资源描述
,基础诊断,考点突破,随堂演练,基础课时,7,牛顿第二定律两类动力学问题,1/59,知识梳理,知识点一、牛顿第二定律单位制,1,.,牛顿第二定律,(1),内容,物体加速度大小跟作用力成,_,，跟物体质量成,_,。加速度方向与,_,方向相同。,(2),表示式：,F,_,。,(3),适用范围,只适合用于,_,参考系,(,相对地面静止或,_,运动参考系,),。,只适合用于,_,物体,(,相对于分子、原子,),、低速运动,(,远小于光速,),情况。,正比,反比,作用力,ma,惯性,匀速直线,宏观,2/59,2,.,单位制,(1),单位制,由,_,和,_,一起组成了单位制。,(2),基本单位,_,单位。力学中基本量有三个，它们分别是,_,、,_,和,_,，它们国际单位分别是,_,、,_,和,_,。,(3),导出单位,由,_,依据物理关系推导出来其它物理量单位。,基本物理量,质量,长度,时间,kg,m,s,基本单位,基本单位,导出单位,3/59,思索,如图,1,所表示，小强自己拉车子时，不论怎么用力也难以拉动，最终在小红帮助下，他们才将车子拉着前进。,图,1,(1),依据牛顿第二定律，有力作用就产生加速度，为何小强用力拉车时车子不动呢？小强拉力不产生加速度吗？,(2),小强和小红一起用力瞬间，车子是否马上取得加速度？是否马上取得速度？,4/59,知识点二、两类动力学问题,1,.,动力学两类基本问题：,第一类：已知受力情况求物体,_,。,第二类：已知运动情况求物体,_,。,2,.,处理两类基本问题方法：,以,_,为,“,桥梁,”,，由运动学公式和,_,列方程求解，详细逻辑关系如图：,运动情况,受力情况,加速度,牛顿第二定律,5/59,思索,如图,2,所表示，质量为,m,物体在水平面上从速度,v,A,均匀减为,v,B,过程中前进距离为,x,。,图,2,(1),物体做什么运动？能求出它加速度吗？,(2),物体受几个力作用？能求出它受到摩擦力吗？,6/59,知识点三、超重和失重,1,.,超重,(1),定义：物体对支持物压力,(,或对悬挂物拉力,)_,物体所受重力现象。,(2),产生条件：物体含有,_,加速度。,2,.,失重,(1),定义：物体对支持物压力,(,或对悬挂物拉力,)_,物体所受重力现象。,(2),产生条件：物体含有,_,加速度。,3,.,完全失重,(1),定义：物体对支持物压力,(,或对竖直悬挂物拉力,)_,现象称为完全失重现象。,(2),产生条件：物体加速度,a,_,，方向竖直向下。,大于,向上,小于,向下,等于零,g,7/59,诊疗自测,1.,(,多项选择,),以下说法正确是,(,),A.,物体只有在受力前提下才会产生加速度，所以，加速度产生要滞后于力作用,B.,F,ma,是矢量式，,a,方向与,F,方向相同，与速度方向无关,C.,物体所受合外力减小，加速度一定减小，而速度不一定减小,D.,物理公式不但确定了物理量之间数量关系，同时也确定了物理量间单位关系,答案,BCD,8/59,2.,(,江苏南京一模,),关于超重和失重以下说法中，正确是,(,),A.,超重就是物体所受重力增大了，失重就是物体所受重力减小了,B.,物体做自由落体运动时处于完全失重状态，所以做自由落体运动物体不受重力作用,C.,物体含有向上速度时处于超重状态，物体含有向下速度时处于失重状态,D.,物体处于超重或失重状态时，物体重力一直存在且不发生改变,9/59,解析,物体含有向上加速度时处于超重状态，含有向下加速度时处于失重状态，超重和失重并非物体重力发生改变，而是物体对支持物压力或对悬挂物拉力发生了改变，总而言之，,A,、,B,、,C,错误，,D,正确。,答案,D,10/59,3.(,多项选择,),关于力与运动关系，以下说法正确是,(,),A.,物体速度不停增大，表示物体必受力作用,B.,物体位移不停增大，表示物体必受力作用,C.,若物体位移与时间平方成正比，表示物体必受力作用,D.,物体速率不变，则其所受协力必为零,解析,物体速度不停增大，表明物体有加速度，所以,A,正确；物体匀速运动也会造成位移增大，故,B,错误；位移与时间平方成正比表明物体在做加速运动，所以,C,正确；若物体速率不变，但速度方向改变，则物体依然有加速度，协力不为零，故,D,错误。