牛頓運動定律牛頓第二定律動力學兩類基本問題課件

1、一、牛頓第二定律一、牛頓第二定律1內(nèi)容：內(nèi)容：物體的加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，物體的加速度的大小跟作用力成正比，跟物體的質(zhì)量成反比，加速度的方向與作用力的方向相同加速度的方向與作用力的方向相同2表達式：表達式： .3適用范圍適用范圍(1)牛頓第二定律只適用于慣性參考系牛頓第二定律只適用于慣性參考系(相對地面靜止或做勻速直線運動的相對地面靜止或做勻速直線運動的參考系參考系)(2)牛頓第二定律只適用于宏觀物體牛頓第二定律只適用于宏觀物體(相對于分子、原子相對于分子、原子)、低速運動、低速運動 (遠小遠小于光速于光速)的情況的情況二、單位制、基本單位、導出單位二、單位制、基本單

2、位、導出單位1單位制：單位制： 和和 一起組成了單位制一起組成了單位制(1)基本量：只要選定幾個物理量的單位，就能夠利用物理公式推導出其基本量：只要選定幾個物理量的單位，就能夠利用物理公式推導出其他物理量的單位這些被選定的物理量叫做基本量他物理量的單位這些被選定的物理量叫做基本量(2)基本單位：基本物理量的單位力學中的基本物理量有三個，它們分基本單位：基本物理量的單位力學中的基本物理量有三個，它們分別是別是 、 、 ；它們的單位是基本單位，分別是；它們的單位是基本單位，分別是 、 、 單位符號單位符號 、 、 .(3)導出單位：由基本單位根據(jù)物理關系推導出來的其他物理量的單位導出單位：由基本單

3、位根據(jù)物理關系推導出來的其他物理量的單位基本單位基本單位導出單位導出單位質(zhì)量質(zhì)量時間時間長度長度千克千克秒秒米米kgsm2國際單位制中的基本單位國際單位制中的基本單位(1)有些物理單位屬于基本單位，但不是國際單位，如厘米、克、小有些物理單位屬于基本單位，但不是國際單位，如厘米、克、小時等時等(2)有些單位屬于國際單位，但不是基本單位，如米有些單位屬于國際單位，但不是基本單位，如米/秒秒(m/s)、帕斯卡、帕斯卡、牛、牛(頓頓)等等基本物理量基本物理量符號符號單單位名稱位名稱單單位符號位符號質(zhì)質(zhì)量量m千克千克kg時間時間t秒秒s長長度度l米米m電電流流I安安培培A熱熱力學溫度力學溫度T開開爾爾文

4、文K物物質(zhì)質(zhì)的量的量n摩摩爾爾mol發(fā)發(fā)光光強強度度IV坎坎德拉德拉cd三、兩類動力學問題三、兩類動力學問題牛頓第二定律確定了運動和力的關系，使我們能夠把物體的受力情況與運牛頓第二定律確定了運動和力的關系，使我們能夠把物體的受力情況與運動情況聯(lián)系起來動情況聯(lián)系起來1已知受力情況求運動情況已知受力情況求運動情況已知物體的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律，可以求出物體的已知物體的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律，可以求出物體的 ；已知；已知物體的初始條件物體的初始條件(初位置和初速度初位置和初速度)，根據(jù)運動學公式，就可以求出物體在任一，根據(jù)運動學公式，就可以求出物體在任一時刻的速度和位移，也就可以求解物體的

5、運動情況時刻的速度和位移，也就可以求解物體的運動情況2已知物體的運動情況求物體的受力情況已知物體的運動情況求物體的受力情況根據(jù)物體的運動情況，由運動學公式可以求出根據(jù)物體的運動情況，由運動學公式可以求出 ，再根據(jù)牛頓第二定，再根據(jù)牛頓第二定律可確定物體的律可確定物體的 ，從而求出未知的力，或與力相關的某些物理量，從而求出未知的力，或與力相關的某些物理量如動摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的方向等如動摩擦因數(shù)、勁度系數(shù)、力的方向等加速度加速度加速度加速度受力情況受力情況四、超重和失重四、超重和失重1實重和視重實重和視重(1)實重：物體實際所受的重力，它與物體的運動狀態(tài)無關實重：物體實際所受的重力，它與物體

