：由基本位：由基本单位根据物理关系推位根据物理关系推导出来的其他物理量的出来的其他物理量的单位位基本基本单位位导出出单位位质量量时间长度度千克千克秒秒米米kgsm2国际单位制中的基本单位国际单位制中的基本单位(1)有些物理单位属于基本单位，但不是国际单位，如厘米、克、小有些物理单位属于基本单位，但不是国际单位，如厘米、克、小时等时等(2)有些单位属于国际单位，但不是基本单位，如米有些单位属于国际单位，但不是基本单位，如米/秒秒(m/s)、帕斯卡、帕斯卡、牛牛(顿顿)等等三、两三、两类动力学力学问题牛牛顿第二定律确定了运第二定律确定了运动和力的关系，使我和力的关系，使我们能能够把物体的受力情况与运把物体的受力情况与运动情况情况联系起来系起来1已知受力情况求运动情况已知受力情况求运动情况已知物体的受力情况，根据牛已知物体的受力情况，根据牛顿第二定律，可以求出物体的第二定律，可以求出物体的 ；已知物；已知物体的初始条件体的初始条件(初位置和初速度初位置和初速度)，根据运，根据运动学公式，就可以求出物体在任一学公式，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刻的速度和位移，也就可以求解物体的运动情况情况2已知物体的运动情况求物体的受力情况已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运根据物体的运动情况，由运情况，由运动学公式可以求出学公式可以求出 ，再根据牛，再根据牛顿第二定第二定律可确定物体的律可确定物体的 ，从而求出未知的力，或与力相关的某些物理量，从而求出未知的力，或与力相关的某些物理量如如动摩擦因数、摩擦因数、劲度系数、力的方向等度系数、力的方向等加速度加速度加速度加速度受力情况受力情况四、超重和失重四、超重和失重1实重和视重实重和视重(1)实重：物体重：物体实际所受的重力，它与物体的运所受的重力，它与物体的运动状状态无关无关(2)视重：当物体在重：当物体在 方向上有加速度方向上有加速度时，物体，物体对弹簧簧测力力计的拉力或的拉力或对台秤的台秤的压力将不等于物体的力将不等于物体的 此此时弹簧簧测力力计的示数或台秤的示数即的示数或台秤的示数即为视重重2超重、失重和完全失重的比较超重、失重和完全失重的比较竖直直重力重力(1)超重并不是指重力增加了，失重并不是指重力减小了，完全失重也不超重并不是指重力增加了，失重并不是指重力减小了，完全失重也不能理解为物体不受重力了能理解为物体不受重力了(2)判断一个物体处于超重还是失重状态，主要根据加速度沿竖直方向的判断一个物体处于超重还是失重状态，主要根据加速度沿竖直方向的分量方向进行判断，若有向上的分量，则超重，若有向下的分量，则失重分量方向进行判断，若有向上的分量，则超重，若有向下的分量，则失重1下列下列说法中正确的是法中正确的是()A在力学中，力是基本概念，所以力的在力学中，力是基本概念，所以力的单位位“牛牛顿”是力学是力学单位制中的基位制中的基本本单位位B因因为力的力的单位是牛位是牛顿，而，而1 N1 kgm/s2，所以牛，所以牛顿是是导出出单位位C各物理量采用国各物理量采用国际单位，通位，通过物理公式运算的物理公式运算的结果的果的单位一定位一定为国国际单位位D物理公式不物理公式不仅确定了物理量之确定了物理量之间的数量关系，同的数量关系，同时也确定了物理量也确定了物理量间的的单位关系位关系解析：解析：“力力”虽然是力学中的一个最基本的概念，但它的单位虽然是力学中的一个最基本的概念，但它的单位“牛顿牛顿”却不是却不是力学中的基本单位力学中的基本单位是千克、米、秒，其他皆为导出单位力学中的基本单位力学中的基本单位是千克、米、秒，其他皆为导出单位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之间的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之间的单位关系已知量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国单位关系已知量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位，单位制在力学计算中的意义正在于此际单位，单位制在力学计算中的意义正在于此答案：答案：BCD2如如图所示是我国所示是我国长征火箭把征火箭把载人神舟人神舟飞船送上太船送上太 空的情景宇航空的情景宇航员在火箭在火箭发射与射与飞船回收的船回收的过程中均程中均 要要经受超重与失重的考受超重与失重的考验，下列，下列说法正确的是法正确的是()A火箭加速上升火箭加速上升时，宇航，宇航员处于失重状于失重状态B飞船加速下落船加速下落时，宇航，宇航员处于失重状于失重状态C飞船落地前减速，宇航船落地前减速，宇航员对座椅的座椅的压力大于其重力力大于其重力D火箭上升的加速度逐火箭上升的加速度逐渐减小减小时，宇航，宇航员对座椅的座椅的压力小于其重力力小于其重力解析：解析：只要火箭或飞船的加速度竖直向上，宇航员就处于超重状态；加速只要火箭或飞船的加速度竖直向上，宇航员就处于超重状态；加速度竖直向下，宇航员就处于失重状态，故度竖直向下，宇航员就处于失重状态，故A、D错误，错误，B、C正确正确答案：答案：BC3“蹦极极”就是跳就是跳跃者把一端固定的者把一端固定的长弹性性绳绑在踝关在踝关节等等处，从几十米，从几十米高高处跳下的一种极限运跳下的一种极限运动某人做某人做蹦极运极运动，所受，所受绳子拉力子拉力F的大小随的大小随时间t变化的情况如化的情况如图所示将所示将蹦极极过程近似程近似为在在竖直方向的运直方向的运动，重力加速度，重力加速度为g.