,答案,AC,11/59,4.,如图,3,所表示，质量,m,10 kg,物体在水平面上向左运动，物体与水平面间动摩擦因数为,0.2,，与此同时物体受到一个水平向右推力,F,20 N,作用，则物体产生加速度是,(,g,取,10 m/s,2,)(,),图,3,A.0 B.4 m/s,2,，水平向右,C.2 m/s,2,，水平向左,D.2 m/s,2,，水平向右,12/59,答案,B,13/59,5.,一个木块以某一水平初速度自由滑上粗糙水平面，在水平面上运动,v,t,图象如图,4,所表示。已知重力加速度为,g,，则依据图象不能求出物理量是,(,),图,4,A.,木块位移,B.,木块加速度,C.,木块所受摩擦力,D.,木块与桌面间动摩擦因数,14/59,解析,位移可由图象与时间轴所围面积求出，由,v,t,图线斜率可求出加速度,a,，由牛顿第二定律知，,a,g,，故动摩擦因数,也可求出，因为不知木块质量，故不能求出木块所受摩擦力。,答案,C,15/59,考点一牛顿第二定律了解,16/59,【例,1,】,一质点受多个力作用，处于静止状态。现使其中一个力大小逐步减小到零，再沿原方向逐步恢复到原来大小。在此过程中，其它力保持不变，则质点加速度大小,a,和速度大小,v,改变情况是,(,),A.,a,和,v,都一直增大,B.,a,和,v,都先增大后减小,C.,a,先增大后减小，,v,一直增大,D.,a,和,v,都先减小后增大,17/59,解析,质点受多个力作用而处于静止状态，则其中任意一个力与其它各个力协力等大反向。使其中一个力大小逐步减小到零过程中，质点受到协力不停增大且协力方向与这个力方向相反，质点做加速度不停增大变加速运动。当这个力减小为零时，质点加速度到达最大值，此时速度增加得越快。当这个力又沿原方向逐步恢复过程中，质点受到协力不停减小，质点加速度也不停减小，但加速度与速度仍同向，质点开始做加速度不停减小变加速运动。当这个力恢复到原来大小时，质点受到合外力为零，加速度减小到零，质点速度到达最大值，,C,正确。,答案,C,18/59,19/59,【变式训练】,1.,如图,5,所表示，弹簧左端固定，右端自由伸长到,O,点并系住质量为,m,物体，现将弹簧压缩到,A,点，然后释放，物体能够一直运动到,B,点。假如物体受到阻力恒定，则,(,),图,5,A.,物体从,A,到,O,先加速后减速,B.,物体从,A,到,O,做加速运动，从,O,到,B,做减速运动,C.,物体运动到,O,点时，所受协力为零,D.,物体从,A,到,O,过程中，加速度逐步减小,20/59,解析,物体从,A,到,O,，初始阶段受到向右弹力大于阻力，协力向右。伴随物体向右运动，弹力逐步减小，协力逐步减小，由牛顿第二定律可知，加速度向右且逐步减小，因为加速度与速度同向，物体速度逐步增大。当物体向右运动至,AO,间某点,(,设为点,O,),时，弹力减小到与阻力相等，物体所受协力为零，加速度为零，速度到达最大。今后，伴随物体继续向右运动，弹力继续减小，阻力大于弹力，协力方向变为向左。至,O,点时弹力减为零，今后弹力向左且逐步增大。所以物体越过,O,点后，协力,(,加速度,),方向向左且逐步增大，因为加速度与速度反向，故物体做加速度逐步增大减速运动。综合以上分析，只有选项,A,正确。,答案,A,21/59,考点二牛顿第二定律瞬时性,加速度与合外力含有瞬时对应关系，二者总是同时产生、同时改变、同时消失，详细可简化为以下两种模型：,22/59,【例,2,】,两个质量均为,m,小球，用两条轻绳连接，处于平衡状态，如图,6,所表示。现突然快速剪断轻绳,OA,，让小球下落，在剪断轻绳瞬间，设小球,A,、,B,加速度分别用,a,1,和,a,2,表示，则,(,),图,6,A.,a,1,g,，,a,2,g,B.,a,1,0,，,a,2,2,g,C.,a,1,g,，,a,2,0D.,a,1,2,g,，,a,2,0,解析,因为绳子张力能够突变，故剪断,OA,后小球,A,、,B,只受重力，其加速度,a,1,a,2,g,。