第11讲 牛顿第二定律 两类动力学问题

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1、谍前飪細01 KEOAN32HJVUXJ知识回顾知识点一牛顿第二定律 单位制1牛顿第二定律(1)内容物体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方向相同.(2)表达式:Fma.(3 )适用范围 只适用于惯性参考系(相对地面静止或匀速直线运动的参考 系). 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.2单位制(1) 单位制由基本单位和导出单位一起组成了单位制.(2)基本单位基本物理量的单位.力学中的基本量有三个,它们分别是质量、 长度和时间,它们的国际单位分别是kg、m和s.(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.

2、知识点二两类动力学问题1 动力学的两类基本问题第一类:已知受力情况求物体的运动情况.第二类:已知运动情况求物体的受力情况.2.解决两类基本问题的方法以加速度为“桥梁”,由运动学公式和牛顿第二定律列方程求 解,具体逻辑关系如图:易错辨析(1) 牛顿第二定律表达式F=ma在任何情况下都适用.(X )(2) 对静止在光滑水平面上的物体施加一个水平力,当力刚作用 瞬间,物体立即获得加速度.(V )(3) 物体由于做加速运动,所以才受合外力作用( X )(4) F=ma是矢量式,a的方向与F的方向相同,与速度方向无 关( V )(5) 物体所受合外力减小,加速度一定减小,而速度不一定减 小( V )(6

3、) 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( V )(7) 运动物体的加速度可根据运动速度、位移、时间等信息求解 所以加速度由运动情况决定( X )自主通关1 .大小分别为1 N和7 N的两个力作用在一个质量为1 kg的物 体上,物体能获得的最小加速度和最大加速度分别是( C )A. 1 m/s2和 7 m/s2B. 5 m/s2和 8 m/s2C. 6 m/s2和 8 m/s2D. 0 m/s2和 8 m/s2解析:当两力反向时,合力最小,加速度最小amin71m/s271二6 m/s2 ;当两力同向时,合力最大,加速度最大,a二m/s2max 1二 8 m

4、/s2 , 选项C正确.2有研究发现,轿车的加速度变化情况将影响乘客的舒适度, 即加速度变化得越慢,乘客就会感到越舒适,加速度变化得越快, 乘坐轿车的人就会感到越不舒适若引入一个新物理量来表示加速 度变化的快慢,则该物理量的单位是( C )Am/sBm/s2Cm/s3Dm2/s解析:新物理量表示的是加速度变化的快慢,所以新物理量应 该等于加速度的变化量与时间的比值,所以新物理量的单位应该是m/s3, 选项C正确.AB、 BC 上所做两段运动可看作匀变速直线运A. 14B. 8 1C. 1 1 D. 4 13如图所示,水平桌面由粗糙程度不同的 AB、BC 两部分组成 且AB=BC.小物块P(可视

5、为质点)以某一初速度从A点滑上桌面,最 后恰好停在 C 点,已知物块经过 AB 与 BC 两部分的时间之比为 1 4,则物块P与桌面上AB、BC部分之间的动摩擦因数“1、匕之 比为(P物块在 动)( B )解析:设 B 点的速度为 v ,根据匀变速直线运动平均速度的推Bv vv v论有: Bt二Bt,又t t = 1 4 ,解得:二0 ,在AB上的加212 212B 3速度为:a?二匸二|B,联立2 2t2 a二 g二B,在BC上的加速度为:11 t1解得:1 2 = 81,故选B.4如图所示,质量分别为 m1、m2 的两个物体通过轻弹簧连接 在力F的作用下一起沿水平方向向右做匀加速直线运动(

6、加在光滑地 面上,m2在空中).已知力F与水平方向的夹角为0.则加的加速度 大小为( A )A FcosOm +m 12B FsinOm +m12Fcos0C m1Fsin0D m2解析:把 m1m 看作一个整体,在水平方向上加速度相同,由2牛顿第二定律可得FcosO二(mfmja,所以Fcos0m1m2选项 A 正确另一端用轻质弹簧连在天花板上轻绳处于水平位置,弹簧与竖直方向夹角为0.已知重力加速度为g,则在剪断轻绳瞬间,小球加速度的大小为( C )A0B. gsinOC. gtanO解析:D.gcosO以球为研究对象,如图所示,建立直角坐标系,将 F 分解,OA由平衡条件 fob - Fo

7、AsinO 二 0 , FoAcosO - mg 二 0,联立解得 Fob =mgtanO 剪断轻绳瞬间弹簧的弹力没有变化,小球所受的合外力是重 力与弹力的合力,与原来细绳的拉力大小相等,方向相反,由牛顿第二定律得a = F = mgtanO = gtanO,方向水平向右.mmD知识点一对牛顿第二定律的理解知识提炼1.牛顿第二定律的“四性”瞬时 性a与F对应同一时刻因果 性F是产生a的原因,物体具有加速度是因为物体受到了力同一 性(1) 加速度a相对于同惯性系(般指地面)F(2) a=m中,F、m、a对应同一物体或同一系统F(3) am中,各量统一使用国际单位独立 性(1) 作用于物体上的每个

8、力各自产生的加速度都遵循牛顿第 二定律(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) 力和加速度在各个方向上的分量也遵循牛顿第二定律,即FF叮m aymy2.合力、加速度、速度的关系(1)物体的加速度由所受合力决定,与速度无必然联系(2)合力与速度夹角为锐角,物体加速;合力与速度夹角为钝角物体减速(3加=善是加速度的定义式,a与v. Av无直接关系;a=是 加速度的决定式E点训练1.(多选)关于速度、加速度、合外力之间的关系,正确的是( CD )A. 物体的速度越大,贝U加速度越大,所受的合外力也越大B. 物体的速度为零,贝U加速度为零,所受的合外力也为零C. 物体的速度为零,但

