牛顿第二定律两类动力学问题.ppt

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,牛顿第二定律两类动力学问题,基础梳理,1.,牛顿第二定律,:,物体的加速度跟所受的合外力成,正比,跟物体的质量成,反比,加速度的方向跟合外力方向,相同,.2.,公式,:F,合,=,ma,.,含义是只要作用在物体上的合外力不为零,物体就产生,加速度,速度,就要变化,.3.,适用条件,:,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球静止或匀速直线运动的,参考系,(,惯性系,),而言的,.,4.,牛顿第二定律的独立性,(1),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,.(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),分力与加速度在各个方向上的分量也遵从牛顿第二定律,即,F,x,=,ma,x,F,y,=,ma,y,.,5.,牛顿第二定律的因果性,:F,是产生,a,的,原因,物体具有加速度是因为物体受到了,力,.6.,两类基本问题的解题思路,【,要点导学,】,要点,1,对牛顿第二定律的理解,同向性公式,F,合,=ma,是矢量式,任一时刻,F,合与,a,同向瞬时性,a,与,F,合对应同一时刻,即,a,为某时刻的加速度时,F,合为该时刻物体所受合外力因果性,F,合是产生,a,的原因,物体具有加速度是因为物体受到了力,同一性,F,合,=ma,中,F,合、,m,、,a,对应同一物体或同一系统,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矢量和,【,典题演示,1】,如图所示,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,A,点,然后释放,物体可以一直运动到,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,0D.,物体从,A,到,O,的过程加速度逐渐减小,练习：在光滑水平面上有一物块始终受水平恒力,F,的作用而运动，在其正前方固定一个足够长的轻质弹簧，如图所示，当物块与弹簧接触后向右运动的过程中，下列说法正确的是（）,A,物块接触弹簧后即做减速运动,B,物块接触弹簧后先加速后减速,C,当弹簧处于压缩量最大时，物块的加速度等于零,D,当物块的速度为零时，它所受的合力为零,要点,2,瞬时加速度的问题分析,1.,一般思路分析物体该时刻的受力情况由牛顿第二定律列方程瞬时加速度,2.,几种模型的比较,3.,求解瞬时性问题时的注意点,(1),物体的受力情况和运动情况是时刻对应的,当外界因素发生变化时,需要重新进行受力分析和运动分析,.(2),加速度可以随着力的突变而突变,而速度的变化需要一个过程的积累,不会发生突变,.,质量均为,m,的,A,、,B,两个小球之间系一个质量不计的弹簧，放在光滑的台面上,A,紧靠墙壁今用恒力,F,将,B,球向左挤压弹簧，达到平衡时，突然将力撤去，此瞬间（）,A,A,球的加速度为,F/2mB,B,球的加速度为,F/mC,A,球的加速度为零,D,B,球的加速度为,F/2m,【,典题演示,2】,(,多选,),质量均为,m,的物块,a,、,b,置于倾角为,30,的光滑斜面上,物块,a,、,b,之间有一段处于伸长状态的弹簧,a,、,b,通过细线系在墙上,.,下列情况可能发生的是,()A.,在只剪断上面的绳子的瞬间,a,的加速度为零,b,的加速度不为零,B.,在只剪断上面的绳子的瞬间,a,、,b,的加速度均不为零,C.,在只剪断下面的绳子的瞬间,a,的加速度不为零,b,的加速度为零,D.,在只剪断下面的绳子的瞬间,a,、,b,的加速度均为零,解析,.,答案,ACD,【,典题演示,3】,(,多选,)(2015,海南卷,),如图,物块,a,、,b,和,c,的质量相同,a,和,b,、,b,和,c,之间用完全相同的轻弹簧,S1,和,S2,相连,通过系在,a,上的细线悬挂于固定点,O;,整个系统处于静止状态,;,现将细绳剪断,将物块,a,的加速度记为,a1,S1,和,S2,相对原长的伸长量分别为,l1,和,l2,重力加速度大小为,g,在剪断瞬间,()A.a1=3g