据据图可知，此人在可知，此人在蹦极极 过程中最程中最大加速度大加速度约为()AgB2gC3g D4g答案：答案：B4固定光滑固定光滑细杆与地面成一定杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小角，在杆上套有一个光滑小环，小，小环在沿在沿杆方向的推力杆方向的推力F作用下向上运作用下向上运动，推力，推力F与小与小环速度速度v随随时间变化化规律如律如图所所示，取重力加速度示，取重力加速度g10 m/s2.求：求：(1)小小环的的质量量m；(2)细杆与地面杆与地面间的的倾角角.答案：答案：(1)1 kg(2)30 对牛牛顿第二定律的理解第二定律的理解 1牛顿第二定律的牛顿第二定律的“五性五性”2.瞬时加速度的问题分析瞬时加速度的问题分析分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻物体的受力情况及分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析该时刻物体的受力情况及运动状态，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型的建立(1)刚性性绳(或接触面或接触面)：一种不：一种不发生明生明显形形变就能就能产生生弹力的物体，剪断力的物体，剪断(或或脱离脱离)后，后，弹力立即改力立即改变或消失，不需要形或消失，不需要形变恢复恢复时间，一般，一般题目中所目中所给的的细线、轻杆和接触面在不加特殊杆和接触面在不加特殊说明明时，均可按此模型，均可按此模型处理理(2)弹簧簧(或橡皮或橡皮绳)：此种物体的特点是形：此种物体的特点是形变量大，形量大，形变恢复需要恢复需要较长时间，在瞬在瞬时问题中，其中，其弹力的大小往往可以看成是不力的大小往往可以看成是不变的的(1)力和加速度的瞬时对应性是高考的重点物体的运动状态应符合物体的力和加速度的瞬时对应性是高考的重点物体的运动状态应符合物体的受力情况，当外界因素发生变化受力情况，当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等如撤力、变力、断绳等)时，需重新进行运时，需重新进行运动分析和受力分析动分析和受力分析(2)细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力一般不能发生突变细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力一般不能发生突变例例1如图甲所示，一质量为如图甲所示，一质量为m的物体系于长度分别为的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，L2水平拉直，物体处于平衡水平拉直，物体处于平衡状态求解下列问题：状态求解下列问题：(1)现将线现将线L2剪断，求剪断剪断，求剪断L2的瞬间物体的加速度的瞬间物体的加速度(2)若将图甲中的细线若将图甲中的细线L1换成长度相同换成长度相同(接接m后后)，质量不计的轻弹簧，如图乙，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求剪断所示，其他条件不变，求剪断L2的瞬间物体的加速度的瞬间物体的加速度思路点拨思路点拨求解此题应注意以下两点：求解此题应注意以下两点：(1)其他力改变时，弹簧的弹力不能在瞬间发生突变其他力改变时，弹簧的弹力不能在瞬间发生突变(2)其他力改变时，细绳上的弹力可以在瞬间发生突变其他力改变时，细绳上的弹力可以在瞬间发生突变自主解答自主解答(1)当线当线L2被剪断的瞬间，因细线被剪断的瞬间，因细线L2对球的弹力突然消失，而对球的弹力突然消失，而引起引起L1上的张力发生突变，使物体的受力情况改变，瞬时加速度沿垂直上的张力发生突变，使物体的受力情况改变，瞬时加速度沿垂直L1斜斜向下方，为向下方，为agsin.