物理第3章 牛顿运动定律 第2讲 牛顿第二定律 两类动力学问题 新人教版

牛顿运动定律牛顿运动定律第 三 章第第2讲牛顿第二定律两类动力学问题讲牛顿第二定律两类动力学问题1 1知 识 梳 理 自 测知 识 梳 理 自 测2 2核 心 考 点 突 破核 心 考 点 突 破3 3阶段培优微专题阶段培优微专题4 42 2 年 高 考 模 拟年 高 考 模 拟知识梳理自测知识梳理自测 1内容：物体加速度的大小跟_成正比，跟_成反比，加速度的方向跟_的方向相同。 2表达式：_。 3适用范围： (1)牛顿第二定律只适用于_参考系，即相对地面_的参考系。 (2)牛顿第二定律只适用于_(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况。牛顿第二定律它受到的合外力它受到的合外力 物体的质量物体的质量 合外力合外力 Fma 惯性惯性 静止或做匀速直线运动静止或做匀速直线运动 宏观物体宏观物体 思考：如图所示，小强自己拉车子时，无论怎么用力也难以拉动，最后在小红的帮助下，他们才将车子拉着前进。 (1)根据牛顿第二定律，有力作用就产生加速度，为什么小强用力拉车时车子不动呢？小强的拉力不产生加速度吗？ (2)小强和小红一起用力的瞬间，车子是否马上获得加速度？是否马上获得速度？ 答案：(1)车还受摩擦力作用。小强的拉力产生加速度。(2)是否。 1定义：由_和导出单位一起组成了单位制。 2分类：(1)基本单位：_的单位。力学中的基本量有三个，它们分别是_、_和_，它们的国际单位分别是千克(kg)、秒(s)和_。 (2)导出单位：由_量根据物理关系推导出来的其他物理量的单位。单位制基本单位基本单位 基本量基本量 质量质量 时间时间 长度长度 米米(m) 基本基本 1动力学的两类基本问题： 第一类：已知受力情况求物体的_； 第二类：已知运动情况求物体的_。 2解决两类基本问题的方法：以_为“桥梁”，由运动学公式和_列方程求解，具体逻辑关系如图：两类动力学问题运动情况运动情况 受力情况受力情况 加速度加速度 牛顿运动定律牛顿运动定律 思考：如图所示，质量为m的物体在粗糙程度相同的水平面上从速度vA均匀减为vB的过程中前进的距离为x。 (1)物体做什么运动？能求出它的加速度吗？ (2)物体受几个力作用？能求出它受到的摩擦力吗？ 思维诊断： (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。 ()B 解析重物匀速运动过程，弹簧对重物的弹力与重力平衡，手突然停止运动后，重物由于惯性继续下降，弹簧伸长量变大，弹力变大，故重力与弹力的合力变大，根据牛顿第二定律，重物的加速度变大，故选项B正确，选项A、C、D错误。C A 解析对球进行受力分析，受到重力mg和球拍对它的支持力N，作出受力分析图如图甲所示，根据牛顿第二定律得：A 核心考点突破核心考点突破牛顿第二定律的理解C 解题导思：(1)其中一个力的大小逐渐减小到零，再沿原方向逐渐恢复到原来大小的过程中，质点所受合外力的大小、方向如何变化？加速度如何变化？速度如何变化？ (2)画出质点运动的vt图象。 解析质点受多个力的作用，处于静止状态，则多个力的合力为零，其中任意一个力与剩余所有力的合力大小相等、方向相反，使其中一个力的大小逐渐减小到零再恢复到原来的大小，则所有力的合力先变大后变小，但合力的方向不变，根据牛顿第二定律，a先增大后减小，v始终增大，故选C。类题演练类题演练 1 A 解析小球和小车的加速度相同，所以小球在重力和杆的作用力两个力的作用下也沿水平向左的方向加速运动，加速度水平向左，根据牛顿第二定律Fma可知，加速度的方向与合力的方向相同，故小球所受的合力方向水平向左，根据力的合成知识可知，直杆对小球的作用力只可能沿OA方向，故A正确，B、C、D错误。 1两种模型 加速度与合外力具有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时变化、同时消失，具体可简化为以下两种模型： 2求解瞬时加速度的一般思路应用牛顿第二定律分析瞬时问题A 解题导思：剪断细绳的瞬间，弹簧的弹力不能突变，A和B之间的细绳的拉力是否突变为零？为什么 答案：此题中A和B之间的细绳的拉力不能突变为零，如果为零，则B球的加速度比A球大，细绳瞬间又被拉紧。 解析剪断细线前，由平衡条件可知，A上端的细线的拉力为3mg，A、B之间细线的拉力为2mg，轻弹簧的拉力为mg。