B.a1=0C.l1=2l2 D.l1=l2,解析,答案,AC,要点,3,动力学的两类基本问题,1.,求解两类问题的思路,可用下面的框图来表示,:,分析解决这两类问题的关键,:,应抓住受力情况和运动情况之间联系的桥梁,加速度,.,2.,动力学的两类基本问题的解题步骤,(1),选取研究对象,.,根据问题的需要和解题的方便,选出被研究的物体,可以是一个物体,也可以是几个物体组成的整体,.(2),分析研究对象的受力情况和运动情况,.,注意画好受力图,明确物体运动过程和运动性质,.(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.(5),根据牛顿第二定律和运动学公式列方程求解,必要时还要对结果进行讨论,.,如图一物体以,v0=2m/s,的初速度从粗糙斜面顶端下滑到底端用时,t=1s,已知斜面长度，斜面的倾角,=30,，重力加速度取,g=10m/s2,求：（,1,）物体滑到斜面底端时的速度大小（,2,）物体沿斜面下滑的加速度大小和方向（,3,）物体与斜面的动摩擦因数,公路上行驶的两汽车之间应保持一定的安全距离。当前车突然停止后，后车司机可以采取刹车措施，使汽车在安全距离内停下来而不会与前车相碰。同通常情况下，人的反应时间和汽车系统的反应时间之和为,1s,。当汽车在晴天干燥的沥青路面上以,108km/h,的速度匀速行驶时，安全距离为,120m,。设雨天时汽车轮胎与沥青路面间的动摩擦因数为晴天时的，若要求安全距离仍未,120m,，求汽车在雨天安全行驶的最大速度。,【,典题演示,4】,设某舰载飞机质量为,m=2.5104kg,着舰时初速度为,v0=40m/s,若飞机仅受空气及甲板阻力作用,在甲板上以的加速度做匀减速运动,着舰过程中航母静止不动,.(1),求空气及甲板对舰载飞机阻力的大小,.(2),飞机着舰后,若仅受空气及甲板阻力作用,航母甲板至少多长才能保证飞机安全着舰,?,(3),为了让飞机安全着舰,甲板上设置了阻拦索让飞机减速,为防止飞机尾钩挂索失败需要复飞,飞机在着舰过程中不关闭发动机,.,如图所示为飞机钩住阻拦索后某一时刻的情景,此时发动机向右的推力大小,F=1.2105N,减速的加速度大小为,a=20m/s2,阻拦索夹角,=120,空气及甲板阻力保持不变,求此时阻拦索中的拉力大小,.,答案,(1)2.0104N(2)1000m(3)6105N,要点,4,多过程问题的分析,多过程问题主要体现在运动物体在一个运动过程中,受到的外力发生阶段性变化,从而使物体在运动过程中受到的合外力发生阶段性变化,对应的运动状态也发生阶段性变化,.,求解此类问题的基本思路是将运动过程进行分段处理,即从外力发生突变的点进行分段,然后对每一段进行受力分析,通常是结合运动示意图和速度,-,时间图象综合分析,再应用牛顿运动定律列方程,最后联立方程求解,.,补充：质量为,0.1 kg,的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的图象如图所示。球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的,3/4,。该球受到的空气阻力大小恒为，求：,（,1,）弹性球受到的空气阻力的大小；（,2,）弹性球第一次碰撞后反弹的高度,。,质量为,m=4kg,的小物块静止于水平地面上的,A,点，现用,F=10N,的水平恒力拉动物块一段时间后撤去，物块继续滑动一段位移停在,B,点，,A,、,B,两点相距,x=20m,，物块与地面间的动摩擦因数,=0.2,g,取,10m/s2,，求：,(l,）物块在力,F,作用过程发生位移,xl,的大小：,(2,）撤去力,F,后物块继续滑动的时间,t,。