6、的運動狀態(tài)無關(2)視重：當物體在視重：當物體在 方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或方向上有加速度時，物體對彈簧測力計的拉力或?qū)ε_秤的壓力將不等于物體的對臺秤的壓力將不等于物體的 此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)此時彈簧測力計的示數(shù)或臺秤的示數(shù)即為視重即為視重2超重、失重和完全失重的比較超重、失重和完全失重的比較豎直豎直重力重力(1)超重并不是指重力增加了，失重并不是指重力減小了，完全失重也不超重并不是指重力增加了，失重并不是指重力減小了，完全失重也不能理解為物體不受重力了能理解為物體不受重力了(2)判斷一個物體處于超重還是失重狀態(tài)，主要根據(jù)加速度沿豎直方向的判斷一個物體處于超重還是失

7、重狀態(tài)，主要根據(jù)加速度沿豎直方向的分量方向進行判斷，若有向上的分量，則超重，若有向下的分量，則失重分量方向進行判斷，若有向上的分量，則超重，若有向下的分量，則失重1下列說法中正確的是下列說法中正確的是()A在力學中，力是基本概念，所以力的單位在力學中，力是基本概念，所以力的單位“牛頓牛頓”是力學單位制中的是力學單位制中的基本單位基本單位B因為力的單位是牛頓，而因為力的單位是牛頓，而1 N1 kgm/s2，所以牛頓是導出單位，所以牛頓是導出單位C各物理量采用國際單位，通過物理公式運算的結果的單位一定為國際各物理量采用國際單位，通過物理公式運算的結果的單位一定為國際單位單位D物理公式不僅確定了物理

8、量之間的數(shù)量關系，同時也確定了物理量間物理公式不僅確定了物理量之間的數(shù)量關系，同時也確定了物理量間的單位關系的單位關系解析：解析：“力力”雖然是力學中的一個最基本的概念，但它的單位雖然是力學中的一個最基本的概念，但它的單位“牛頓牛頓”卻卻不是力學中的基本單位力學中的基本單位是千克、米、秒，其他皆為導出不是力學中的基本單位力學中的基本單位是千克、米、秒，其他皆為導出單位物理公式不僅確定了物理量之間的數(shù)量關系，同時也確定了物理量之單位物理公式不僅確定了物理量之間的數(shù)量關系，同時也確定了物理量之間的單位關系已知量采用國際單位，通過物理公式運算的結果的單位一定間的單位關系已知量采用國際單位，通過物理公

9、式運算的結果的單位一定為國際單位，單位制在力學計算中的意義正在于此為國際單位，單位制在力學計算中的意義正在于此答案：答案：BCD2如圖所示是我國長征火箭把載人神舟飛船送上太如圖所示是我國長征火箭把載人神舟飛船送上太 空的情景宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均空的情景宇航員在火箭發(fā)射與飛船回收的過程中均 要要經(jīng)受超重與失重的考驗，下列說法正確的是經(jīng)受超重與失重的考驗，下列說法正確的是()A火箭加速上升時，宇航員處于失重狀態(tài)火箭加速上升時，宇航員處于失重狀態(tài)B飛船加速下落時，宇航員處于失重狀態(tài)飛船加速下落時，宇航員處于失重狀態(tài)C飛船落地前減速，宇航員對座椅的壓力大于其重力飛船落地前減速，宇航員對

10、座椅的壓力大于其重力D火箭上升的加速度逐漸減小時，宇航員對座椅的壓力小于其重力火箭上升的加速度逐漸減小時，宇航員對座椅的壓力小于其重力解析：解析：只要火箭或飛船的加速度豎直向上，宇航員就處于超重狀態(tài)；加速只要火箭或飛船的加速度豎直向上，宇航員就處于超重狀態(tài)；加速度豎直向下，宇航員就處于失重狀態(tài)，故度豎直向下，宇航員就處于失重狀態(tài)，故A、D錯誤，錯誤，B、C正確正確答案：答案：BC3“蹦極蹦極”就是跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關節(jié)等處，從幾十就是跳躍者把一端固定的長彈性繩綁在踝關節(jié)等處，從幾十米高處跳下的一種極限運動某人做蹦極運動，所受繩子拉力米高處跳下的一種極限運動某人做蹦極運動，所受繩子

11、拉力F的大小隨時的大小隨時間間t變化的情況如圖所示將蹦極過程近似為在豎直方向的運動，重力加速度變化的情況如圖所示將蹦極過程近似為在豎直方向的運動，重力加速度為為g.據(jù)圖可知，此人在蹦極據(jù)圖可知，此人在蹦極 過程過程中最大加速度約為中最大加速度約為()AgB2gC3g D4g答案：答案：B4固定光滑細桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個光滑小環(huán)，小環(huán)在沿固定光滑細桿與地面成一定傾角，在桿上套有一個光滑小環(huán)，小環(huán)在沿桿方向的推力桿方向的推力F作用下向上運動，推力作用下向上運動，推力F與小環(huán)速度與小環(huán)速度v隨時間變化規(guī)律如圖所隨時間變化規(guī)律如圖所示，取重力加速度示，取重力加速度g10 m/s2.求：求

