3.2牛頓第二定律-兩類動(dòng)力學(xué)問題

1、基礎(chǔ)課時(shí)7　牛頓第二定律　兩類動(dòng)力學(xué)問題,[知識(shí)梳理],知識(shí)點(diǎn)一、牛頓第二定律　單位制1.牛頓第二定律(1)內(nèi)容　物體加速度的大小跟所受合外力成_____，跟物體的質(zhì)量成_____。加速度的方向與_______的方向相同。　(2)表達(dá)式：F＝___?！?3)適用范圍　①只適用于_____參考系(相對(duì)地面靜止或_________運(yùn)動(dòng)的參考系)。?、谥贿m用于_____物體(相對(duì)于分子、原子)、低速運(yùn)動(dòng)(遠(yuǎn)小于光速)的情況。,

2、正比,反比,合外力,ma,慣性,勻速直線,宏觀,2.單位制(1)單位制由_________和_________一起組成了單位制。(2)基本單位　___________的單位。力學(xué)中的基本量有三個(gè)，它們分別是_____、_____和_____，它們的國際單位分別是__、__和__?！?3)導(dǎo)出單位　由__________根據(jù)物理關(guān)系推導(dǎo)出來的其他物理量的單位。,基本物理量,質(zhì)量,長度,時(shí)間,kg,m,s,基本單位,基本單

3、位,導(dǎo)出單位,[思考]如圖1所示，小強(qiáng)自己拉車子時(shí)，無論怎么用力也難以拉動(dòng)，最后在小紅的幫助下，他們才將車子拉著前進(jìn)。,圖1(1)根據(jù)牛頓第二定律，有力作用就產(chǎn)生加速度，為什么小強(qiáng)用力拉車時(shí)車子不動(dòng)呢？小強(qiáng)的拉力不產(chǎn)生加速度嗎？(2)小強(qiáng)和小紅一起用力的瞬間，車子是否馬上獲得加速度？是否馬上獲得速度？,知識(shí)點(diǎn)二、兩類動(dòng)力學(xué)問題1.動(dòng)力學(xué)的兩類基本問題第一類：已知受力情況，確定物體的_________。第二類：已知運(yùn)動(dòng)情況，

4、反過來確定物體的_________。2.解決兩類基本問題的方法：以_______為“橋梁”，由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式和_____________列方程求解，具體邏輯關(guān)系如圖：,運(yùn)動(dòng)情況,受力情況,加速度,牛頓第二定律,[思考]如圖2所示，質(zhì)量為m的物體在水平面上從速度vA均勻減為vB的過程中前進(jìn)的距離為x。,圖2(1)物體做什么運(yùn)動(dòng)？能求出它的加速度嗎？(2)物體受幾個(gè)力作用？能求出它受到的摩擦力嗎？,知識(shí)點(diǎn)三、超重和失重1.超重(1

5、)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_____物體所受的重力的情況。(2)產(chǎn)生條件：物體具有_____的加速度。2.失重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?_____物體所受的重力的情況。(2)產(chǎn)生條件：物體具有_____的加速度。3.完全失重(1)定義：物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)ωQ直懸掛物的拉力)_____的情況稱為完全失重現(xiàn)象。(2)產(chǎn)生條件：物體的加速度a＝g，方向豎直向下。,大于,向

6、上,小于,向下,為零,[診斷自測(cè)],1.(多選)下列說法正確的是(　　)A.物體只有在受力的前提下才會(huì)產(chǎn)生加速度，因此，加速度的產(chǎn)生要滯后于力的作用B.F＝ma是矢量式，a的方向與F的方向相同，與速度方向無關(guān)C.物體所受的合外力減小，加速度一定減小，而速度不一定減小D.物理公式不僅確定了物理量之間的數(shù)量關(guān)系，同時(shí)也確定了物理量間的單位關(guān)系答案　BCD,2.關(guān)于超重和失重的下列說法中，正確的是(　　)A.超重就是物

7、體所受的重力增大了，失重就是物體所受的重力減小了B.物體做自由落體運(yùn)動(dòng)時(shí)處于完全失重狀態(tài)，所以做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體不受重力作用C.物體具有向上的速度時(shí)處于超重狀態(tài)，物體具有向下的速度時(shí)處于失重狀態(tài)D.物體處于超重或失重狀態(tài)時(shí)，物體的重力始終存在且不發(fā)生變化,3.(多選)關(guān)于力與運(yùn)動(dòng)的關(guān)系，下列說法正確的是(　　)A.物體的速度不斷增大，表示物體必受力的作用B.物體的位移不斷增大，表示物體必受力的作用C.若物體的位

