牛顿第二定律复习.ppt

第二节第二节第二节第二节 牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律牛顿第二定律 两类动力学问题两类动力学问题两类动力学问题两类动力学问题基基础础知知识识梳梳理理一、牛顿第二定律一、牛顿第二定律1内容：物体加速度的大小跟作内容：物体加速度的大小跟作用力成用力成 ，跟物体的质量成，跟物体的质量成 ，加速度的方向跟作用力的方向加速度的方向跟作用力的方向 2表达式：表达式：Fma正比正比 反比反比 相同相同基基础础知知识识梳梳理理3适用范围适用范围(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系，牛顿第二定律只适用于惯性参考系，即相对于地面即相对于地面 或或 的参考的参考系系(2)牛顿第二定律只适用于牛顿第二定律只适用于宏观宏观物体物体(相相对于分子、原子等对于分子、原子等)、运动运动(远小于光远小于光速速)的情况的情况静止静止 匀速直线运动匀速直线运动 低速低速基基础础知知识识梳梳理理【思考思考提示提示】不对物体的不对物体的质量与受力、运动情况无关质量与受力、运动情况无关思考思考基基础础知知识识梳梳理理二、两类动力学问题二、两类动力学问题1已知物体的受力情况，求物体已知物体的受力情况，求物体的的 2已知物体的运动情况，求物体已知物体的运动情况，求物体的的 运动情况运动情况受力情况受力情况基基础础知知识识梳梳理理特别提示特别提示：利用牛顿第二定律解：利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁桥梁”作用，将运动学规律和牛顿作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结合，寻找加速度和未知第二定律相结合，寻找加速度和未知量的关键，是解决这类问题的思考方量的关键，是解决这类问题的思考方向向基基础础知知识识梳梳理理 三、力学单位制三、力学单位制 1单位制：由单位制：由 单位和单位和 单单位一起组成了单位制位一起组成了单位制 2基本单位：基本物理量的单位，基本单位：基本物理量的单位，基本物理量共七个，其中力学有三个，基本物理量共七个，其中力学有三个，它们是它们是 、，它们的，它们的单位分别是单位分别是 、3导出单位：由基本量根据导出单位：由基本量根据 推导出来的其他物理量的单位推导出来的其他物理量的单位基本基本 导出导出长度长度 质量质量 时间时间米米 千克千克 秒秒 物理物理关系关系大家有疑问的，可以询问和交流大家有疑问的，可以询问和交流可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点可以互相讨论下，但要小声点基基础础知知识识梳梳理理4国际单位制中的基本物理量和基国际单位制中的基本物理量和基本单位本单位基基础础知知识识梳梳理理一、对牛顿第二定律的理解一、对牛顿第二定律的理解1牛顿第二定律的牛顿第二定律的“四性四性”基基础础知知识识梳梳理理基基础础知知识识梳梳理理2.关于瞬时加速度关于瞬时加速度分析物体在某一时刻的瞬时加速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出瞬时加速度此类问题应注意两种基本模型的建立基本模型的建立基基础础知知识识梳梳理理(1)刚性绳刚性绳(或接触面或接触面)：一种不发生：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离或脱离)后，弹力立即改变或消失，不后，弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理明时，均可按此模型处理基基础础知知识识梳梳理理(2)弹簧弹簧(或橡皮绳或橡皮绳)：此种物体的特：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的往可以看成是不变的基基础础知知识识梳梳理理特别提醒特别提醒1 1力和加速度的瞬时对应性是高力和加速度的瞬时对应性是高考的重点物体的受力情况应符合物考的重点物体的受力情况应符合物体的运动状态，当外界因素发生变化体的运动状态，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，需重新时，需重新进行运动分析和受力分析，切忌想当进行运动分析和受力分析，切忌想当然！然！