,微课,3,连接体问题,在研究力与运动的关系时,常会涉及相互关联物体间的相互作用问题,即连接体问题,.1.,连接体与隔离体两个或两个以上的物体相连接组成的物体系统,称为连接体,.,如果把其中某个物体隔离出来,该物体即为隔离体,.2.,外力和内力如果以物体系统为研究对象,受到系统之外的作用力,这些力是系统受到的外力,而系统内各物体间的相互作用力为内力,.,-g、g、0 D.,(2)物体的实际加速度等于每个力产生的加速度的矢量和.,以5m/s匀速上升时所受空气阻力大小为230N,若热气球所受浮力不变，上升过程中热气球总质量不变.,(多选)(2015新课标卷)在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩链接好的车厢.,质量相同的木块A、B用轻质弹簧连接，静止在光滑的水平面上，此时弹簧处于自然状态.,三个物块A、B、C的质量满足mA=2mB=3mC，A与天花板之间、B与C之间均用轻弹簧相连，A与B之间用细绳相连.,当机车在东边拉着这列车厢以大小为a的加速度向东行驶时,链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小为F;当机车在西边拉着这列车厢以大小为 a的加速度向西行驶时,链接某两相邻车厢的挂钩P和Q间的拉力大小仍为F.,(3)选取正方向或建立坐标系.,含义是只要作用在物体上的合外力不为零,物体就产生加速度,速度就要变化.,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.,解题时,一般采用先整体、后隔离的方法.,3.,常见问题分析问题类型处理方法涉及滑轮的问题若要求绳的拉力,一般都必须采用隔离法,.,绳跨过定滑轮,连接的两物体虽然加速度大小相同但方向不同,故采用隔离法,.,水平面上的连接体问题 这类问题一般多是连接体,(,系统,),中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,.,斜面体与上面物体组成的连接体的问题当物体具有沿斜面方向的加速度,而斜面体相对于地面静止时,解题时一般采用隔离法分析,.,如图所示，质量为,M,的斜面倾角为，置于粗糙水平地面上，动摩擦因数为，物体的质量为,m,，与斜面间无摩擦。在水平向左的推力作用下，二者一起做匀加速直线运动，两者无相对滑动。已知斜面的倾角为，则它们的加速度,a,及推力,F,的大小分别为多少？,【,典题演示,】,(,多选,),光滑水平面上放置质量分别为,m,、,2m,和,3m,的三个木块,其中质量为,2m,和,3m,的木块间用一不可伸长的轻绳相连,轻绳能承受的最大拉力为,FT.,现用水平拉力,F,拉质量为,3m,的木块,使三个木块以同一加速度运动,正确的是,()A.,质量为,2m,的木块受到四个力的作用,B.,当,F,逐渐增大到,FT,时,轻绳刚好被拉断,C.,当,F,逐渐增大到时,轻绳还不会被拉断,D.,轻绳刚要被拉断时,质量为,m,和,2m,的木块间的摩擦力为,FT,如图所示，用平行斜面的恒力,F,拉着,A,、,B,两物体沿光滑斜面向上加速运动，如只把斜面倾角变大，则,A,、,B,间绳的拉力将如何变化？,【,跟踪训练,】,(,多选,),粗糙的水平地面上有三块材料完全相同的木块，质量均为,m,B,、,C,之间用轻质细绳连接,.,现用恒力,F,作用在,C,上,一起做匀加速运动,运动过程中把一块橡皮泥粘在某一木块上面,系统仍加速运动,且始终没有相对滑动,.,则在粘上橡皮泥稳定后,正确的是,()A.,无论粘在哪个木块上面,加速度都将减小,B.,若粘在,A,木块上面,绳的拉力减小,A,、,B,间摩擦力不变,C.,若粘在,B,木块上面,绳的拉力增大,A,、,B,间摩擦力增大,D.,若粘在,C,上,绳拉力,A,、,B,间摩擦力都减小,【,学法指导,】,连接体问题的方法,:,整体法与隔离法,(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,且不需要求出物体之间的作用力,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,且要求出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,后隔离求内力”,.,【,随堂验收,】,1.,由牛顿第二