8、移與時(shí)間的平方成正比，表示物體必受力的作用D.物體的速率不變，則其所受合力必為零　解析　物體的速度不斷增大，表明物體有加速度，所以A正確；物體勻速運(yùn)動(dòng)也會(huì)導(dǎo)致位移增大，故B錯(cuò)誤；位移與時(shí)間的平方成正比表明物體在做加速運(yùn)動(dòng)，所以C正確；若物體的速率不變，但速度方向改變，則物體仍然有加速度，合力不為零，故D錯(cuò)誤?！〈鸢浮C,4.如圖3所示，質(zhì)量m＝10 kg的物體在水平面上向左運(yùn)動(dòng)，物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2，與此同時(shí)物體

9、受到一個(gè)水平向右的推力F＝20 N的作用，則物體產(chǎn)生的加速度是(g取10 m/s2)(　　),圖3A.0 B.4 m/s2，水平向右C.2 m/s2，水平向左 D.2 m/s2，水平向右,5.一個(gè)木塊以某一水平初速度自由滑上粗糙的水平面，在水平面上運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖4所示。已知重力加速度為g，則根據(jù)圖象不能求出的物理量是(　　),A.木塊的位移B.木塊的加速度C.木塊所受摩擦力D.木塊與桌面間的動(dòng)摩擦因數(shù),考點(diǎn)一

10、　牛頓第二定律的理解,【例1】一質(zhì)點(diǎn)受多個(gè)力的作用，處于靜止?fàn)顟B(tài)。現(xiàn)使其中一個(gè)力的大小逐漸減小到零，再沿原方向逐漸恢復(fù)到原來的大小。在此過程中，其他力保持不變，則質(zhì)點(diǎn)的加速度大小a和速度大小v的變化情況是(　　)A.a和v都始終增大B.a和v都先增大后減小C.a先增大后減小，v始終增大D.a和v都先減小后增大,特別提醒,【變式訓(xùn)練】1.(2016·廣東肇慶質(zhì)量評(píng)估)靜止在光滑水平面上質(zhì)量為m的小物塊，在直線M

11、N的左邊只受到水平力F1作用(小物塊可視為質(zhì)點(diǎn))，在MN的右邊除受F1外還受到與F1在同一條直線上的恒力F2作用，現(xiàn)使小物塊由A點(diǎn)從靜止開始運(yùn)動(dòng)，如圖5甲所示，小物塊運(yùn)動(dòng)的v－t圖象如圖乙所示，下列說法中正確的是(　　),圖5,答案　AD,考點(diǎn)二　牛頓第二定律的瞬時(shí)性加速度與合外力具有瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系，二者總是同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)變化、同時(shí)消失，具體可簡(jiǎn)化為以下兩種模型：,【例2】?jī)蓚€(gè)質(zhì)量均為m的小球，用兩條輕繩連接，處于平衡狀態(tài)，如圖6所示

12、?，F(xiàn)突然迅速剪斷輕繩OA，讓小球下落，在剪斷輕繩的瞬間，設(shè)小球A、B的加速度分別用a1和a2表示，則(　　),圖6A.a1＝g，a2＝gB.a1＝0，a2＝2gC.a1＝g，a2＝0D.a1＝2g，a2＝0,【拓展延伸】在【例2】中只將A、B間的輕繩換成輕質(zhì)彈簧，其他不變，如圖7所示，則正確的選項(xiàng)是________。解析　剪斷輕繩OA后，由于彈簧彈力不能突變，故小球A所受合力為2mg，小球B所受合力為零，所

13、以小球A、B的加速度分別為a1＝2g，a2＝0。故選項(xiàng)D正確。答案　D,圖7,規(guī)律方法抓住“兩關(guān)鍵”、遵循“四步驟”(1)分析瞬時(shí)加速度的“兩個(gè)關(guān)鍵”：①分析瞬時(shí)前、后的受力情況和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。②明確繩或線類、彈簧或橡皮條類模型的特點(diǎn)。(2)“四個(gè)步驟”：第一步：分析原來物體的受力情況。第二步：分析物體在突變時(shí)的受力情況。第三步：由牛頓第二定律列方程。第四步：求出瞬時(shí)加速度，并討論其合理性。,【變式訓(xùn)練】2.如

14、圖8所示，物塊1、2間用剛性輕質(zhì)桿連接，物塊3、4間用輕質(zhì)彈簧相連，物塊1、3質(zhì)量為m，物塊2、4質(zhì)量為M，兩個(gè)系統(tǒng)均置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)將兩木板沿水平方向突然抽出，設(shè)抽出后的瞬間，物塊1、2、3、4的加速度大小分別為a1、a2、a3、a4。重力加速度大小為g，則有(　　),圖8,考點(diǎn)三　動(dòng)力學(xué)兩類基本問題1.解決兩類動(dòng)力學(xué)基本問題應(yīng)把握的關(guān)鍵(1)兩類分析——物體的受力分析和物體的運(yùn)動(dòng)過程分析；　(2)