2 2细绳弹力可以发生突变而弹簧细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力不能发生突变弹力不能发生突变基基础础知知识识梳梳理理如图如图321所示，物体所示，物体P以一定的初速度以一定的初速度v沿光滑水沿光滑水平面向右运动，与一个右端平面向右运动，与一个右端固定的轻质弹簧相撞，并被固定的轻质弹簧相撞，并被弹簧反向弹回若弹簧在被弹簧反向弹回若弹簧在被压缩过程中始终遵守胡克定压缩过程中始终遵守胡克定律，那么在律，那么在P与弹簧发生相互与弹簧发生相互作用的整个过程中作用的整个过程中()即时应用即时应用图图321基基础础知知识识梳梳理理AP的加速度大小不断变化，方的加速度大小不断变化，方向也不断变化向也不断变化BP的加速度大小不断变化，但的加速度大小不断变化，但方向只改变一次方向只改变一次CP的加速度大小不断改变，当的加速度大小不断改变，当加速度数值最大时，速度最小加速度数值最大时，速度最小D有一段过程，有一段过程，P的加速度逐渐的加速度逐渐增大，速度也逐渐增大增大，速度也逐渐增大基基础础知知识识梳梳理理解析解析：选：选C.在在P与弹簧作用的整个与弹簧作用的整个过程中，弹簧对过程中，弹簧对P的弹力的方向不变，的弹力的方向不变，大小先增大后减小，所以大小先增大后减小，所以P的加速度方的加速度方向不变，大小先增大后减小，故向不变，大小先增大后减小，故A、B错；当错；当P把弹簧压缩到最短时，加速度把弹簧压缩到最短时，加速度达到最大，速度减小到最小为达到最大，速度减小到最小为0，而后，而后加速度逐渐减小，速度逐渐增大，故加速度逐渐减小，速度逐渐增大，故C对对D错错基基础础知知识识梳梳理理二、解答两类动力学问题的基本二、解答两类动力学问题的基本方法及步骤方法及步骤1解答两类动力学问题的基本方解答两类动力学问题的基本方法法(1)明确题目中给出的物理现象和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的联系点，再分别研究每一个物理过程程基基础础知知识识梳梳理理(2)根据问题的要求和计算方法，根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行分析，并画示意确定研究对象，进行分析，并画示意图图中应注明力、速度、加速度的图图中应注明力、速度、加速度的符号和方向对每一个力都明确施力符号和方向对每一个力都明确施力物体和受力物体，以免分析力时有所物体和受力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有遗漏或无中生有基基础础知知识识梳梳理理(3)应用牛顿运动定律和运动学公应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物理量的符号式求解，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，然运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果通过运算求结果基基础础知知识识梳梳理理(4)分析流程图分析流程图基基础础知知识识梳梳理理2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)明确研究对象根据问题的需明确研究对象根据问题的需要和解题的方便，选出被研究的物体要和解题的方便，选出被研究的物体(2)分析物体的受力情况和运动情分析物体的受力情况和运动情况，画好受力分析图，明确物体的运况，画好受力分析图，明确物体的运动性质和运动过程动性质和运动过程基基础础知知识识梳梳理理(3)选取正方向或建立坐标系，通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度方向为某一坐标轴的正方向(4)求合外力求合外力F合合(5)根据牛顿第二定律根据牛顿第二定律F合合ma列方列方程求解，必要时还要对结果进行讨论程求解，必要时还要对结果进行讨论基基础础知知识识梳梳理理特别提醒特别提醒1 1物体的运动情况是由所受的力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及物体运动的初始状态共同决定的2 2无论是哪种情况，联系力和运无论是哪种情况，联系力和运动的动的“桥梁桥梁”都是加速度都是加速度基基础础知知识识梳梳理理2如图如图322所所示，一质量为示，一质量为m的物块的物块放在水平地面上，现在放在水平地面上，现在对物块施加一个大小为对物块施加一个大小为F的水平恒力，使物块的水平恒力，使物块从静止开始向右移动距从静止开始向右移动距离离s后立即撤去后立即撤去F，物块，物块与水平地面间的动摩擦与水平地面间的动摩擦因数为因数为.