12、：(1)小環(huán)的質(zhì)量小環(huán)的質(zhì)量m；(2)細桿與地面間的傾角細桿與地面間的傾角.答案：答案：(1)1 kg(2)30 對牛頓第二定律的理解對牛頓第二定律的理解 1牛頓第二定律的牛頓第二定律的“五性五性”2.瞬時加速度的問題分析瞬時加速度的問題分析分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關鍵是分析該時刻物體的受力情況及分析物體在某一時刻的瞬時加速度，關鍵是分析該時刻物體的受力情況及運動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度此類問題應注意兩種基本模運動狀態(tài)，再由牛頓第二定律求出瞬時加速度此類問題應注意兩種基本模型的建立型的建立(1)剛性繩剛性繩(或接觸面或接觸面)：一種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷：一

13、種不發(fā)生明顯形變就能產(chǎn)生彈力的物體，剪斷(或或脫離脫離)后，彈力立即改變或消失，不需要形變恢復時間，一般題目中所給的后，彈力立即改變或消失，不需要形變恢復時間，一般題目中所給的細線、輕桿和接觸面在不加特殊說明時，均可按此模型處理細線、輕桿和接觸面在不加特殊說明時，均可按此模型處理(2)彈簧彈簧(或橡皮繩或橡皮繩)：此種物體的特點是形變量大，形變恢復需要較長時間：此種物體的特點是形變量大，形變恢復需要較長時間，在瞬時問題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的，在瞬時問題中，其彈力的大小往往可以看成是不變的(1)力和加速度的瞬時對應性是高考的重點物體的運動狀態(tài)應符合物體力和加速度的瞬時對應性是高考的

14、重點物體的運動狀態(tài)應符合物體的受力情況，當外界因素發(fā)生變化的受力情況，當外界因素發(fā)生變化(如撤力、變力、斷繩等如撤力、變力、斷繩等)時，需重新進行時，需重新進行運動分析和受力分析運動分析和受力分析(2)細繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力一般不能發(fā)生突變細繩彈力可以發(fā)生突變而彈簧彈力一般不能發(fā)生突變例例1如圖甲所示，一質(zhì)量為如圖甲所示，一質(zhì)量為m的物體系于長度分別為的物體系于長度分別為L1、L2的兩根細線的兩根細線上，上，L1的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為的一端懸掛在天花板上，與豎直方向夾角為，L2水平拉直，物體處于水平拉直，物體處于平衡狀態(tài)求解下列問題：平衡狀態(tài)求解下列問題：(1)現(xiàn)將線現(xiàn)

15、將線L2剪斷，求剪斷剪斷，求剪斷L2的瞬間物體的加速度的瞬間物體的加速度(2)若將圖甲中的細線若將圖甲中的細線L1換成長度相同換成長度相同(接接m后后)，質(zhì)量不計的輕彈簧，如圖乙，質(zhì)量不計的輕彈簧，如圖乙所示，其他條件不變，求剪斷所示，其他條件不變，求剪斷L2的瞬間物體的加速度的瞬間物體的加速度思路點撥思路點撥求解此題應注意以下兩點：求解此題應注意以下兩點：(1)其他力改變時，彈簧的彈力不能在瞬間發(fā)生突變其他力改變時，彈簧的彈力不能在瞬間發(fā)生突變(2)其他力改變時，細繩上的彈力可以在瞬間發(fā)生突變其他力改變時，細繩上的彈力可以在瞬間發(fā)生突變自主解答自主解答(1)當線當線L2被剪斷的瞬間，因細線被

16、剪斷的瞬間，因細線L2對球的彈力突然消失，而對球的彈力突然消失，而引起引起L1上的張力發(fā)生突變，使物體的受力情況改變，瞬時加速度沿垂直上的張力發(fā)生突變，使物體的受力情況改變，瞬時加速度沿垂直L1斜斜向下方，為向下方，為agsin .(2)當線當線L2被剪斷時，細線被剪斷時，細線L2對球的彈力突然消失，而彈簧的形變還來不及對球的彈力突然消失，而彈簧的形變還來不及變化變化(變化要有一個過程，不能突變變化要有一個過程，不能突變)，因而彈簧的彈力不變，它與重力的合，因而彈簧的彈力不變，它與重力的合力與細線力與細線L2對球的彈力是一對平衡力，等值反向，所以線對球的彈力是一對平衡力，等值反向，所以線L2剪

