牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題_第1頁(yè)
牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題_第2頁(yè)
牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題_第3頁(yè)
牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題_第4頁(yè)
牛頓第二定律兩類動(dòng)力學(xué)問(wèn)題_第5頁(yè)
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文檔簡(jiǎn)介

1、一、牛頓第二定律 1內(nèi)容:物體加速度的大小跟作用力成 ,跟物體的 質(zhì)量成 ,加速度的方向跟 的方向相同,2表達(dá)式:Fma. 3物理意義:反映物體運(yùn)動(dòng)的加速度大小、方向與所受 的關(guān)系,正比,反比,作用力,合外力,4適用范圍 (1)牛頓第二定律僅適用于 參考系(相對(duì)地面靜止或做勻 速直線運(yùn)動(dòng)的參考系) (2)牛頓第二定律僅適用于宏觀物體 運(yùn)動(dòng)的情況,5兩類應(yīng)用 牛頓第二定律將物體的 情況和受力情況聯(lián)系起來(lái) (1)已知物體的 情況,求物體的運(yùn)動(dòng)情況 (2)已知物體的 情況,求物體的受力情況,慣性,運(yùn)動(dòng),受力,運(yùn)動(dòng),低速,應(yīng)用牛頓第二定律解決動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的關(guān)鍵是利用加速 度的“橋梁” 作用,將運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律

2、和牛頓第二定律相結(jié) 合,尋找加速度和未知量的關(guān)系,二、力學(xué)單位制 1單位制:由 單位和 單位一起組成了單位制,基本,導(dǎo)出,2基本單位:基本物理量的單位基本物理量共七個(gè),其 中力學(xué)有三個(gè),它們是 、 、 ,它們的單位 分別是 、 、 .,質(zhì)量,時(shí)間,長(zhǎng)度,s,m,3導(dǎo)出單位:由基本物理量根據(jù) 推導(dǎo)出來(lái)的其 他物理量的單位,物理量關(guān)系,Kg,4國(guó)際單位制中的基本物理量和基本單位(高中階段所學(xué)),1瞬時(shí)性 牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合外力的瞬 時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系a為某一瞬時(shí)的加速度,F(xiàn)即為該時(shí)刻物體所 受的合外力 2矢量性 任一瞬間a的方向均與F合的方向相同當(dāng)F合方向變化 時(shí),a的方向同時(shí)變化

3、,且任意時(shí)刻兩者均保持一致,3同一性 (1)加速度a相對(duì)于同一慣性系(一般指地面) (2)Fma中,F(xiàn)、m、a對(duì)應(yīng)同一物體或同一系統(tǒng) (3)Fma中,各量統(tǒng)一使用國(guó)際單位制單位 4獨(dú)立性 (1)作用于物體上的每一個(gè)力各自產(chǎn)生的加速度都遵從牛 頓第二定律 (2)物體的實(shí)際加速度等于每個(gè)力產(chǎn)生的加速度的矢量和 (3)分力和加速度在各個(gè)方向上的分量也遵從牛頓第二定律, 即:Fxmax,F(xiàn)ymay.,1力和加速度的瞬時(shí)對(duì)應(yīng)性是高考的重點(diǎn)物體的受力情 況物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)應(yīng)對(duì)應(yīng),當(dāng)外界因素發(fā)生變化(如撤力、 變力、斷繩等)時(shí),需重新進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析,切忌 想當(dāng)然! 2細(xì)繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力不能

4、發(fā)生突變,1如圖321所示,物體A、B質(zhì)量均為m,中間 有一輕質(zhì)彈簧相連,A用繩懸于O點(diǎn),當(dāng)突然剪斷 OA繩時(shí),關(guān)于A物體的加速度,下列說(shuō)法正確的 是 () A0Bg C2g D無(wú)法確定,解析:剪斷繩前,繩中拉力為2mg,彈簧中的彈力為mg 向下,剪斷繩后,繩中拉力突然消失,而其他力不變, 故物體A所受合力的大小為向下的2mg,加速度為向下的 2g,故C正確,答案:C,1基本方法 (1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過(guò)程的特點(diǎn),如果是 比較復(fù)雜的問(wèn)題,應(yīng)該明確整個(gè)物理現(xiàn)象是由幾個(gè)物理 過(guò)程組成的,找出相鄰過(guò)程的聯(lián)系點(diǎn),再分別研究每一 個(gè)物理過(guò)程 (2)根據(jù)題意,確定研究對(duì)象,進(jìn)行分析,并畫(huà)出示