故选项,A,正确。,答案,A,23/59,【拓展延伸】,在,【例,2,】,中只将,A,、,B,间轻绳换成轻质弹簧，其它不变，如图,7,所表示，则正确选项是,_,。,图,7,解析,剪断轻绳,OA,后，因为弹簧弹力不能突变，故小球,A,所受协力为,2,mg,，小球,B,所受协力为零，所以小球,A,、,B,加速度分别为,a,1,2,g,，,a,2,0,。故选项,D,正确。,答案,D,24/59,规律方法,抓住,“,两关键,”,、遵照,“,四步骤,”,(1),分析瞬时加速度,“,两个关键,”,：,分析瞬时前、后受力情况和运动状态。,明确绳或线类、弹簧或橡皮条类模型特点。,(2),“,四个步骤,”,：,第一步：分析原来物体受力情况。,第二步：分析物体在突变时受力情况。,第三步：由牛顿第二定律列方程。,第四步：求出瞬时加速度，并讨论其合理性。,25/59,【变式训练】,2.,如图,8,所表示，物块,1,、,2,间用刚性轻质杆连接，物块,3,、,4,间用轻质弹簧相连，物块,1,、,3,质量为,m,，物块,2,、,4,质量为,M,，两个系统均置于水平放置光滑木板上，并处于静止状态。现将两木板沿水平方向突然抽出，设抽出后瞬间，物块,1,、,2,、,3,、,4,加速度大小分别为,a,1,、,a,2,、,a,3,、,a,4,。重力加速度大小为,g,，则有,(,),图,8,26/59,27/59,答案,C,28/59,考点三动力学两类基本问题,1,.,处理两类动力学基本问题应把握关键,(1),两类分析,物体受力分析和物体运动过程分析；,(2),一个,“,桥梁,”,物体运动加速度是联络运动和力桥梁。,2,.,处理动力学基本问题时对力处理方法,(1),合成法：,在物体受力个数较少,(2,个或,3,个,),时普通采取,“,合成法,”,(2),正交分解法：,若物体受力个数较多,(3,个或,3,个以上,),，则采取,“,正交分解法,”,。,29/59,【例,3,】,(,江苏苏北四市联考,),如图,9,所表示，在倾角,37,足够长固定斜面上，有一质量,m,1 kg,物体，物体与斜面间动摩擦因数,0.2,，物体受到沿平行于斜面方向向上轻绳拉力,F,9.6 N,作用，从静止开始运动，经,2 s,绳子突然断了，求绳断后经多长时间物体速度大小到达,22 m/s,。,(sin 37,0.6,，取,g,10 m/s,2,),图,9,30/59,读题,完成运动过程分析,(1),物体在最初,2 s,内做,初速度为零匀加速直线运动,(,第一个过程,),(2),绳子断了以后，物体做,匀减速直线运动到速度减为零,(,第二个过程,),(3),从最高点开始物体沿斜面向下做,初速度为零匀加速直线运动,(,第三个过程,),31/59,再读题,完成,“,大题小做,”,32/59,答案,33/59,解析,第一过程：在最初,2,s,内,，,物体在,F,9.6 N,拉力作用下，从静止开始沿斜面做匀加速直线运动，受力分析如图甲所表示。,甲,沿斜面方向有,F,mg,sin 37,F,f,ma,1,沿垂直斜面方向有,F,N,mg,cos 37,且,F,f,F,N,34/59,2 s,末绳断时，物体瞬时速度,v,1,a,1,t,1,4 m/s,第二过程：从撤去,F,到物体继续沿斜面向上运动到达速度为零过程，设此过程物体运动时间为,t,2,，,加速度大小为,a,2,乙,沿斜面方向有,mg,sin 37,F,f,ma,2,依据运动学公式得,v,1,a,2,t,2,由,得,t,2,0.53 s,35/59,第三过程：,物体从运动最高点沿斜面下滑，设第三阶段物体加速度大小为,a,3,所需时间为,t,3,。,由对物体受力分析得,mg,sin 37,F,f,ma,3,丙,由运动学公式得,v,3,a,3,t,3,由,得,t,3,5 s,总而言之，从绳断到物体速度到达,22 m/s,所经历总时间,t,t,2,t,3,0.53 s,5 s,5.53 s,。