9、加速度可能很大,所受的合外力也可能很大D. 物体的速度很大,但加速度可能为零,所受的合外力也可 能为零解析:物体的速度大小和加速度大小没有必然联系,一个很大, 另一个可以很小,甚至为零但物体所受合外力的大小决定加速度 的大小,同一物体所受合外力很大,加速度一定很大,故选项C、D正确2根据牛顿第二定律,下列叙述正确的是( D )A. 物体加速度的大小跟它的质量和速度大小的乘积成反比B. 物体所受合力必须达到一定值时,才能使物体产生加速度C .物体加速度的大小跟它所受作用力中的任一个的大小成正比D.当物体质量改变但其所受合力的水平分力不变时,物体水 平加速度大小与其质量成反比解析:根据牛顿第二定律

10、a二匚可知,物体的加速度与速度无关,m选项 A 错误;即使合力很小,也能使物体产生加速度,选项 B 错误; 物体加速度的大小与物体所受的合力成正比,选项 C 错误;力和加 速度为矢量,所受合力的水平分力不变时,物体的水平加速度与质 量成反比,选项 D 正确3(多选)关于牛顿第二定律,下列说法正确的是( BC )A. 物体的质量跟外力成正比,跟加速度成反比B. 加速度的方向一定与合外力的方向一致C .物体的加速度跟物体所受的合外力成正比,跟物体的质量成反比D.由于加速度跟合外力成正比,整块砖的重力加速度一定是 半块砖重力加速度的 2 倍解析: 物体的质量是物体所含物质的多少,与外力无关,故 A项

11、错误;整块砖的重力是半块砖重力的二倍,但是前者质量也是后者质量的二倍,所以 D 项错误;由牛顿第二定律可知, B、C 项正 确D知识点二牛顿第二定律的瞬时性知识提炼1. 两种常见模型加速度与合力具有瞬时对应关系,二者总是同时产生、同时变化、同时消失,具体可简化为以下两种常见模型:A两种 模型轻绳、轻杆和橡皮筋不发生明显形变就能产生弹力,剪断或i 脱离后几乎不需要讨间恢复形变禅力 1 立即消失或改变,一般题冃中所给的轻绳 轻杆和接触面在不加特殊说明吋,均可 I 按此模型处理 :当弹簧的两端与物体相连(即两端为固i 定端)时血于物体有惯性,弹簧的长 : 度不会发生突变,所以在瞬时问题中,: 其弹力

12、的大小认为是不变的,即此时弹; 簧的弹力不突变 1和按触面弹簧、蹦床2. 求解瞬时加速度的一般思路分析瞬时变化前后 物体的受力情况列牛顿第二|求瞬时 定律方程=加速度L对点训练J4. 如图所示,一根轻质弹簧上端是固定的,下端挂一平盘,盘 中有一物体,平盘与物体的总质量为m,当盘静止时,弹簧的长度 比其自然长度伸长了 1,现向下拉盘使弹簧再伸长&后停止,然后 松手,设弹簧总处在弹性限度以内,则刚松手时盘与物体的加速度 为( A )A.TgB-A/gC.物体的加速度为0D.加速度的方向向下解析:当盘静止时,由胡克定律得mg二kl,设使弹簧再伸长A时手的拉力大小为F再由胡克定律得(mg + F)二k

13、(l + Al),由联立得F二斗mg刚松手瞬时弹簧的弹力没有变化,则以盘和物体整体为研究对象,所受合力大小等于F,方向竖直向上.设刚松手时,加速度大小为a ,根据牛顿第二定律得a = F二半g ,故本题选A.ml5. (多选)如图,A、B球的质量相等,弹簧的质量不计,倾角为 0的斜面光滑,系统静止时,弹簧与细线均平行于斜面,在细线被 烧断的瞬间,下列说法正确的是( BC )A. 两个小球的瞬时加速度均沿斜面向下,大小均为gsinOB. B球的受力情况未变,瞬时加速度为零C. A球的瞬时加速度沿斜面向下,大小为2gsin0D. 弹簧有收缩的趋势,B球的瞬时加速度向上,A球的瞬时加 速度向下,瞬时

14、加速度都不为零解析:系统静止,根据平衡条件可知:对B球F弹= mgsin。,对 A球F绳二F弹+ mgsind,细线被烧断的瞬间,细线的拉力立即减为 零,但弹簧的弹力不发生改变,则 B 球受力情况未变,瞬时加速度 为零;对A球根据牛顿第二定律得a二隹二尸弹+吨她二2gsin0 , mm故A错误、C正确;B球的受力情况未变,瞬时加速度为零,故B 正确、 D 错误6. “儿童蹦极”中,拴在腰间左右两侧的是弹性良好的橡皮 绳.质量为 m 的儿童如图所示静止悬挂,左右两橡皮绳的拉力大小 均恰为mg,若此时该儿童左侧橡皮绳在腰间断裂,则儿童此时 (B)A. 加速度、速度都为零B. 加速度a=g,沿原断裂橡皮绳的方向斜向下C. 加速度a=g,沿未断裂橡皮绳的方向斜向上D. 加速度a=g,方向竖直向下解析:儿童静止时受到重力和两根橡皮绳的拉力,处于平衡状态,如图,由于T二T二mg ,故两个拉力的合力一定在角平分线上,12且在竖直线上,故两个拉力的夹角为 120,当小孩左侧橡皮绳拉力 变为零时,右侧橡皮绳拉力不变,重力也不变;由于三力平衡时, 三个力中任意两个力的合力与第三个力等大、反向、共线,故右侧 橡皮绳拉力与重力的合力与左侧橡皮绳断开前的弹力方向相反,大 小等于mg,故加速度为g,沿原断裂绳的方向斜向下

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