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1、第2节 牛顿第二定律 动力学两类基本问题,一、牛顿第二定律1内容：物体的加速度的大小跟作用力成正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向与作用力的方向相同2表达式： .3适用范围(1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系(相对地面静止或做匀速直线运动的参考系)(2)牛顿第二定律只适用于宏观物体(相对于分子、原子)、低速运动 (远小于光速)的情况,二、单位制、基本单位、导出单位1单位制： 和 一起组成了单位制(1)基本量：只要选定几个物理量的单位，就能够利用物理公式推导出其他物理量的单位这些被选定的物理量叫做基本量(2)基本单位：基本物理量的单位力学中的基本物理量有三个，它们分别是 、 、 ；它们的单位是
2、基本单位，分别是 、 、 单位符号 、 、 .(3)导出单位：由基本单位根据物理关系推导出来的其他物理量的单位,基本单位,导出单位,质量,时间,长度,千克,秒,米,kg,s,m,2国际单位制中的基本单位,(1)有些物理单位属于基本单位，但不是国际单位，如厘米、克、小时等(2)有些单位属于国际单位，但不是基本单位，如米/秒(m/s)、帕斯卡、牛(顿)等,三、两类动力学问题牛顿第二定律确定了运动和力的关系，使我们能够把物体的受力情况与运动情况联系起来1已知受力情况求运动情况已知物体的受力情况，根据牛顿第二定律，可以求出物体的 ；已知物体的初始条件(初位置和初速度)，根据运动学公式，就可以求出物体在
3、任一时刻的速度和位移，也就可以求解物体的运动情况2已知物体的运动情况求物体的受力情况根据物体的运动情况，由运动学公式可以求出 ，再根据牛顿第二定律可确定物体的 ，从而求出未知的力，或与力相关的某些物理量如动摩擦因数、劲度系数、力的方向等,加速度,加速度,受力情况,四、超重和失重1实重和视重(1)实重：物体实际所受的重力，它与物体的运动状态无关(2)视重：当物体在 方向上有加速度时，物体对弹簧测力计的拉力或对台秤的压力将不等于物体的 此时弹簧测力计的示数或台秤的示数即为视重2超重、失重和完全失重的比较,竖直,重力,(1)超重并不是指重力增加了，失重并不是指重力减小了，完全失重也不能理解为物体不受
4、重力了(2)判断一个物体处于超重还是失重状态，主要根据加速度沿竖直方向的分量方向进行判断，若有向上的分量，则超重，若有向下的分量，则失重,1下列说法中正确的是()A在力学中，力是基本概念，所以力的单位“牛顿”是力学单位制中的基本单位B因为力的单位是牛顿，而1 N1 kgm/s2，所以牛顿是导出单位C各物理量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位D物理公式不仅确定了物理量之间的数量关系，同时也确定了物理量间的单位关系解析：“力”虽然是力学中的一个最基本的概念，但它的单位“牛顿”却不是力学中的基本单位力学中的基本单位是千克、米、秒，其他皆为导出单位物理公式不仅确定了物理量之间的数
5、量关系，同时也确定了物理量之间的单位关系已知量采用国际单位，通过物理公式运算的结果的单位一定为国际单位，单位制在力学计算中的意义正在于此答案：BCD,2如图所示是我国长征火箭把载人神舟飞船送上太 空的情景宇航员在火箭发射与飞船回收的过程中均 要经受超重与失重的考验，下列说法正确的是()A火箭加速上升时，宇航员处于失重状态B飞船加速下落时，宇航员处于失重状态C飞船落地前减速，宇航员对座椅的压力大于其重力D火箭上升的加速度逐渐减小时，宇航员对座椅的压力小于其重力解析：只要火箭或飞船的加速度竖直向上，宇航员就处于超重状态；加速度竖直向下，宇航员就处于失重状态，故A、D错误，B、C正确答案：BC,3“
6、蹦极”就是跳跃者把一端固定的长弹性绳绑在踝关节等处，从几十米高处跳下的一种极限运动某人做蹦极运动，所受绳子拉力F的大小随时间t变化的情况如图所示将蹦极过程近似为在竖直方向的运动，重力加速度为g.据图可知，此人在蹦极 过程中最大加速度约为()AgB2gC3g D4g,答案：B,4固定光滑细杆与地面成一定倾角，在杆上套有一个光滑小环，小环在沿杆方向的推力F作用下向上运动，推力F与小环速度v随时间变化规律如图所示，取重力加速度g10 m/s2.求：,(1)小环的质量m；(2)细杆与地面间的倾角.,答案：(1)1 kg(2)30 ,对牛顿第二定律的理解,1牛顿第二定律的“五性”,2.瞬时加速度的问题分
7、析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基本模型的建立,(1)刚性绳(或接触面)：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)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(2)弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的,(1)力和加速度的瞬时对应性是高考的重点物体的运动状态应符合物体的受力情况，当外界因素发生变化(如撤力、变力、断绳等)时，需重新进行运动分析和受力分析