,答案,5.53 s,36/59,方法提炼,两类动力学问题解题步骤,37/59,【变式训练】,3.,(,江西重点中学六校联考,),如图,10,所表示，一个竖直固定在地面上透气圆筒，筒中有一劲度系数为,k,轻弹簧，其下端固定，上端连接一质量为,m,薄滑块，圆筒内壁涂有一层新型智能材料,ER,流体，它对滑块阻力可调。滑块静止时，,ER,流体对其阻力为零，此时弹簧长度为,L,。现有一质量也为,m,(,可视为质点,),物体在圆筒正上方距地面,2,L,处自由下落，与滑块碰撞,(,碰撞时间极短,),后粘在一起，并以物体碰前瞬间速度二分之一向下运动。,ER,流体对滑块阻力随滑块下移而改变，使滑块做匀减速运动，当下移距离为,d,时，速度减小为物体与滑块碰撞前瞬间速度四分之一。取重力加速度为,g,，忽略空气阻力，试求：,38/59,图,10,(1),物体与滑块碰撞前瞬间速度大小；,(2),滑块向下运动过程中加速度大小；,(3),当下移距离为,d,时，,ER,流体对滑块阻力大小。,39/59,40/59,41/59,考点四对超重和失重了解与应用,1.,超重、失重和完全失重比较,42/59,2.,对超重和失重深入了解,(1),超重并不是重力增加了，失重并不是重力减小了，完全失重也不是重力完全消失了。在发生这些现象时，物体重力依然存在，且不发生改变，只是物体对支持物压力,(,或对悬挂物拉力,),发生了改变,(,即,“,视重,”,发生改变,),。,(2),只要物体有向上或向下加速度，物体就处于超重或失重状态，与物体向上运动还是向下运动无关。,(3),尽管物体加速度不是在竖直方向，但只要其加速度在竖直方向上有分量，物体就会处于超重或失重状态。,43/59,【例,4,】,如图,11,所表示是某同学站在力传感器上，做下蹲,起立动作时统计力随时间改变图线，纵坐标为力,(,单位为,N),，横坐标为时间,(,单位为,s),。由图可知，该同学体重约为,650 N,，除此以外，还能够得到信息有,(,),图,11,44/59,A.,该同学做了两次下蹲,起立动作,B.,该同学做了一次下蹲,起立动作，且下蹲后约,2 s,起立,C.,下蹲过程中人处于失重状态,D.,下蹲过程中人先处于超重状态后处于失重状态,解析,在,3,4 s,下蹲过程中，先向下加速再向下减速，故人先处于失重状态后处于超重状态；在,6,7 s,起立过程中，先向上加速再向上减速，故人先处于超重状态后处于失重状态，选项,A,、,C,、,D,错误，,B,正确。,答案,B,45/59,方法提炼,超重和失重现象判断,“,三,”,技巧,(1),从受力角度判断,：当物体所受向上拉力,(,或支持力,),大于重力时，物体处于超重状态，小于重力时处于失重状态，等于零时处于完全失重状态。,(2),从加速度角度判断,：当物体含有向上加速度时处于超重状态，含有向下加速度时处于失重状态，向下加速度为重力加速度时处于完全失重状态。,(3),从速度改变角度判断,：,物体向上加速或向下减速时，超重；,物体向下加速或向上减速时，失重。,46/59,【变式训练】,4.,(,北京理综，,18),应用物理知识分析生活中常见现象，能够使物理学习愈加有趣和深入。比如平伸手掌托起物体，由静止开始竖直向上运动，直至将物体抛出。对此现象分析正确有,(,),A.,手托物体向上运动过程中，物体一直处于超重状态,B.,手托物体向上运动过程中，物体一直处于失重状态,C.,在物体离开手瞬间，物体加速度大于重力加速度,D.,在物体离开手瞬间，手加速度大于重力加速度,47/59,解析,物体由静止开始向上运动时，物体和手掌先一起加速向上，物体处于超重状态，之后物体和手掌分离前，应减速向上，物体处于失重状态，故,A,、,B,均错误；当物体离开手瞬间，物体只受重力，此时物体加速度等于重力加速度，选项,C,错误；手和物体分离之前速度相同，分离之后手速度改变量比物体速度改变量大，物体离开手瞬间，手加速度大于重力加速度，所以选项,D,正确。