定律,F=ma,可知,无论怎样小的力都可能使物体产生加速度,可是当用很小的力去推很重的桌子时,却推不动,这是因为,()A.,牛顿第二定律不适用于静止的物体,B.,桌子加速度很小,速度增量也很小,眼睛观察不到,C.,推力小于桌子所受到的静摩擦力,加速度为负值,D.,桌子所受的合力为零,加速度为零,解析,F,是指合外力,用很小的力推很重的桌子时,桌子不动,是因为推力与桌子受到的静摩擦力的合力为零,所以桌子所受的合外力为零,仍然静止不动,.,牛顿第二定律同样适用于静止的物体,.,答案,D,2.,一质量为,M,、倾角为,的斜面体放在光滑水平地面上,斜面上叠放一质量为,m,的光滑楔形物块,物块在水平恒力的作用下与斜面体一起恰好保持相对静止地向右运动,.,重力加速度为,g.,正确的是,()A.,水平恒力大小,F=mgtan B.,地面对斜面体的支持力大小,N2=(M+m)gC.,物块对斜面的压力大小,N1=mgcos D.,斜面体的加速度大小为,gtan,.,答案,B,3.(,多选,)(2015,新课标,卷,),在一东西向的水平直铁轨上,停放着一列已用挂钩链接好的车厢,.,当机车在东边拉着这列车厢以大小为,a,的加速度向东行驶时,链接某两相邻车厢的挂钩,P,和,Q,间的拉力大小为,F;,当机车在西边拉着这列车厢以大小为,a,的加速度向西行驶时,链接某两相邻车厢的挂钩,P,和,Q,间的拉力大小仍为,F.,不计摩擦,每节车厢质量相同,则这列车厢的节数可能为,()A.8 B.10 C.15 D.18,答案,BC,4.(,多选,),小球,B,放在真空正方体容器,A,内,球,B,的直径恰好等于,A,的内边长,.,现将它们以初速度,v0,竖直向上抛出,正确的是,()A.,若不计空气阻力,下落过程中,B,对,A,没有弹力,B.,若考虑空气阻力,上升过程中,A,对,B,的弹力向下,C.,若考虑空气阻力,下落过程中,B,对,A,的弹力向上,D.,若不计空气阻力,上升过程中,A,对,B,有向上的弹力,答案,AB,5.(,多选,),如图所示,质量分别为,mA,、,mB,的,A,、,B,两物体用轻杆连接放在倾角为,的斜面上,用始终平行斜面向上的恒力,F,推,B,使它们沿斜面匀加速上升,A,、,B,与斜面间的动摩擦因数均为,下列关于轻杆的弹力的判断,正确的是,()A.,增大,A,的质量,可以增大轻杆的弹力,B.,增大,B,的质量,可以增大轻杆的弹力,C.,减小,可以增大轻杆的弹力,D.,减小动摩擦因数,轻杆的弹力不变,答案,AD,大小为350 N，方向竖直向上C.,下列情况可能发生的是()A.,常见问题分析问题类型处理方法涉及滑轮的问题若要求绳的拉力,一般都必须采用隔离法.,大小为350 N，方向竖直向上C.,在水平向左的推力作用下，二者一起做匀加速直线运动，两者无相对滑动。,(3)为了让飞机安全着舰,甲板上设置了阻拦索让飞机减速,为防止飞机尾钩挂索失败需要复飞,飞机在着舰过程中不关闭发动机.,(多选)小球B放在真空正方体容器A内,球B的直径恰好等于A的内边长.,物体运动到O点时所受合力为0D.,从地面开始上升10s后的速度大小为5m/sD.,外力和内力如果以物体系统为研究对象,受到系统之外的作用力,这些力是系统受到的外力,而系统内各物体间的相互作用力为内力.,物块对斜面的压力大小N1=mgcos D.,小球B的质量为 mC.,l1=2l2 D.,三个物块A、B、C的质量满足mA=2mB=3mC，A与天花板之间、B与C之间均用轻弹簧相连，A与B之间用细绳相连.,若粘在C上,绳拉力A、B间摩擦力都减小,4 m(2)30 N(1)A、C两点间的距离.,2013年6月20日，在“天宫一号”测出指令长聂海胜的质量.,6.,质量为,60kg,的滑雪运动员在倾角,=37,的斜坡顶端从静止开始自由下滑,50m,到达坡底,用时,5s,然后沿着水平路面继续自由滑行,直至停止,.,不计拐角处能量损失,滑板与斜面及水平面间的动摩擦因数相同求,:(1),运动员下滑过程中的加速度大小,.(2),滑板与坡面间的滑动摩擦力大小,.