《2012版物理一轮精品复习学案：32 牛顿第二定律、两类动力学问题》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2012版物理一轮精品复习学案：32 牛顿第二定律、两类动力学问题（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 2 节 牛顿第二定律、两类动力学问题【考纲知识梳理】一、牛顿第二定律1、内容：牛顿通过大量定量实验研究总结出：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，加速度的方向和合外力的方向相同。这就是牛顿第二定律。2、其数学表达式为：Fa m F = ma（F = ma2 xxI F = ma牛顿第二定律分量式：I yyF合 =竺用动量表述： 合 t3、牛顿定律的适用范围：（1）只适用于研究惯性系中运动与力的关系，不能用于非惯性系；（2）只适用于解决宏观物体的低速运动问题，不能用来处理微观粒子高速运动问题；二、两类动力学问题1. 由受力情况判断物体的运动状态；2. 由运动情况判断的
2、受力情况三、单位制1、单位制：基本单位和导出单位一起组成了单位制。（1）基本单位：所选定的基本物理量的（所有）单位都叫做基本单位，如在力学中，选定长度、质量和 时间这三个基本物理量的单位作为基本单位：长度一 cm、m、km 等；质量一 g、kg 等；时间一s、min、h 等。（2）导出单位：根据物理公式和基本单位，推导出其它物理量的单位叫导出单位。2、由基本单位和导出单位一起组成了单位制。选定基本物理量的不同单位作为基本单位，可以组成不同的单位制，如历史上力学中出现了厘米克秒制和米千克秒制两种不同的单位制，工程技术领域还 有英尺秒磅制等。物理量的名称单位名称单位符号长度米m丿页量千克（公斤）k
3、g时间秒s电流安（培）A热力学温度开（尔文）K物质的量摩（尔）mol发光强度坎（德拉）cd【要点名师透析】一、牛顿第二定律的理解1. “五个”性质同向性公式F-ma是矢量式，任一时刻,F合与a同向正比性m 一定时,a*F合瞬时性a与F对应同一时刻，即a为某时刻的加速度 时,F为该时刻物体所受合外力因果性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有二层意思： 加速度a相对同一惯性系（一般指地面） F-ma中,F,m,a对应同一物质或同一系统 F-ma中,各量统一使用国际单位独立性 作用于物体上的每一个力各自产生的加速 度都遵从牛顿第二定律 物体的实际加速度等于每个力产生的加速 度的
4、矢量和 分力和加速度在各个方向上的分量也遵从 牛顿第二定律，即:F -ma ,F -maxxyy局限性只适用于宏观、低速运动的物体，不适用于微观、高速运动的粒子物体的加速度必须是相对于地面静止或匀速直线运动的参考系（惯性系）而言的2. 瞬时加速度的问题分析分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是明确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，此类问题应注意以下几种模型：性 模渝质量内部弹力受外力吋 的形变量力能否宴变产生拉力 或斥力轻绳不 计处 处 相 等微小不计可以只有拉力 没有斥力橡皮绳较大不能只有拉力 没有斥力轻弹簧较大不能既可有拉力也可有压力轻杆微小 不计可以既可有拉
5、力 也可有支持力【例1】如图所示，质量均为m的A、B两球之间系着一根不计质量的弹簧，放在光滑的水平面上，A球紧靠竖直墙壁今用水平力F将B球向左推压弹簧，平衡后，突然将F撤去，在这一瞬间B球的速度为零，加速度为零 B球的速度为零，加速度大小为恳 在弹簧第一次恢复原长之后，A才离开墙壁 在A离开墙壁后，A、B两球均向右做匀速运动以上说法正确的是（）A. 只有 B. C. D. 【答案】选 B.【详解】撤去F前，B球受四个力作用，竖直方向的重力和支持力平衡，水平方向推力F和弹簧的弹力平衡，即弹簧的弹力大小为F,撤去F的瞬间，弹簧的弹力仍为F,故B球所受合外力为F,则B球加速度为a二矗，而此时B球的速
6、度为零，正确错误；在弹簧恢复原长前，弹簧对A球有水平向左的弹力使A 第 3 页（共 21 页）球压紧墙壁，直到弹簧恢复原长时A球才离开墙壁，A球离开墙壁后，由于弹簧的作用，使A、B两球均做 变速运动，对错，B选项正确.二、解决动力学两类问题的基本方法和步骤1. 由受力情况判断物体的运动状态，处理这类问题的基本思路是：先求出几个力的合力，由牛顿第二定律 (F合=ma)求出加速度，再由运动学的有关公式求出速度或位移.2. 由运动情况判断受力情况，处理这类问题的基本思路是：已知加速度或根据运动规律求出加速度，再由 牛顿第二定律求出合力，从而确定未知力，至于牛顿第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法
7、则(平 行四边形定则)或正交分解法.3. 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.(6) 分析流程图物体受力情况F=ma物体运动情况x=v（）t+-al2【例2】(2011 东城区模拟)杂技中的“顶竿”由两个演员共同表演，站在地面上的演员肩部顶住一根长 竹竿，另一演员爬至竹竿顶端完成各种动作