求：求：即时应用即时应用图图322基基础础知知识识梳梳理理(1)撤去撤去F时，物块的速度大小；时，物块的速度大小；(2)撤去撤去F后，物块还能滑行多远？后，物块还能滑行多远？基基础础知知识识梳梳理理基基础础知知识识梳梳理理(2009年广东模拟年广东模拟)在动在动摩擦因数摩擦因数0.2的水平面的水平面上有一个质量为上有一个质量为m1 kg的的小球，小球与水平轻弹簧小球，小球与水平轻弹簧及与竖直方向成及与竖直方向成45角角的不可伸长的轻绳一端相的不可伸长的轻绳一端相连，如图连，如图323所示所示高高频频考考点点例例析析题型一题型一 对牛顿第二定律瞬时性的理解对牛顿第二定律瞬时性的理解例例1图图323高高频频考考点点例例析析此时小球处于静止平衡状态，且水平此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，绳的瞬间，g取取10 m/s2.求：求：(1)此时轻弹簧的弹力大小为多少此时轻弹簧的弹力大小为多少？(2)小球的加速度大小和方向？小球的加速度大小和方向？(3)当剪断弹簧的瞬间小球的加速当剪断弹簧的瞬间小球的加速度为多少？度为多少？高高频频考考点点例例析析【解析解析】(1)因此时水平面对小球因此时水平面对小球的弹力为零，小球在绳没有断时受到的弹力为零，小球在绳没有断时受到绳的拉力绳的拉力FT和弹簧的弹力和弹簧的弹力FN作用而处作用而处于平衡状态，依据平衡条件得于平衡状态，依据平衡条件得竖直方向有：竖直方向有：FTcosmg，水平方向有：水平方向有：FTsinFN，解得弹簧的弹力为：解得弹簧的弹力为：FNmgtan10 N.高高频频考考点点例例析析【答案答案】(1)10 N(2)8 m/s2方向向左方向向左(3)0高高频频考考点点例例析析1.如图如图324所示是两根轻弹簧所示是两根轻弹簧与两个质量都为与两个质量都为m的小球连接成的系的小球连接成的系统，上面一根弹簧的上端固定在天花统，上面一根弹簧的上端固定在天花板上，两小球之间还连接了一根不可板上，两小球之间还连接了一根不可伸长的细线该系统静止，细线受到伸长的细线该系统静止，细线受到的拉力大小等于的拉力大小等于4 mg.在剪断了两球之在剪断了两球之间的细线的瞬间，球间的细线的瞬间，球A的加速度的加速度aA和和球球B的加速度的加速度aB分别是分别是()变式训练变式训练图图324高高频频考考点点例例析析A2g，竖直向下；，竖直向下；2g，竖直向下，竖直向下B4g，竖直向上；，竖直向上；4g，竖直向下，竖直向下C2g，竖直向上；，竖直向上；2g，竖直向下，竖直向下D2g，竖直向下；，竖直向下；4g，竖直向下，竖直向下高高频频考考点点例例析析解析解析：选：选B.系统初始时刻处于平衡状态，分系统初始时刻处于平衡状态，分别对别对A、B球受力分析，如图所示，由球受力分析，如图所示，由于细线拉力于细线拉力FT=4mg，则说明，则说明AB之间之间高高频频考考点点例例析析弹簧处于压缩状态，对弹簧处于压缩状态，对A与与B及二及二者间弹簧这一整体，有：者间弹簧这一整体，有：FA=2mg，对对B：FT=FAB+mgFAB=3mg高高频频考考点点例例析析(2008年高考海南卷年高考海南卷)科研人员乘气科研人员乘气球进行科学考察气球、座舱、压舱球进行科学考察气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为物和科研人员的总质量为990 kg.气球气球在空中停留一段时间后，发现气球漏在空中停留一段时间后，发现气球漏气而下降，及时堵住堵住时气球下气而下降，及时堵住堵住时气球下降速度为降速度为1 m/s，且做匀加速运动，且做匀加速运动，高高频频考考点点例例析析题型二题型二 两类动力问题的求解两类动力问题的求解例例2高高频频考考点点例例析析4 s内下降了内下降了12 m为使气球安全着陆，为使气球安全着陆，向舱外缓慢抛出一定的压舱物此后向舱外缓慢抛出一定的压舱物此后发现气球做匀减速运动，下降速度在发现气球做匀减速运动，下降速度在5分钟内减少了分钟内减少了3 m/s.若空气阻力和泄漏若空气阻力和泄漏气体的质量均可忽略，重力加速度气体的质量均可忽略，重力加速度g9.89 m/s2，求抛掉的压舱物的质量，求抛掉的压舱物的质量高高频频考考点点例例析析高高频频考考点点例例析析高高频频考考点点例例析析将题设数据将题设数据m990 kg，v01 m/s，t4 s，h12 m，t300 s，v3 m/s，g9.89 m/s2代入代入式得式得m101 kg.【答案答案】101 kg高高频频考考点点例例析析2上题中，若要使气球匀速下降，上题中，若要使气球匀速下降，则向舱外抛出的压舱物的质量是多少则向舱外抛出的压舱物的质量是多少？