3.2牛頓第二定律-兩類動力學問題

1、基礎課時7　牛頓第二定律　兩類動力學問題,[知識梳理],知識點一、牛頓第二定律　單位制1.牛頓第二定律(1)內容　物體加速度的大小跟所受合外力成_____，跟物體的質量成_____。加速度的方向與_______的方向相同。　(2)表達式：F＝___?！?3)適用范圍?、僦贿m用于_____參考系(相對地面靜止或_________運動的參考系)?！、谥贿m用于_____物體(相對于分子、原子)、低速運動(遠小于光速)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。力學中的基本量有三個，它們分別是_____、_____和_____，它們的國際單位分別是__、__和__。　(3)導出單位　由__________根據物理關系推導出來的其他物理量的單位。,基本物理量,質量,長度,時間,kg,m,s,基本單位,基本單

3、位,導出單位,[思考]如圖1所示，小強自己拉車子時，無論怎么用力也難以拉動，最后在小紅的幫助下，他們才將車子拉著前進。,圖1(1)根據牛頓第二定律，有力作用就產生加速度，為什么小強用力拉車時車子不動呢？小強的拉力不產生加速度嗎？(2)小強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？,知識點二、兩類動力學問題1.動力學的兩類基本問題第一類：已知受力情況，確定物體的_________。第二類：已知運動情況，

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”，由運動學公式和_____________列方程求解，具體邏輯關系如圖：,運動情況,受力情況,加速度,牛頓第二定律,[思考]如圖2所示，質量為m的物體在水平面上從速度vA均勻減為vB的過程中前進的距離為x。,圖2(1)物體做什么運動？能求出它的加速度嗎？(2)物體受幾個力作用？能求出它受到的摩擦力嗎？,知識點三、超重和失重1.超重(1

5、)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)_____物體所受的重力的情況。(2)產生條件：物體具有_____的加速度。2.失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)_____物體所受的重力的情況。(2)產生條件：物體具有_____的加速度。3.完全失重(1)定義：物體對支持物的壓力(或對豎直懸掛物的拉力)_____的情況稱為完全失重現象。(2)產生條件：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],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產生加速度，因此，加速度的產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量關系，同時也確定了物理量間的單位關系答案　BCD,2.關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.物體做自由落體運動時處于完全失重狀態(tài)，所以做自由落體運動的物體不受重力作用C.物體具有向上的速度時處于超重狀態(tài)，物體具有向下的速度時處于失重狀態(tài)D.物體處于超重或失重狀態(tài)時，物體的重力始終存在且不發(fā)生變化,3.(多選)關于力與運動的關系，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；物體勻速運動也會導致位移增大，故B錯誤；位移與時間的平方成正比表明物體在做加速運動，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錯誤。　答案　AC,4.如圖3所示，質量m＝10 kg的物體在水平面上向左運動，物體與水平面間的動摩擦因數為0.2，與此同時物體

9、受到一個水平向右的推力F＝20 N的作用，則物體產生的加速度是(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，在水平面上運動的v－t圖象如圖4所示。已知重力加速度為g，則根據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.木塊與桌面間的動摩擦因數,考點一

10、　牛頓第二定律的理解,【例1】一質點受多個力的作用，處于靜止狀態(tài)。現使其中一個力的大小逐漸減小到零，再沿原方向逐漸恢復到原來的大小。在此過程中，其他力保持不變，則質點的加速度大小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,【變式訓練】1.(2016·廣東肇慶質量評估)靜止在光滑水平面上質量為m的小物塊，在直線M

11、N的左邊只受到水平力F1作用(小物塊可視為質點)，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，現使小物塊由A點從靜止開始運動，如圖5甲所示，小物塊運動的v－t圖象如圖乙所示，下列說法中正確的是(　　),圖5,答案　AD,考點二　牛頓第二定律的瞬時性加速度與合外力具有瞬時對應關系，二者總是同時產生、同時變化、同時消失，具體可簡化為以下兩種模型：,【例2】兩個質量均為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突然迅速剪斷輕繩OA，讓小球下落，在剪斷輕繩的瞬間，設小球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間的輕繩換成輕質彈簧，其他不變，如圖7所示，則正確的選項是________。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D正確。答案　D,圖7,規(guī)律方法抓住“兩關鍵”、遵循“四步驟”(1)分析瞬時加速度的“兩個關鍵”：①分析瞬時前、后的受力情況和運動狀態(tài)。②明確繩或線類、彈簧或橡皮條類模型的特點。(2)“四個步驟”：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：求出瞬時加速度，并討論其合理性。,【變式訓練】2.如