,答案,D,48/59,1.,以下实例属于超重现象是,(,),A.,汽车驶过拱形桥顶端时,B.,火箭点火后加速升空时,C.,跳水运动员被跳板弹起，离开跳板向上运动时,D.,体操运动员双手握住单杠吊在空中不动时,49/59,解析,发生超重现象时，物体加速度方向竖直向上。汽车驶过拱形桥顶端时，其向心加速度竖直向下指向圆心，汽车处于失重状态，,A,错误；火箭点火后加速升空，加速度竖直向上，处于超重状态，,B,正确；跳水运动员离开跳板向上运动时，只受重力，运动员处于完全失重状态，,C,错误；体操运动员握住单杠在空中不动时，运动员处于平衡状态，,D,错误。,答案,B,50/59,2.,如图,12,所表示，水平面上,B,点左侧是光滑，,B,点右侧是粗糙，把质量为,m,1,和,m,2,两个小物块,(,可看作质点,),放在,B,点左侧光滑水平面上，相距,L,，它们以相同速度向右运动，先后进入表面粗糙水平面，最终停顿运动。它们与粗糙水平面间动摩擦因数相同。静止后两个小物块间距离为,x,，则有,(,),图,12,A.,若,m,1,m,2,，则,x,L,B.,若,m,1,m,2,，则,x,L,C.,若,m,1,m,2,，则,x,L,D.,不论,m,1,、,m,2,大小关系怎样，都有,x,0,51/59,解析,依据牛顿第二定律可知，两个小物块在,B,点右侧运动时加速度相同，即,a,g,，而且两个小物块抵达,B,点时速度相同，又,v,2,2,ax,，那么它们在,B,点右侧粗糙水平面上位移相同。所以不论,m,1,、,m,2,大小关系怎样，都有,x,0,。,答案,D,52/59,3.,如图,13,所表示，,A,、,B,两球质量相等，光滑斜面倾角为,，图甲中，,A,、,B,两球用轻弹簧相连，图乙中,A,、,B,两球用轻质杆相连，系统静止时，挡板,C,与斜面垂直，轻弹簧、轻杆均与斜面平行，则在突然撤去挡板瞬间有,(,),图,13,A.,两图中两球加速度均为,g,sin,B.,两图中,A,球加速度均为零,C.,图乙中轻杆作用力一定不为零,D.,图甲中,B,球加速度是图乙中,B,球加速度,2,倍,53/59,解析,撤去挡板前，挡板对,B,球弹力大小为,2,mg,sin,，因弹簧弹力不能突变，而杆弹力会突变，所以撤去挡板瞬间，图甲中,A,球所受协力为零，加速度为零，,B,球所受协力为,2,mg,sin,，加速度为,2,g,sin,；图乙中杆弹力突变为零，,A,、,B,球所受协力均为,mg,sin,，加速度均为,g,sin,，可知只有,D,正确。,答案,D,54/59,4.,如图,14,所表示，质量为,M,框架放在水平地面上，一轻质弹簧上端固定在框架上，下端拴着一质量为,m,小球，小球上下振动时，框架一直没有跳起，当框架对地面压力为零瞬间，小球加速度大小为,(,),图,14,55/59,答案,C,56/59,5.,(,江苏南京模拟,),如图,15,为一条平直公路中两段，其中,A,点左边路段为足够长柏油路面，,A,点右边路段为水泥路面。已知汽车轮胎与柏油路面动摩擦因数为,1,，与水泥路面动摩擦因数为,2,。当汽车以速度,v,0,沿柏油路面行驶时，若刚过,A,点时紧急刹车后,(,车轮马上停顿转动,),，汽车要滑行一段距离到,B,处才能停下；若该汽车以速度,2,v,0,在柏油路面上行驶，突然发觉,B,处有障碍物，需在,A,点左侧柏油路段上某处紧急刹车，若最终汽车刚好撞不上障碍物，求：,(,重力加速度为,g,),。,图,15,57/59,(1),水泥路面,AB,段长度；,(2),在第二种情况下汽车运动了多长时间才停下？,解析,(1),水泥路面上运动加速度为,a,1,，则,2,mg,ma,1,58/59,小结巧记,1,个定律,牛顿第二定律,2,个概念,超重、失重,1,种方法,处理动力学问题基本方法,1,种思想方法,整体法与隔离法,2,种模型,刚性绳模型、弹簧模型,3,个热点,牛顿第二定律了解、牛顿第二定律瞬时性问题、动力学两类基本问题,59/59,
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