《浙江省义乌三中高三物理《3.2牛顿第二定律、两类动力学问题》复习课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《浙江省义乌三中高三物理《3.2牛顿第二定律、两类动力学问题》复习课件（37页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 2 课时 牛顿第二定律 两类动力学问题 课前考点自清 一、牛顿第二定律 1 内容：物体加速度的大小跟作用力成 ，跟物体的质量成 。 加速度的方向与 相同 正比 作用力方向 反比 2 表达式： . 3 适用范围 (1) 牛顿第二定律只适用于 参考系 ( 相对地面静止或 运动的参考系 ) (2) 牛顿第二定律只适用于 物体 ( 相对于分子、原子 ) 、低速运动 ( 远小于光速 ) 的情况 惯性 匀速直线运动 宏观 二、两类动力学问题 1 已知物体的受力情况，求物体的 2 已知物体的运动情况，求物体的 受力情况 运动情况 F 三、单位制 1 单位制由基本单位和导出单位共同组成 2 力学单位制中的
2、基本单位有 ， ，时间 ( s) 3 导出单位有 ， ， 等 长度 (m) 质量 （ N） 速度（ m/s） 加速度（ m/ 思考 ： 请说出物理学中的 7 个基本物理量及其国际单位 答案 长度 ( 米 ) 、质量 ( 千克 ) 、时间 ( 秒 ) 、电流 ( 安培 ) 、温度 ( 开尔文 ) 、物质的量 ( 摩尔 ) 、发光强度 ( 坎德拉 ) 核心考点突破 考点一 对牛顿第二定律的理解 矢量性 公式 F 一时刻， F与 瞬时性 对应同一时刻，即 因果性 速度 作用的结果 同一性 有三层意思： (1)加速度 一般指地面 )；(2)F F、 m、 (3)F量统一使用国际单位 独立性 (1)作用
3、于物体上的每一个力各自产生的加速度都满足 F 2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和 (3)分力和加速度在各个方向上的分量也满足 F y 【高考佐证 1 】 质量为 1 k g 的物体静止在水平面上，物体与水平面之间的动摩擦因数为 对物体施加一个大小变化、方向不变的水平拉力 F ，使物体在水平面上运动了 3 使物体在 3 F 随时间的变化情况应该为下面四个图中的 ( ) 解析 取物体受力分析如图 所示在 0 t 0 内：若 F m g ， 物体则开始运动，由牛顿第二定律 a F m mg ；结合 v t 图象，分析得 D 项正确 答案 D 考点二 力、加速度、速度间的关系 ( 1)
4、 物体所受合外力的方向决定了其加速度的方向合力与加速度的大小关系是 F 只要有合力，不管速度是大，还是小，或是零，都有加速度，只有合力为零，加速度才能为零一般情况下，合力与速度无必然的关系，只有速度变化与合力有必然的联系 ( 2) 合力与速度同向时，物体加速，反之减速 （ 3 ） 力 与 运动 的 关系 ： 力是 改变 物体 运动状态 的 原因 ，即 ： 力 加速度 速度变化 ( 运动状态变化 ) 物体所受到的合外力决定了物体当时加速度的大小， 而加速度的大小决定了单位时间内速度的变化量的大小加速度大小与速度大小无必然的联系 ( 4 ) 加速度与力有瞬时对应的关系，即力变加速度也一定同时变，而
5、此时速度没变化，因速度变化不能在瞬间实现，需时间保证 【高考佐证 2 】 ( 2010 山东理综 ) 如图 1 所示，物体沿斜面由静止 滑下，在水平面上滑行一段距离 后停止，物体与斜面和水平面间 的动摩擦因数相同，斜面与水平面平滑连接下图中 v 、a 、 f 和 s 分别表示物体速度大小、加速度大小、摩擦力大小和路程下图中正确的是 ( ) 图 1 解析 物体在斜面上下滑，受到重力、支持力和摩擦力的作用，其合外力为恒力，加速度为恒量，物体做匀加速直线运动，其加速度图象应为一平行横轴的直线段，速度 v 其速度图象应为一向上倾斜的直线段，路程 s 程随时间变化的图象应为一开口向上的抛物线， A 、
6、B 、 D 错误；物体滑到水平面上后，在摩擦力作用下做匀减速运动，其摩擦力大于在斜面上运动时的摩擦力，所以 C 正确 答案 C 题型互动探究 题型一 牛顿运动定律在动力学两类基本问题中的应用 例 1 科研人员乘气球进行科学考察，气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为 9 9 0 k g . 气球在空中停留一段时间后，发现气球漏气而下降，及时堵住，堵住时气球下降速度为 1 m /s ，且做匀加速运动， 4 s 内下降了 1 2 m ，已知气球安全着陆的速度为 2 m / s. 为使气球安全着陆向舱外缓慢抛出重 1 0 1 k g 的重物若空气阻力和泄漏气体的质量可忽略，重力加速度 g 取 9 .