(2)当线当线L2被剪断时，细线被剪断时，细线L2对球的弹力突然消失，而弹簧的形变还来不及对球的弹力突然消失，而弹簧的形变还来不及变化变化(变化要有一个过程，不能突变变化要有一个过程，不能突变)，因而弹簧的弹力不变，它与重力的合力，因而弹簧的弹力不变，它与重力的合力与细线与细线L2对球的弹力是一对平衡力，等值反向，所以线对球的弹力是一对平衡力，等值反向，所以线L2剪断时的瞬时加速剪断时的瞬时加速度为度为agtan，方向水平向右，方向水平向右答案答案(1)gsin 方向沿垂直于方向沿垂直于L1斜向下方斜向下方(2)gtan 方向水平向右方向水平向右1如如图所示，所示，轻弹簧上端与一簧上端与一质量量为m的木的木块1相相连，下端与另一，下端与另一质量量为M的木的木块2相相连，整个系，整个系统置于水平放置的光滑木板上，置于水平放置的光滑木板上，并并处于静止状于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出，将木板沿水平方向突然抽出，设抽出后的瞬抽出后的瞬间，木，木块1、2的加速度大小分的加速度大小分别为a1、a2.重力加速度大小重力加速度大小为g.则有有()答案：答案：C整体法与隔离法的整体法与隔离法的选取原取原则1隔离法的选取原则：隔离法的选取原则：若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解用牛顿第二定律列方程求解2整体法的选取原则：整体法的选取原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力，应用物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量或其他未知量)3整体法、隔离法交替运用原则：整体法、隔离法交替运用原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度，先整体求加速度，后隔离求内力后隔离求内力”4涉及隔离法与整体法的具体问题涉及隔离法与整体法的具体问题(1)涉及滑轮的问题，若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法若绳跨过涉及滑轮的问题，若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法若绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度方向不同，但大小相同定滑轮，连接的两物体虽然加速度方向不同，但大小相同(2)固定斜面上的连接体问题这类问题一般多是连接体固定斜面上的连接体问题这类问题一般多是连接体(系统系统)各物体保持相各物体保持相对静止，即具有相同的加速度解题时，一般采用先整体、后隔离的方法对静止，即具有相同的加速度解题时，一般采用先整体、后隔离的方法建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度者正交分解加速度(3)斜面体斜面体(或称为劈形物体、楔形物体或称为劈形物体、楔形物体)与在斜面体上物体组成的连接体与在斜面体上物体组成的连接体(系系统统)的问题当物体具有加速度，而斜面体静止的情况，解题时一般采用隔离的问题当物体具有加速度，而斜面体静止的情况，解题时一般采用隔离法分析法分析思路点拨思路点拨解答本题的关键是正确地判断出当轻绳拉力最大时，物体解答本题的关键是正确地判断出当轻绳拉力最大时，物体A、B间和物体间和物体C、D间的静摩擦力哪一个达到了最大静摩擦力间的静摩擦力哪一个达到了最大静摩擦力答案答案B2如如图所示，光滑水平面上放置所示，光滑水平面上放置质量分量分别为m、2m的的A、B两个物体，两个物体，A、B间的最大静摩擦力的最大静摩擦力为mg，现用水平拉力用水平拉力F拉拉B，使，使A、B以同一加速度运以同一加速度运动，则拉力拉力F的最大的最大值为()Amg B2mgC3mg D4mg答案：答案：C解答解答动力学的两力学的两类基本基本问题的方法和步的方法和步骤1动力学两类基本问题的分析流程图动力学两类基本问题的分析流程图2基本方法基本方法(1)明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程再分别研究每一个物理过程(2)根据根据问题的要求和的要求和计算方法，确定研究算方法，确定研究对象象进行分析，并画出示意行分析，并画出示意图图中中应注明力、速度、加速度的符号和方向注明力、速度、加速度的符号和方向对每一个力都明确施力物体和每一个力都明确施力物体和受力物体，以免分析力受力物体，以免分析力时有所有所遗漏或无中生有漏或无中生有(3)应用牛用牛顿运运动定律和运定律和运动学公式求解，通常先用表示物理量的符号运算，学公式求解，通常先用表示物理量的符号运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及及单位代入，通位代入，通过运算运算求求结果果3应用牛顿第二定律的解题步骤应用牛顿第二定律的解题步骤(1)明确研究明确研究对象根据象根据问题的需要和解的需要和解题的方便，的方便，选出被研究的物体出被研究的物体(2)分析物体的受力情况和运分析物体的受力情况