8、(2)细绳弹力可以发生突变而弹簧弹力一般不能发生突变,例1如图甲所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，L2水平拉直，物体处于平衡状态求解下列问题：(1)现将线L2剪断，求剪断L2的瞬间物体的加速度(2)若将图甲中的细线L1换成长度相同(接m后)，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求剪断L2的瞬间物体的加速度思路点拨求解此题应注意以下两点：(1)其他力改变时，弹簧的弹力不能在瞬间发生突变(2)其他力改变时，细绳上的弹力可以在瞬间发生突变,自主解答(1)当线L2被剪断的瞬间，因细线L2对球的弹力突然消失，而引起L1上的张力
9、发生突变，使物体的受力情况改变，瞬时加速度沿垂直L1斜向下方，为agsin .(2)当线L2被剪断时，细线L2对球的弹力突然消失，而弹簧的形变还来不及变化(变化要有一个过程，不能突变)，因而弹簧的弹力不变，它与重力的合力与细线L2对球的弹力是一对平衡力，等值反向，所以线L2剪断时的瞬时加速度为agtan ，方向水平向右答案(1)gsin 方向沿垂直于L1斜向下方(2)gtan 方向水平向右,1如图所示，轻弹簧上端与一质量为m的木块1相连，下端与另一质量为M的木块2相连，整个系统置于水平放置的光滑木板上， 并处于静止状态现将木板沿水平方向突然抽出， 设抽出后的瞬间，木块1、2的加速度大小分别为a
10、1、a2.重力加速度大小为g.则有(),答案：C,整体法与隔离法的选取原则,1隔离法的选取原则：若连接体或关联体内各物体的加速度不相同，或者要求出系统内两物体之间的作用力时，就需要把物体从系统中隔离出来，应用牛顿第二定律列方程求解2整体法的选取原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且不需要求物体之间的作用力，可以把它们看成一个整体来分析整体受到的外力，应用牛顿第二定律求出加速度(或其他未知量)3整体法、隔离法交替运用原则：若连接体内各物体具有相同的加速度，且要求物体之间的作用力时，可以先用整体法求出加速度，然后再用隔离法选取合适的研究对象，应用牛顿第二定律求作用力即“先整体求加速度，后隔离求
11、内力”,4涉及隔离法与整体法的具体问题(1)涉及滑轮的问题，若要求绳的拉力，一般都必须采用隔离法若绳跨过定滑轮，连接的两物体虽然加速度方向不同，但大小相同(2)固定斜面上的连接体问题这类问题一般多是连接体(系统)各物体保持相对静止，即具有相同的加速度解题时，一般采用先整体、后隔离的方法建立坐标系时也要考虑矢量正交分解越少越好的原则，或者正交分解力，或者正交分解加速度(3)斜面体(或称为劈形物体、楔形物体)与在斜面体上物体组成的连接体(系统)的问题当物体具有加速度，而斜面体静止的情况，解题时一般采用隔离法分析,思路点拨解答本题的关键是正确地判断出当轻绳拉力最大时，物体A、B间和物体C、D间的静摩
12、擦力哪一个达到了最大静摩擦力,答案B,2如图所示，光滑水平面上放置质量分别为m、2m的A、B两个物体，A、B间的最大静摩擦力为mg，现用水平拉力F拉B，使A、B以同一加速度运动，则拉力F的最大值为()Amg B2mgC3mg D4mg,答案：C,解答动力学的两类基本问题的方法和步骤,1动力学两类基本问题的分析流程图,2基本方法(1)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，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程,(2)根据问题的要求和计算方法，确定研究对象进行分析，并画出示意图图中应注明力、速度、加速度的符号和方向对每
13、一个力都明确施力物体和受力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有(3)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，通过运算求结果3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况画好受力分析图，明确物体的运动性质和运动过程(3)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度方向为某一坐标轴的正方向(4)求合外力F合(5)根据牛顿第二定律F合ma列方程求解，必要时还要对结果进行讨论,(1)物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共
14、同决定的(2)无论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的“桥梁”,例3质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt图象如图所示g取10 m/s2，求：(1)物体与水平面间的动摩擦因数；(2)水平推力F的大小；(3)010 s内物体运动位移的大小,思路点拨解答本题时可按以下思路分析：,答案(1)0.2(2)6 N(3)46 m,3研究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990 kg.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12 m为使气球安全着陆，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5分钟内减少了3 m/s.若空气阻力和泄漏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,