7、 8 9 m / 抛掉重物后气球达到安全着陆速度的时间 解析 设堵住漏洞后，气球的初速度为 受的空气浮力为 F ，气球、座舱、压舱物和科研人员的总质量为m ，由牛顿第二定律得 F 式中 a 是气球下降的加速度，以此加速度下降了 h ，则h 12 8 向舱外抛出的重物质量为 m ，则由牛顿第二定律列方程，得 F ( m m ) g ( m m ) a ， 得 a m / 5 m /s 由 v v a t ， 得 t v v a 300 s. 答案 300 s 题型二 建立 “ 运动模型 ” 解决 动力学问题 例 2 原地起跳时，先屈腿下蹲，然后突然蹬地， 从开始蹬地到离地是加速过程 ( 视为匀加
8、速 ) ，加速过程中重心上升的距离为 “ 加速距离 ” 离地后重心继续上升，在此过程中重心上升的最大距离称为 “ 竖直高度 ” 某同学身高 1 . 8 m ，质量 8 0 k g ，在某一次运动会上，他参加跳高比赛时 “ 加速距离 ” 为 0 . 5 m ，起跳后身体横着越过 ( 背越式 ) 2 . 1 5 m 高的横杆，试估算人的起跳速度 v 和起跳过程中地面对人的平均作用力 ( g 取 1 0 m / 运动建模 可以把跳高过程分为起跳和腾空两个阶段把该同学看成质量集中于重心的质点，把起跳过程等效成匀加速运动，腾空过程看成竖直上抛运动模型 解析 把跳高分为起跳过程和腾空过程两个阶段第一阶段重
9、心变化 d m . 第二阶段重心上升高度 h H ( m m . 腾 空过程运动示意图如图甲所示，由竖直上抛运动规律可 v 2 g h 5 m/ s 起跳过程运动示意图如图乙，此过程可认为是匀加速运动，则 2 a 25 m/ 得 F 2 8 00 N . 答案 2 800 N 建模感悟 实际问题模型化是高中阶段处理物理问题的基本思路和方法当我们遇到实际的运动问题时，要建立我们高中阶段学习过的熟知的物理模型，如匀变速直线运动模型、类平抛运动模型等，运用相应的物理规律来处理 题型三 涉及牛顿第二定律的过程分析 例 3 如图 2 所示，自由下落的小球下落一段时间后，与弹簧接触，从它接触弹簧开始，到弹
10、簧压缩到最短的过程中，小球的速度、加速度的变化情况如何？ 图 2 解析 小球接触弹簧上端后受到两个力作用：向下的重力和向上的弹力 在接触后的前一阶段，重力大于弹力，合力向下，因为弹力 F k x 不断增大，所以合外力不断减小，故加速度不断减小，由于加速度与速度同向，因此速度不断变大 当弹力逐步增大到与重力大小相等时，合外力为零，加速度为零，速度达到最大 在接触后的后一阶段，即小球达到上述位置之后，由于惯性小球仍继续向下运动，但弹力大于重力，合外力竖直向上，且逐渐变大，因而加速度逐渐变大，方向竖直向上，小球做减速运动，当速度减小到零时，达到最低点，弹簧的压缩量最大 答案 小球的加速度方向是先向下
11、后向上，大小是先变小后变大；速度方向始终竖直向下，大小是先变大后变小 即学即练 2 如图 3 所示，弹簧左端固定，右端自由伸长到 O 点并系住物体 m . 现将弹簧压缩到 后释放，物体一直可以运动到 B 点，如果物体受到的阻力恒定，则 ( ) A 物体从 A 到 O 先加速后减速 B 物体从 A 到 O 加速运动，从 O 到 B 减速运动 C 物体运动到 O 点时所受合力为 0 D 物体从 A 到 O 的过程加速度逐渐减小 图 3 解析 首先有两个问题应清楚，物体在 A 点的弹力大于物体与地面之间的阻力 ( 因为物体能运动 ) ，物体在 O 点的弹力为 0. 所以在 A 、 O 之间有弹力与阻
12、力相等的位置，故物体在 A 、 O 之间的运动应该是先加速后减速， A 选项正确， B 选项不正确； O 点的弹力为 0 ，但摩擦力不是0 ，所以 C 选项不正确；从 A 到 O 的过程加速度先减小、后增大，故 D 选项错误 答案 A 题型四 用动力学方法分析多过程问题 例 4 有一种大型游戏机叫 “ 跳楼机 ” ，参加游戏的游客被安全带固定在座椅上，由电动机将座椅沿光滑的竖直轨道提升到离地面 4 0 m 高处，然后由静止释放可以认为座椅沿轨道做自由落体运动 2 s 后，开始受到恒定阻力而立即做匀减速运动，且下落到离地面 4 m 高处时速度刚好减小到零然后再让座椅以相当缓慢的速度稳稳下落，将游
13、客送回地面 ( 取 g 1 0 m / 求： ( 1 ) 座椅在自由下落结束时刻的速度是多大？ ( 2 ) 座椅在匀减速阶段的时间是多少？ ( 3 ) 在匀减速阶段，座椅对游客的作用力大小是游客体重的多少倍？ 解析 ( 1 ) 设座椅在自由下落结束时刻的速度为 v ， 由 v v 2 0 m / s ( 2 ) 设座椅自由下落和匀减速运动的总高度为 h ，总时间为 t ，则 h 40 4 3 6 m 由 h t 3 . 6 s 设座椅匀减速运动的时间为 t 1 . 6 s ( 3 ) 设座椅匀减速阶段的加速度大小为 a ，座椅对游客的作用力大小为 F ，由 v a 1 2 . 5 m / 以2 . 2 5 答案 (1)20 m/s (2)1.6 s (3)题技巧 多过程的分析方法