5、意圖 圖中應(yīng)注明力、速度、加速度的符號(hào)和方向?qū)γ恳?個(gè)力都應(yīng)明確施力物體和受力物體,以免分析力時(shí)有 所遺漏或無(wú)中生有,(3)應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式求解,通常先用表示物 理量的符號(hào)運(yùn)算,解出所求物理量的表達(dá)式來(lái),然后將 已知物理量的數(shù)值及單位代入,通過(guò)運(yùn)算求結(jié)果應(yīng)事 先將已知物理量的單位都統(tǒng)一采用國(guó)際單位制中的單位 (4)分析流程圖,2應(yīng)用牛頓第二定律的解題步驟 (1)明確研究對(duì)象根據(jù)問(wèn)題的需要和解題的方便,選出被 研究的物體 (2)分析物體的受力情況和運(yùn)動(dòng)情況,畫(huà)好受力分析圖,明 確物體的運(yùn)動(dòng)性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)過(guò)程 (3)選取正方向或建立坐標(biāo)系,通常以加速度的方向?yàn)檎?向或以加速度方向?yàn)槟骋蛔?/p>

6、標(biāo)軸的正方向 (4)求合外力F合 (5)根據(jù)牛頓第二定律F合ma列方程求解,必要時(shí)還要對(duì)結(jié) 果進(jìn)行討論,1加速度起到了力和運(yùn)動(dòng)間的“橋梁”作用,即無(wú)論哪類 動(dòng)力學(xué)問(wèn)題,分析時(shí)都要“經(jīng)過(guò)”加速度 2物體的運(yùn)動(dòng)情況由受力情況及物體運(yùn)動(dòng)的初始情況共同 決定,2一個(gè)滑雪人從靜止開(kāi)始沿山坡滑下,山坡的傾 角30,滑雪板與雪地的動(dòng)摩擦因數(shù)是0.04 , 求滑雪人5 s內(nèi)滑下來(lái)的路程和5 s末的速度大小 (g取10 m/s2),解析:以滑雪人為研究對(duì)象,受力情況如圖所示 研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)為:垂直于山坡方向,處于平衡;沿山坡方向,做勻加速直線運(yùn)動(dòng) 將重力mg沿垂直于山坡方向和沿山坡方向進(jìn)行分解, 據(jù)牛頓第二

7、定律列方程 FNmgcos0 mgsinFfma 因?yàn)镕fFN ,故由可得:ag(sincos) 故 x at2 g(sincos)t2 10 ( 0.04 )52 m58 m vat10 ( 0.04 )5 m/s23.3 m/s.,答案:58 m23.3 m/s,(2010廣東外國(guó)語(yǔ)學(xué)校模擬)在動(dòng)摩擦因數(shù)0.2的水平面上有一個(gè)質(zhì)量為m1 kg的小球,小球與水平輕彈簧及與豎直方向成45角的不可伸長(zhǎng)的輕繩一端相連,如圖322所示此時(shí)小球處于靜止平衡狀態(tài),且水平面對(duì)小球的彈力恰好為零,當(dāng)剪斷輕繩的瞬間,取g10 m/s2.求: (1)此時(shí)輕彈簧的彈力大小; (2)小球的加速度大小和方向; (3)