14、圖8所示，物塊1、2間用剛性輕質桿連接，物塊3、4間用輕質彈簧相連，物塊1、3質量為m，物塊2、4質量為M，兩個系統均置于水平放置的光滑木板上，并處于靜止狀態(tài)?，F將兩木板沿水平方向突然抽出，設抽出后的瞬間，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,考點三　動力學兩類基本問題1.解決兩類動力學基本問題應把握的關鍵(1)兩類分析——物體的受力分析和物體的運動過程分析；　(2)

15、一個“橋梁”——物體運動的加速度是聯系運動和力的橋梁。2.解決動力學基本問題時對力的處理方法　(1)合成法：　在物體受力個數較少(2個或3個)時一般采用“合成法”　(2)正交分解法：　若物體的受力個數較多(3個或3個以上)，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，有一質量m＝1 kg的物體，物體與斜面間的動摩擦因數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，從靜止開始運動，經2 s繩子突然斷了，求繩斷后經多長時間物體速度的大小達到22 m/s。(sin 37°＝0.6，取g＝10 m/s2),圖9,方法提煉兩類動力學問題的解題步驟,【變式訓練】3.(2016·江西重點中學六校聯考)如圖10所示，一個豎直固定在地面上的透氣圓筒，筒中有一勁度系數為k的輕彈簧，其下端固定，上端連接一質量為m的薄滑塊，圓筒內壁涂有一層新型智能材料——ER流體，它對滑塊的阻力可

17、調。滑塊靜止時，ER流體對其阻力為零，此時彈簧的長度為L。現有一質量也為m(可視為質點)的物體在圓筒正上方距地面2L處自由下落，與滑塊碰撞(碰撞時間極短)后粘在一起，并以物體碰前瞬間速度的一半向下運動。ER流體對滑塊的阻力隨滑塊下移而變化，使滑塊做勻減速運動，當下移距離為d時，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小；　(2)滑塊向下運動過程中

18、的加速度大小；　(3)當下移距離為d時，ER流體對滑塊的阻力大小。,(3)設下移距離d時彈簧彈力為F，ER流體對滑塊的阻力為FER，對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,考點四　對超重和失重的理解與應用1.超重、失重和完全失重比較,2.對超重和失重的進一步理解　(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)生這些現象時，物體的重力依然存在，且不發(fā)

19、生變化，只是物體對支持物的壓力(或對懸掛物的拉力)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)，與物體向上運動還是向下運動無關?！?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，物體就會處于超重或失重狀態(tài)。,【例4】　如圖11所示是某同學站在力傳感器上，做下蹲——起立的動作時記錄的力隨時間變化的圖線，縱坐標為力(單位為N)，橫坐標為時間(單位為s)。由圖可知

20、，該同學的體重約為650 N，除此以外，還可以得到的信息有(　　),圖11,A.該同學做了兩次下蹲——起立的動作B.該同學做了一次下蹲——起立的動作，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A、C、D錯誤，B正

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

22、【變式訓練】4.(2014·北京理綜，18)應用物理知識分析生活中的常見現象，可以使物理學習更加有趣和深入。例如平伸手掌托起物體，由靜止開始豎直向上運動，直至將物體拋出。對此現象分析正確的有(　　)A.手托物體向上運動的過程中，物體始終處于超重狀態(tài)B.手托物體向上運動的過程中，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.下列實例屬

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

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

25、m的小球，小球上下振動時，框架始終沒有跳起，當框架對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點左邊的路段為足夠長的柏油路面，A點右邊路段為水泥路面。已知汽車輪胎與柏油路面的動摩擦因數為μ1，與水泥路面的動摩擦因數為μ2。當汽車以速度v0沿柏油路面行駛時，若剛過A點時緊急剎車后(車輪立即停止轉動)，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B處有障礙物，需在A點左側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動了多長時間才停下？,小結巧記1個定律——牛頓第二定律2個概念——超重、失重1種方法——解決動力學問題的基本方法1種思想方法——整體法與隔離法2種模型——剛性繩模型、彈簧模型3個熱點——牛頓第二定律的理解、牛頓第二定律的瞬時