15、一個(gè)“橋梁”——物體運(yùn)動(dòng)的加速度是聯(lián)系運(yùn)動(dòng)和力的橋梁。2.解決動(dòng)力學(xué)基本問題時(shí)對(duì)力的處理方法　(1)合成法：　在物體受力個(gè)數(shù)較少(2個(gè)或3個(gè))時(shí)一般采用“合成法”　(2)正交分解法：　若物體的受力個(gè)數(shù)較多(3個(gè)或3個(gè)以上)，則采用“正交分解法”。,【例3】　如圖9所示，在傾角θ＝37°的足夠長的固定斜面上，有一質(zhì)量m＝1 kg的物體，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，物體受到沿平行于斜面方向向上的輕繩的拉力F＝9.

16、6 N的作用，從靜止開始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)2 s繩子突然斷了，求繩斷后經(jīng)多長時(shí)間物體速度的大小達(dá)到22 m/s。(sin 37°＝0.6，取g＝10 m/s2),圖9,方法提煉兩類動(dòng)力學(xué)問題的解題步驟,【變式訓(xùn)練】3.(2016·江西重點(diǎn)中學(xué)六校聯(lián)考)如圖10所示，一個(gè)豎直固定在地面上的透氣圓筒，筒中有一勁度系數(shù)為k的輕彈簧，其下端固定，上端連接一質(zhì)量為m的薄滑塊，圓筒內(nèi)壁涂有一層新型智能材料——ER流體，它對(duì)滑塊的阻力可

17、調(diào)?；瑝K靜止時(shí)，ER流體對(duì)其阻力為零，此時(shí)彈簧的長度為L。現(xiàn)有一質(zhì)量也為m(可視為質(zhì)點(diǎn))的物體在圓筒正上方距地面2L處自由下落，與滑塊碰撞(碰撞時(shí)間極短)后粘在一起，并以物體碰前瞬間速度的一半向下運(yùn)動(dòng)。ER流體對(duì)滑塊的阻力隨滑塊下移而變化，使滑塊做勻減速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)下移距離為d時(shí)，速度減小為物體與滑塊碰撞前瞬間速度的四分之一。取重力加速度為g，忽略空氣阻力，試求：,圖10　(1)物體與滑塊碰撞前瞬間的速度大?。弧?2)滑塊向下運(yùn)動(dòng)過程中

18、的加速度大?。弧?3)當(dāng)下移距離為d時(shí)，ER流體對(duì)滑塊的阻力大小。,(3)設(shè)下移距離d時(shí)彈簧彈力為F，ER流體對(duì)滑塊的阻力為FER，對(duì)物體與滑塊組成的整體，受力分析如圖所示，由牛頓第二定律得F＋FER－2mg＝2ma,考點(diǎn)四　對(duì)超重和失重的理解與應(yīng)用1.超重、失重和完全失重比較,2.對(duì)超重和失重的進(jìn)一步理解　(1)超重并不是重力增加了，失重并不是重力減小了，完全失重也不是重力完全消失了。在發(fā)生這些現(xiàn)象時(shí)，物體的重力依然存在，且不發(fā)

19、生變化，只是物體對(duì)支持物的壓力(或?qū)覓煳锏睦?發(fā)生了變化(即“視重”發(fā)生變化)。　(2)只要物體有向上或向下的加速度，物體就處于超重或失重狀態(tài)，與物體向上運(yùn)動(dòng)還是向下運(yùn)動(dòng)無關(guān)。　(3)盡管物體的加速度不是在豎直方向，但只要其加速度在豎直方向上有分量，物體就會(huì)處于超重或失重狀態(tài)。,【例4】　如圖11所示是某同學(xué)站在力傳感器上，做下蹲——起立的動(dòng)作時(shí)記錄的力隨時(shí)間變化的圖線，縱坐標(biāo)為力(單位為N)，橫坐標(biāo)為時(shí)間(單位為s)。由圖可知

20、，該同學(xué)的體重約為650 N，除此以外，還可以得到的信息有(　　),圖11,A.該同學(xué)做了兩次下蹲——起立的動(dòng)作B.該同學(xué)做了一次下蹲——起立的動(dòng)作，且下蹲后約2 s起立C.下蹲過程中人處于失重狀態(tài)D.下蹲過程中人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)解析　在3～4 s下蹲過程中，先向下加速再向下減速，故人先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)；在6～7 s起立過程中，先向上加速再向上減速，故人先處于超重狀態(tài)后處于失重狀態(tài)，選項(xiàng)A、C、D錯(cuò)誤，B正