8、在剪斷彈簧的瞬間小球的 加速度的大小,思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn): (1)當(dāng)其他力變化時(shí),彈簧的彈力不能在瞬間發(fā)生變化; (2)當(dāng)其他力變化時(shí),細(xì)繩上的拉力可以在瞬間發(fā)生變化,課堂筆記(1)水平面對(duì)小球的彈力為零,小球在繩沒(méi)有斷時(shí)受到繩的拉力FT、重力mg和彈簧的彈力FN作用而處于平衡狀態(tài),依據(jù)平衡條件得 豎直方向有:FTcosmg, 水平方向有:FTsinFN, 解得彈簧的彈力為:FNmgtan10 N,(2)剪斷繩后小球在豎直方向仍平衡,水平面支持力與重力平衡FNmg, 由牛頓第二定律得小球的加速度為: a 8 m/s2,方向向左 (3)在剪斷彈簧的瞬間,小球立即受地面支持力和重力,

9、且二力平衡,加速度為0.,答案(1)10 N(2)8 m/s2方向向左(3)0,利用牛頓第二定律求瞬時(shí)加速度時(shí),關(guān)鍵是分析此時(shí)物體的受力情況,同時(shí)注意細(xì)繩和彈簧的區(qū)別.,如圖323所示,一質(zhì)量為m的物塊放在水平地面上,現(xiàn)在對(duì)物塊施加一個(gè)大小為F的水平恒力,使物塊從靜止開(kāi)始向右移動(dòng)距離x后立即撤去F,物塊與水平地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為.求: (1)撤去F時(shí),物塊的速度大??; (2)撤去F后,物塊還能滑行多遠(yuǎn)?,思路點(diǎn)撥分析物塊在撤去F前后的受力情況,由牛頓第二定律求出物塊的加速度,然后根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式進(jìn)行求解,課堂筆記(1)設(shè)撤去F時(shí)物塊的速度大小為v,根據(jù)牛頓第二定律,物塊的加速度a 又由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式

10、v22ax 解得v (2)撤去F后物塊只受摩擦力,做勻減速運(yùn)動(dòng)至停止,根據(jù)牛頓第二定律,物塊的加速度 a g 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2v22ax,且v0 解得x( 1)x,答案(1),在解決兩類動(dòng)力學(xué)的基本問(wèn)題時(shí),不論哪一類問(wèn)題, 都要進(jìn)行受力分析和運(yùn)動(dòng)情況分析,如果物體的運(yùn)動(dòng)加速 度或受力情況發(fā)生變化,則要分段處理,此時(shí)加速度或受 力改變時(shí)的瞬時(shí)速度即是前后過(guò)程的聯(lián)系量,(14分)飛船返回艙返回時(shí),打開(kāi)降落傘后進(jìn)行豎直減速下降,這一過(guò)程若返回艙所受空氣阻力與速度的平方成正比,比例系數(shù)為k.從某時(shí)刻起開(kāi)始計(jì)時(shí),返回艙的vt圖象如圖324所示,圖中AE是曲線在A點(diǎn)的切線,切線交橫軸于一點(diǎn)E,其坐標(biāo)為(8

11、,0),CD是AB的漸近線,返回艙質(zhì)量M400 kg,g取10 m/s2.試問(wèn): (1)返回艙在這一階段做什么運(yùn)動(dòng)? (2)設(shè)在初始時(shí)刻vA120 m/s, 此時(shí)它的加速度多大? (3)寫(xiě)出空氣阻力系數(shù)k的表達(dá)式并計(jì)算其值,思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下三點(diǎn): (1)AE切線斜率的含義; (2)漸近線CD的含義; (3)返回艙受力情況分析,解題樣板(1)由題中圖象可以看出曲線切線的斜率逐漸減小,說(shuō)明這一階段返回艙做加速度逐漸減小的減速運(yùn)動(dòng),最終做勻速運(yùn)動(dòng)(4分) (2)在初始時(shí)刻,vA120 m/s,過(guò)A點(diǎn)的切線的斜率即為此時(shí)的加速度大小,a 15 m/s2(2分) (3)返回艙最終做勻速運(yùn)動(dòng),