和运动情况画好受力分析情况画好受力分析图，明确物体的运，明确物体的运动性性质和运和运动过程程(3)选取正方向或建立坐取正方向或建立坐标系通常以加速度的方向系通常以加速度的方向为正方向或以加速度方正方向或以加速度方向向为某一坐某一坐标轴的正方向的正方向(4)求合外力求合外力F合合(5)根据牛根据牛顿第二定律第二定律F合合ma列方程求解，必要列方程求解，必要时还要要对结果果进行行讨论(1)物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共同决定的物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共同决定的(2)无论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的无论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的“桥梁桥梁”例例3质量量为2 kg的物体在水平推力的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直的作用下沿水平面做直线运运动，一，一段段时间后撤去后撤去F，其运，其运动的的vt图象如象如图所示所示g取取10 m/s2，求：，求：(1)物体与水平面物体与水平面间的的动摩擦因数摩擦因数；(2)水平推力水平推力F的大小；的大小；(3)010 s内物体运内物体运动位移的大小位移的大小思路点拨思路点拨解答本题时可按以下思路分析：解答本题时可按以下思路分析：答案答案(1)0.2(2)6 N(3)46 m3研究人研究人员乘气球乘气球进行科学考察，气球、座行科学考察，气球、座舱、压舱物和科研人物和科研人员的的总质量量为990 kg.气球在空中停留一段气球在空中停留一段时间后，后，发现气球漏气而下降，及气球漏气而下降，及时堵住堵住堵住堵住时气球下降速度气球下降速度为1 m/s，且做匀加速运，且做匀加速运动，4 s内下降了内下降了12 m为使气使气球安全着球安全着陆，向，向舱外外缓慢抛出一定的慢抛出一定的压舱物此后物此后发现气球做匀减速运气球做匀减速运动，下降速度在下降速度在5分分钟内减少了内减少了3 m/s.若空气阻力和泄漏气体的若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略，重量均可忽略，重力加速度力加速度g9.89 m/s2，求抛掉的，求抛掉的压舱物的物的质量量解析：解析：设堵住漏洞后，气球的初速度为设堵住漏洞后，气球的初速度为v0，所受的空气浮力为，所受的空气浮力为F，气球、，气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为座舱、压舱物和科研人员的总质量为m，由牛顿第二定律得，由牛顿第二定律得mgFma 答案：答案：101 kg1将一个物体以某一速度从地面将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，直向上抛出，设物体在运物体在运动过程中所受程中所受空气阻力大小不空气阻力大小不变，则物体物体()A刚抛出抛出时的速度最大的速度最大B在最高点的加速度在最高点的加速度为零零C上升上升时间大于下落大于下落时间D上升上升时的加速度等于下落的加速度等于下落时的加速度的加速度答案：答案：A2如如图所示，在光滑水平面上有一所示，在光滑水平面上有一质量量为m1的足的足够长的的 木板，其上叠放一木板，其上叠放一质量量为m2的木的木块假定木假定木块和木板之和木板之间的最大静摩擦力和的最大静摩擦力和滑滑动摩擦力相等摩擦力相等现给木木块施加一随施加一随时间t增大的水平力增大的水平力Fkt(k是常数是常数)，木，木板和木板和木块加速度的大小分加速度的大小分别为a1和和a2.下列反映下列反映a1和和a2变化的化的图线中正确的是中正确的是()答案：答案：A解析：解析：当当m1m2时，两物体处于平衡状态，绳的拉力时，两物体处于平衡状态，绳的拉力FT1m1gm2g，由所给的选项验证可得由所给的选项验证可得C正确正确答案：答案：C4航模航模兴趣小趣小组设计出一架遥控出一架遥控飞行器，其行器，其质量量m2 kg，动力系力系统提供提供的恒定升力的恒定升力F28 N试飞时，飞行器从地面由静止开始行器从地面由静止开始竖直上升直上升设飞行行器器飞行行时所受的阻力大小不所受的阻力大小不变，g取取10 m/s2.(1)第一次第一次试飞，飞行器行器飞行行t18 s时到达高度到达高度H64 m求求飞行器所受阻行器所受阻力力Ff的大小；的大小；(2)第二次第二次试飞，飞行器行器飞行行t26 s时遥控器出遥控器出现故障，故障，飞行器立即失去升行器立即失去升力求力求飞行器能达到的最大高度行器能达到的最大高度h.答案：答案：(1)4 N(2)42 m人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。