21、確。答案　B,方法提煉超重和失重現(xiàn)象判斷的“三”技巧(1)從受力的角度判斷：當(dāng)物體所受向上的拉力(或支持力)大于重力時(shí)，物體處于超重狀態(tài)，小于重力時(shí)處于失重狀態(tài)，等于零時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(2)從加速度的角度判斷：當(dāng)物體具有向上的加速度時(shí)處于超重狀態(tài)，具有向下的加速度時(shí)處于失重狀態(tài)，向下的加速度為重力加速度時(shí)處于完全失重狀態(tài)。(3)從速度變化的角度判斷：①物體向上加速或向下減速時(shí)，超重；②物體向下加速或向上減速時(shí)，失重。,

22、【變式訓(xùn)練】4.(2014·北京理綜，18)應(yīng)用物理知識(shí)分析生活中的常見現(xiàn)象，可以使物理學(xué)習(xí)更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運(yùn)動(dòng)，直至將物體拋出。對(duì)此現(xiàn)象分析正確的有(　　)A.手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中，物體始終處于超重狀態(tài)B.手托物體向上運(yùn)動(dòng)的過程中，物體始終處于失重狀態(tài)C.在物體離開手的瞬間，物體的加速度大于重力加速度D.在物體離開手的瞬間，手的加速度大于重力加速度,1.下列實(shí)例屬

23、于超重現(xiàn)象的是(　　)A.汽車駛過拱形橋頂端時(shí)B.火箭點(diǎn)火后加速升空時(shí)C.跳水運(yùn)動(dòng)員被跳板彈起，離開跳板向上運(yùn)動(dòng)時(shí)D.體操運(yùn)動(dòng)員雙手握住單杠吊在空中不動(dòng)時(shí)解析　發(fā)生超重現(xiàn)象時(shí)，物體的加速度方向豎直向上。汽車駛過拱形橋頂端時(shí)，其向心加速度豎直向下指向圓心，汽車處于失重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；火箭點(diǎn)火后加速升空，加速度豎直向上，處于超重狀態(tài)，B正確；跳水運(yùn)動(dòng)員離開跳板向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，只受重力，運(yùn)動(dòng)員處于完全失重狀態(tài)，C錯(cuò)誤；體操運(yùn)動(dòng)員

24、握住單杠在空中不動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)員處于平衡狀態(tài)，D錯(cuò)誤。,B,2.(多選)(2016·廣東龍川一中月考)假設(shè)運(yùn)動(dòng)員在訓(xùn)練中手持乒乓球拍托球沿水平面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，球拍與球保持相對(duì)靜止且球拍平面和水平面之間的夾角為θ。設(shè)球拍和球質(zhì)量分別為M、m，不計(jì)球拍和球之間的摩擦，不計(jì)空氣阻力，則(　　),圖12,3.(2016·廣東湛江一中月考)如圖13所示，質(zhì)量為M的框架放在水平地面上，一輕質(zhì)彈簧上端固定在框架上，下端拴著一質(zhì)量為

25、m的小球，小球上下振動(dòng)時(shí)，框架始終沒有跳起，當(dāng)框架對(duì)地面的壓力為零的瞬間，小球的加速度大小為(　　),圖13,4.(2016·江蘇南京模擬)如圖14為一條平直公路中的兩段，其中A點(diǎn)左邊的路段為足夠長的柏油路面，A點(diǎn)右邊路段為水泥路面。已知汽車輪胎與柏油路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ1，與水泥路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ2。當(dāng)汽車以速度v0沿柏油路面行駛時(shí)，若剛過A點(diǎn)時(shí)緊急剎車后(車輪立即停止轉(zhuǎn)動(dòng))，汽車要滑行一段距離到B處才能停下；若該汽車以速

26、度2v0在柏油路面上行駛，突然發(fā)現(xiàn)B處有障礙物，需在A點(diǎn)左側(cè)的柏油路段上某處緊急剎車，若最終汽車剛好撞不上障礙物，求：(重力加速度為g)。,圖14(1)水泥路面AB段的長度；(2)在第二種情況下汽車運(yùn)動(dòng)了多長時(shí)間才停下？,小結(jié)巧記1個(gè)定律——牛頓第二定律2個(gè)概念——超重、失重1種方法——解決動(dòng)力學(xué)問題的基本方法1種思想方法——整體法與隔離法2種模型——?jiǎng)傂岳K模型、彈簧模型3個(gè)熱點(diǎn)——牛頓第二定律的理解、牛頓第二定律的瞬時(shí)