12、選向下為正方向根據(jù)平衡條件得Mg 0(3分) 在A點(diǎn)時(shí)有Mg Ma (3分) 由兩式得k 代入數(shù)據(jù)解得k0.42 kg/m. (2分),答案(1)見(jiàn)解題樣板(2)15 m/s2 (3)k 0.42 kg/m,牛頓第二定律與vt圖象相結(jié)合的問(wèn)題,一般先由 vt圖象分析物體的加速度及其變化規(guī)律,再由牛頓第二定律列方程求解問(wèn)題,或者先由牛頓第二定律分析加速度及其變化規(guī)律,再作出vt圖象,1下列對(duì)牛頓第二定律的表達(dá)式Fma及其變形公式的理 解,正確的是 () A由Fma可知,物體所受的合力與物體的質(zhì)量成正 比,與物體的加速度成正比 B由m 可知,物體的質(zhì)量與其所受合力成正比, 與其運(yùn)動(dòng)的加速度成反比

13、C由a 可知,物體的加速度與其所受合力成正 比,與 其質(zhì)量成反比 D由m 可知,物體的質(zhì)量可以通過(guò)測(cè)量它的加 速度和它所受的合力而求出,解析:Fma和m 都是計(jì)算式合外力F與m、a無(wú)關(guān),質(zhì)量m由物體決定,與F、a無(wú)關(guān),A、B錯(cuò),D對(duì)由牛頓第二定律知,C對(duì),答案:CD,2關(guān)于國(guó)際單位制的下列說(shuō)法中不正確的有 () A質(zhì)量是物理學(xué)中的基本物理量 B長(zhǎng)度的單位m是國(guó)際單位制中的基本單位 Ckgm/s2是國(guó)際單位制中的導(dǎo)出單位 D時(shí)間的單位小時(shí)是國(guó)際單位制中的導(dǎo)出單位,.,解析:力學(xué)的基本物理量是長(zhǎng)度、質(zhì)量、時(shí)間,其對(duì)應(yīng)的單位叫基本單位,其基本單位中國(guó)際制單位分別是米、千克和秒,故A對(duì)、B對(duì),D錯(cuò)由基

14、本單位推出的其他單位叫導(dǎo)出單位,故C對(duì),因此選D.,答案:D,3(2008全國(guó)卷)如圖325所示,一輛有動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的 小車(chē)上有一水平放置的彈簧,其左端固定在小車(chē)上,右 端與一小球相連,設(shè)在某一段時(shí)間內(nèi)小球與小車(chē)相對(duì)靜 止且彈簧處于壓縮狀態(tài),若忽略小球與小車(chē)間的摩擦 力,則在這段時(shí)間內(nèi)小車(chē)可能是 (),圖325,A向右做加速運(yùn)動(dòng)B向右做減速運(yùn)動(dòng) C向左做加速運(yùn)動(dòng) D向左做減速運(yùn)動(dòng),解析:小球水平方向受到向右的彈簧彈力F,由牛頓第二定律可知,小球必定具有向右的加速度,小球與小車(chē)相對(duì)靜止,故小車(chē)可能向右做加速運(yùn)動(dòng)或向左做減速運(yùn)動(dòng)選項(xiàng)A、D正確,答案:AD,4(2010珠海模擬)一物塊以某一初速度沿粗糙的斜面向上沿 直線滑行,到達(dá)最高點(diǎn)后自行向下滑動(dòng),不計(jì)空氣阻力, 設(shè)物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同,圖326中的 圖象能正確表示物塊在這一過(guò)程中的速率與時(shí)間關(guān)系的是 (),圖326,解析:物塊沿斜面上滑時(shí)滑動(dòng)摩擦力沿斜面向下,而下滑時(shí)滑動(dòng)摩擦力沿斜面向上,由牛頓第二定律可知,物塊上滑時(shí)的加速度大,故只有C正確,答案:C,5在某一旅游景區(qū),建有一山坡滑草運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目該山坡可看 成傾角30的斜面,一名游客連同滑草裝置總質(zhì)量m 80 kg,他從靜止開(kāi)始勻加速下滑,在時(shí)間t5 s內(nèi)沿斜面滑 下的位移x50 m(不計(jì)空氣阻力,取g10 m/s2)

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