在剪断细线的瞬间，轻弹簧中拉力不变，小球C所受合外力为零，所以C的加速度为零；A、B小球被细线拴在一起，整体受到二者重力和轻弹簧向下的拉力，由牛顿第二定律，3mg2ma，解得a1.5g，选项A正确。 规律总结： 求解瞬时加速度问题时应抓住“两点” (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，而速度的变化需要一个过程的积累，不会发生突变。类题演练类题演练 2 BD 类题演练类题演练 3 D A两图中两球加速度均为gsin B两图中A球的加速度均为零 C图乙中轻杆的作用力一定不为零 D图甲中B球的加速度是图乙中B球加速度的2倍 解析甲图中弹簧弹力不变，A球受力不发生变化A球加速度为零，而B球因撤去挡板而支持力消失，B球受力沿斜面向下，F弹mgsinF弹，F弹mgsin，则aB甲2gsin，而乙图中去掉挡板杆弹力发生突变，变为0，则乙图中A、B两球所受合力均为mgsin，则两球加速度均为gsin，则aB甲2aB乙，D正确，其余选项不正确。 动力学两类基本问题的解题思路动力学两类基本问题 解题导思：(1)环的运动过程分为几段？各是什么性质的运动？ (2)匀加速直线运动的末速度与匀减速直线运动的初速度有何关系？ 答案：(1)环的运动分为两个阶段，先是匀加速直线运动，后是匀减速直线运动。 (2)相等。 解析(1)在力F作用0.5s内根据牛顿第二定律有 FcosmgsinFfma1 FsinFNmgcos FfFN 设0.5s末速度为v 根据运动学公式有va1t1 撤去F后0.4s内 mgsinmgcosma2 规律总结： 解决动力学两类基本问题应把握的关键 (1)两类分析物体的受力分析和物体的运动过程分析； (2)两个桥梁加速度是联系运动和力的桥梁；速度是各物理过程间相互联系的桥梁。类题演练类题演练 4 (1)座椅在自由下落结束时刻的速度为多大？ (2)座椅在匀减速运动阶段的时间为多少？ (3)在匀减速运动阶段，座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍？ 答案：(1)12m/s(2)4.8s(3)1.25 解析(1)设座椅在自由下落结束时刻的速度为v，下落时间t11.2s，由vgt1得v12m/s。 (1)明确常见图象的应用方法，如下表：牛顿运动定律与图象结合问题vt图象根据图象的斜率判断加速度的大小和方向，进而根据牛顿第二定律求解合外力Fa图象首先要根据具体的物理情景，对物体进行受力分析，然后根据牛顿第二定律推导出F、a两个量间的函数关系式，根据函数关系式结合图象，明确图象的斜率、截距或面积的意义，从而由图象给出的信息求出未知量at图象要注意加速度的正负，正确分析每一段的运动情况，然后结合物体受力情况根据牛顿第二定律列方程Ft图象要结合物体受到的力，根据牛顿第二定律求出加速度，分析每一时间段的运动性质 (2)图象类问题的实质是力与运动的关系问题，以牛顿第二定律为纽带，理解图象的类型，图象的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义。运用图象解决问题一般包含两个角度：用给定的图象解答问题；根据题意作图，用图象解答问题。在实际的应用中要建立物理情景与函数、图象的相互转换关系ABD 类题演练类题演练 5 A 解析在物块沿光滑斜面下滑的过程中，对小物块进行受力分析，设此过程物块的加速度大小为a1，物块沿斜面下滑的时间为t1，到达斜面底端时的速度为v，根据牛顿第二定律可得mgsin37ma1，解得a1gsin376m/s2，根据运动学公式vv0at可得va1t16t1。在物块沿粗糙水平面运动的过程中，对小物块进行受力分析，设此过程中物块的加速度大小为a2，物块运动时间为t2，根据牛顿第二定律可得fma2，fmg，可得a2g2m/s2，根据运动学公式vv0at可得va2t22t2，得a13a2，t23t1，故A正确。阶段培优微专题阶段培优微专题 等时圆模型 1模型的两种情况 (1)质点从竖直圆环上沿不同的光滑弦上端由静止开始滑到环的最低点所用时间相等，如图甲所示； (2)质点从竖直圆环上最高点沿不同的光滑弦由静止开始滑到圆环上所用时间相等，如图乙所示。 2.模型的分析思路B 解题导思：(1)重物从A到B做什么运动？ (2)如何表示斜槽的长度？ 答案：(1)匀加速直线运动。 (2)sAB2Rsin602rsin60 sCD2Rsin302rsin30 反思总结： 本题符合等时圆模型，可直接套结论解题。类题演练类题演练 6 B AtAtCtB BtAtCtB CtAtCtB D由于C点的位置不确定，无法比较时间大小关系