8、后下滑. 若竹竿上演员自竿顶由静止开始下滑，滑到竹竿底部 时速度正好为零. 已知竹竿底部与下面顶竿人肩部之间有一传感器，传感器显示竿上演员自竿顶滑下过程中顶竿人肩部的受力情况如图所示竹竿上演员质量为m=40 kg，竹竿质量皿2=10 kg，取g=10 m/s2.(1)求竹竿上的人下滑过程中的最大速度v1;(2)请估测竹竿的长度h.【答案】 (1)4 m/s (2)12 m【详解】 由题图可知，04S,肩部对竹竿的支持力F1=46ON(G1+G2),人加速下滑，设加速度为a1,04 s竹竿受力平衡，受力分析如图由F=G2+Ff,得Ff=F1-G2=360 N|F对人受力分析如图Fz f=Ff=3
9、60 N,又由牛顿第二定律得：G-F f二皿冋,得a=l m/s21=4 s时达到最大速度，设为 V,则 V二at=4 m/s由题图可知，4 s6 s肩部对竹竿的支持力F2=580 N(G+G2)人减速下滑，设加速度为a2,同理h, = t, =8 m04 s,下滑距离为hl，h, = t, = 4 m4 s6 s,下滑距离为h2，竹竿的长度 h=h+h2=2 m【感悟高考真题】l. (201 福建理综T18)如图，一不可伸长的轻质细绳跨过定滑轮后，两端分别悬挂质量为m和m的 12物体A和B。若滑轮有一定大小，质量为m且分布均匀，滑轮转动时与绳之间无相对滑动，不计滑轮与 轴之间的摩擦。设细绳对
10、A和B的拉力大小分别为t和-，已知下列四个关于孕勺表达式中有一个是正确的，请你根据所学的物理知识，通过一定的分析，判断正确的表达式是(m + 2m )m gA. T =1 m + 2(m + m )12(m + 2m )m gB. T =121m + 4(m + m )12(m + 4m )mg C. T =1 m + 2(m + m )12(m + 4m )m gD. T =i 21 m + 4(m + m )12【答案】选C.(m m )【详解】设滑轮的质量为零，即看成轻滑轮，若物体B的质量较大，由整体法可得加速度a = 2-gm + m122m m隔离物体A,据牛顿第二定律可得T =1亠
11、g，将m=0代入四个选项，可得选项C是正确，故选C.1 m + m122. (2011 江苏物理T9)如图所示，倾角为a的等腰三角形斜面固定在水平面上，一足够长的轻质绸带 跨过斜面的顶端铺放在斜面的两侧，绸带与斜面间无摩擦。现将质量分别为M、m(Mm)的小物块同时轻 放在斜面两侧的绸带上。两物块与绸带间的动摩擦因数相等，且最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等。在a 角取不同值的情况下，下列说法正确的有A. 两物块所受摩擦力的大小总是相等B. 两物块不可能同时相对绸带静止CM 不可能相对绸带发生滑动D. m 不可能相对斜面向上滑动答案】选 AC.【详解】当物块与丝绸之间的动摩擦因数卩=tan a时，
12、m、m恰好相对于绸带静止，M相对于斜面向下运动，m相对于斜面向上运动，由于斜面光滑且不计绸带质量，此时绸带等效为一根轻绳；当卩 tana时情况相同；当卩 tan a时，m会相对于斜面向下滑动，M相对于绸带静止，沿斜面向下滑动，无论何种情况绸带绸带对两物体的摩擦力大小均相等，故A、C正确，B、D错误。3. (2011 江苏物理T14)如图所示，长为L、内壁光滑的直管与水平地面成30角固定放置。将一质 量为m的小球固定在管底，用一轻质光滑细线将小球与质量为M=km的小物块相连，小物块悬挂于管口。 现将小球释放，一段时间后，小物块落地静止不动，小球继续向上运动，通过管口的转向装置后做平抛运 动，小球
13、在转向过程中速率不变。(重力加速度为g)(1) 求小物块下落过程中的加速度大小；(2) 求小球从管口抛出时的速度大小；答案 (1)2k -1g2(k +1)k - 22( K +1)gk2) (3)见解析。【详解】(1)设细线中的张力为T,根据牛顿第二定律Mg - T = MaT mg sin30 0 二 ma且 M=Km联立解得a=2k 1g2(k +1)(2)设M落地时的速度大小为v,m射出管口是速度大小为V，M落地后m的加速度大小为a00根据牛顿第二定律mg sin30 = ma0由匀变速直线运动规律知v2 = 2aLsin3Oo，v2 v2 = 2a L(1 sin3Oo)00联立解得
14、v0k 2 L 2( K +1)gk2)1由平抛运动规律x =泸sin300 = 2 gt解得 x = L4. (2010 全国卷1) 15.如右图，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、a2。重力加速度大小为g。则有A. a1=g，a2=gB.a = 0，1a2=gC. a = 0 ，1m + Ma2=gD.a1=g，m + Ma2=g【解析】在抽出木板的瞬时，弹簧对1的支持力和对2的压力并未改变。对1 物体受重力和支持力，F + Mg M + m mg=F,a1=0. 对2物体受重力和压力，根据牛顿第二定律a二胚3g5. (2010 上海物理)11.将一个物体以某一速度从地面竖直向上抛出，设物体在运动过程中所受空气阻力大小不变，则物体(A)刚抛出时的速度最大(B)在最高点的