(3),运动员在水平路面上滑行的时间,.,【,课后检测,】,第,2,讲 牛顿第二定律 两类动力学问题,一、单项选择题,1.2013,年,6,月,20,日，在“天宫一号”测出指令长聂海胜的质量,.,聂海胜受到恒定作用力,F,从静止开始运动，经时间,t,时，测速仪测出他运动的速率为,v,，则聂海胜的质量为,(B)A.B.C.D.,2.,如图所示，一质量为,m,的物块与车厢的竖直后壁间的动摩擦因数为,，当该车水平向右做加速运动时，物块恰好沿车厢后壁匀速下滑，则车的加速度为,(C),3.,三个物块,A,、,B,、,C,的质量满足,mA=2mB=3mC,，,A,与天花板之间、,B,与,C,之间均用轻弹簧相连，,A,与,B,之间用细绳相连,.,当系统静止后，突然剪断,A,、,B,间的细绳，则此瞬间,A,、,B,、,C,的加速度分别为,(,取向下为正方向,)(C)A.-g,、,2g,、,0 B.-2g,、,2g,、,0C.-g,、,g,、,0 D.-2g,、,g,、,g,4.,一人站在吊台上，用如图所示的定滑轮装置拉绳把吊台和自己提升上来,.,图中跨过定滑轮的两段绳都认为是竖直的且不计摩擦,.,吊台的质量为,m=15 kg,，人的质量为,M=55 kg,，启动时吊台向上的加速度是,a=0.2 m/s2,，这时人对吊台的压力,(g=9.8 m/s2)(C)A.,大小为,700 N,，方向竖直向上,B.,大小为,350 N,，方向竖直向上,C.,大小为,200 N,，方向竖直向下,D.,大小为,204 N,，方向竖直向下,5.,光滑固定斜面上，有两个质量均为,m,的小球,A,、,B,，它们用劲度系数为,k,的轻弹簧连接，现对,A,施加一水平向右的恒力，使,A,、,B,均静止在斜面上，此时弹簧的长度为,L,，下列说法中正确的是,(C)A.,弹簧的原长为,L+B.,水平恒力大小为,mgC.,撤掉恒力的瞬间小球,A,的加速度为,gD.,撤掉恒力的瞬间小球,B,的加速度为,g,二、多项选择题,6.,总质量,460kg,的热气球从地面刚开始竖直上升时的加速度为，当热气球上升到,180m,时，以,5m/s,的速度向上匀速,.,若热气球所受浮力不变，上升过程中热气球总质量不变,.,关于热气球，正确的是,(AD )A.,所受浮力大小为,4830NB.,加速上升过程中所受空气阻力保持不变,C.,从地面开始上升,10s,后的速度大小为,5m/sD.,以,5m/s,匀速上升时所受空气阻力大小为,230N,7.,竖直固定的光滑杆上套有一个质量为,m,的小球,A,，不可伸长的轻质细绳通过固定在天花板上、大小可忽略的定滑轮,O,连接小球,A,和小球,B,，虚线,OC,水平，此时连接小球,A,的细绳与水平方向的夹角为,60,，小球,A,恰能保持静止,.,现在小球,B,的下端再挂一个小球,Q,，小球,A,可从图示位置上升并恰好能到达,C,处,.,不计摩擦和空气阻力,则,(BD )A.,小球,B,的质量为,mB.,小球,B,的质量为,mC.,小球,A,到达,C,处时的加速度为,0D.,小球,A,到达,C,处时的加速度为,g,8.,质量相同的木块,A,、,B,用轻质弹簧连接，静止在光滑的水平面上，此时弹簧处于自然状态,.,现用水平恒力,F,推,A,，则从开始到弹簧第一次被压缩到最短的过程中,(BC)A.,两木块速度相同时，加速度,aA=aBB.,两木块速度相同时，加速度,aAvBD.,两木块加速度相同时，速度,vAvB,9.,升降机内有一固定斜面，斜面上放一物体，开始时升降机做匀速运动，物块相对斜面匀速下滑，当升降机加速上升时,(BD )A.,物块与斜面间的摩擦力减小,B.,物块与斜面间的正压力增大,C.,物块相对于斜面减速下滑,D.,物块相对于斜面匀速下滑,三、非选择题,10.,在风洞实验室中进行如图所示的实验,.,在倾角为,37,的固定斜面上，有一个质量为,1 kg,的物块，在风洞施加的水平恒力,F,作用下，从,A,点由静止开始运动，经过,1.2 s,到达,B,点时立即关闭风洞，撤去恒力,F,，物块到达,C,点时速度变为零,.,通过速度传感器测得这一过程中物块每隔,0.2 s,的瞬时速度，下表给出了部分数据,:,求,:,(1)5.4 m(2)30 N,(1)A,、,C,两点间的距离,.(2),水平恒力,F,的大小,.,谢谢观看,谢谢观看,