解析解析：若气球匀速下降，则：若气球匀速下降，则F(mm)g再根据再根据mgFma，hv0tat2解得：解得：m100 kg.答案：答案：100 kg变式训练变式训练高高频频考考点点例例析析如图如图325所示，所示，质量为质量为m的人站在自动的人站在自动扶梯上，扶梯正以加速扶梯上，扶梯正以加速度度a向上减速运动，向上减速运动，a与与水平方向的夹角为水平方向的夹角为.求求人所受到的支持力和摩人所受到的支持力和摩擦力擦力题型三题型三 正交分解法的应用正交分解法的应用例例3图图325高高频频考考点点例例析析【解析解析】法一：以人为研究对象，法一：以人为研究对象，他站在减速上升的电梯上，受到竖直他站在减速上升的电梯上，受到竖直向下的重力向下的重力mg和竖直向上的支持力和竖直向上的支持力FN，还受到水平方向的静摩擦力，还受到水平方向的静摩擦力F静静，由，由于电梯斜向下的加速度有一个水平向于电梯斜向下的加速度有一个水平向左的分量，故可判断静摩擦力的方向左的分量，故可判断静摩擦力的方向水平向左，人受力如图水平向左，人受力如图326甲所示，甲所示，建立如图所示的坐标系，并将加速度建立如图所示的坐标系，并将加速度分解为水平方向加速度分解为水平方向加速度ax和竖直方向加和竖直方向加速度速度ay，如图，如图326乙所示，则乙所示，则axacos，ayasin.高高频频考考点点例例析析 图图326由牛顿第二定律得由牛顿第二定律得F静静max，mgFNmay，高高频频考考点点例例析析解得解得F F静静mamacoscos，F FN Nm m(g ga asinsin)图图327高高频频考考点点例例析析法二：以人为研究对象，受力分法二：以人为研究对象，受力分析如图析如图327所示因摩擦力所示因摩擦力F为待为待求，且必沿水平方向，设为水平向右求，且必沿水平方向，设为水平向右建立如图所示坐标系，并规定正方建立如图所示坐标系，并规定正方向向根据牛顿第二定律得根据牛顿第二定律得x方向：方向：mgsinFNsinFcosmay方向：方向：mgcosFsinFNcos0高高频频考考点点例例析析由由两式可解得两式可解得FNm(gasin)，Fmacos.F为负值，说明摩擦力的实际方向为负值，说明摩擦力的实际方向与假设方向相反，为水平向左与假设方向相反，为水平向左【答案答案】见解析见解析高高频频考考点点例例析析【方法技巧方法技巧】(1)对受多个力作对受多个力作用的物体应用牛顿第二定律时，常用用的物体应用牛顿第二定律时，常用的方法是正交分解，分解时，可以分的方法是正交分解，分解时，可以分解力，也可以分解加速度解力，也可以分解加速度(2)判断静摩擦力的方向、计算静判断静摩擦力的方向、计算静摩擦力的大小时，若物体处于平衡状摩擦力的大小时，若物体处于平衡状态，则可根据平衡条件判断静摩擦力态，则可根据平衡条件判断静摩擦力的方向，计算摩擦力的大小；若物体的方向，计算摩擦力的大小；若物体有加速度，则应根据牛顿第二定律判有加速度，则应根据牛顿第二定律判断静摩擦力的方向，并计算其大小断静摩擦力的方向，并计算其大小高高频频考考点点例例析析3(2010年江苏淮安第一年江苏淮安第一次调研次调研)楼梯口一倾斜的天花楼梯口一倾斜的天花板与水平面成板与水平面成37，如图，如图328所示，一装潢工人手所示，一装潢工人手持木杆绑着刷子粉刷天花板持木杆绑着刷子粉刷天花板工人所持木杆对刷子的作工人所持木杆对刷子的作用力始终保持竖直向上，大用力始终保持竖直向上，大小为小为F10 N，刷子的质量，刷子的质量变式训练变式训练图图328高高频频考考点点例例析析为为m0.5 kg，刷子可视为质点，刷子可视为质点刷子与板间的动摩擦因数为刷子与板间的动摩擦因数为0.5，板长，板长为为L4 m，取，取sin370.6，试求：，试求：(1)刷子沿天花板向上运动的加速刷子沿天花板向上运动的加速度；度；(2)工人把刷子从天花板底端推到工人把刷子从天花板底端推到顶端所用的时间顶端所用的时间高高频频考考点点例例析析解析解析：(1)以刷子为研究对象，受力分析以刷子为研究对象，受力分析如图如图设向上的推力为设向上的推力为F，滑动摩擦力为，滑动摩擦力为Ff，弹力为，弹力为FN高高频频考考点点例例析析由牛顿第二定律，得由牛顿第二定律，得垂直天花板方向：垂直天花板方向：FN=(F-mg)cos53沿着天花板方向：沿着天花板方向：(F-mg)sin53-Ff=maFf=FN代入数据，得代入数据，得a=2 m/s2.(2)由运动学公式，得由运动学公式，得L=at2代入数据，得代入数据，得t=2 s.12答案答案：(1)2 m/s2(2)2 s随随堂堂达达标标自自测测点击进入点击进入课课时时活活页页训训练练点击进入点击进入