17、斷時的瞬時加剪斷時的瞬時加速度為速度為agtan ，方向水平向右，方向水平向右答案答案(1)gsin 方向沿垂直于方向沿垂直于L1斜向下方斜向下方(2)gtan 方向水平向右方向水平向右1如圖所示，輕彈簧上端與一質(zhì)量為如圖所示，輕彈簧上端與一質(zhì)量為m的木塊的木塊1相連，下端與另一質(zhì)量為相連，下端與另一質(zhì)量為M的木塊的木塊2相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上，相連，整個系統(tǒng)置于水平放置的光滑木板上， 并處于靜止狀態(tài)現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出，并處于靜止狀態(tài)現(xiàn)將木板沿水平方向突然抽出， 設抽出后的瞬間，木塊設抽出后的瞬間，木塊1、2的加速度大小分別為的加速度大小分別為a1、a2.重力加速度大小

18、為重力加速度大小為g.則有則有()答案：答案：C整體法與隔離法的選取原則整體法與隔離法的選取原則1隔離法的選取原則：隔離法的選取原則：若連接體或關聯(lián)體內(nèi)各物體的加速度不相同，或若連接體或關聯(lián)體內(nèi)各物體的加速度不相同，或者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用力時，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，者要求出系統(tǒng)內(nèi)兩物體之間的作用力時，就需要把物體從系統(tǒng)中隔離出來，應用牛頓第二定律列方程求解應用牛頓第二定律列方程求解2整體法的選取原則：整體法的選取原則：若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且不需要求物體之間的作用力，可以把它們看成一個整體來分析整體受到的外力，應求物體之間

19、的作用力，可以把它們看成一個整體來分析整體受到的外力，應用牛頓第二定律求出加速度用牛頓第二定律求出加速度(或其他未知量或其他未知量)3整體法、隔離法交替運用原則：整體法、隔離法交替運用原則：若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度若連接體內(nèi)各物體具有相同的加速度，且要求物體之間的作用力時，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離，且要求物體之間的作用力時，可以先用整體法求出加速度，然后再用隔離法選取合適的研究對象，應用牛頓第二定律求作用力即法選取合適的研究對象，應用牛頓第二定律求作用力即“先整體求加速度先整體求加速度，后隔離求內(nèi)力，后隔離求內(nèi)力”4涉及隔離法與整體法的具體問題涉及隔離法與整體法的具體問題

20、(1)涉及滑輪的問題，若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法若繩跨過涉及滑輪的問題，若要求繩的拉力，一般都必須采用隔離法若繩跨過定滑輪，連接的兩物體雖然加速度方向不同，但大小相同定滑輪，連接的兩物體雖然加速度方向不同，但大小相同(2)固定斜面上的連接體問題這類問題一般多是連接體固定斜面上的連接體問題這類問題一般多是連接體(系統(tǒng)系統(tǒng))各物體保持各物體保持相對靜止，即具有相同的加速度解題時，一般采用先整體、后隔離的方法相對靜止，即具有相同的加速度解題時，一般采用先整體、后隔離的方法建立坐標系時也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，或者正交分解力，建立坐標系時也要考慮矢量正交分解越少越好的原則，或者正交

21、分解力，或者正交分解加速度或者正交分解加速度(3)斜面體斜面體(或稱為劈形物體、楔形物體或稱為劈形物體、楔形物體)與在斜面體上物體組成的連接體與在斜面體上物體組成的連接體(系系統(tǒng)統(tǒng))的問題當物體具有加速度，而斜面體靜止的情況，解題時一般采用隔離的問題當物體具有加速度，而斜面體靜止的情況，解題時一般采用隔離法分析法分析思路點撥思路點撥解答本題的關鍵是正確地判斷出當輕繩拉力最大時，物體解答本題的關鍵是正確地判斷出當輕繩拉力最大時，物體A、B間和物體間和物體C、D間的靜摩擦力哪一個達到了最大靜摩擦力間的靜摩擦力哪一個達到了最大靜摩擦力答案答案B2如圖所示，光滑水平面上放置質(zhì)量分別為如圖所示，光滑水平

22、面上放置質(zhì)量分別為m、2m的的A、B兩個物體，兩個物體，A、B間的最大靜摩擦力為間的最大靜摩擦力為mg，現(xiàn)用水平拉力，現(xiàn)用水平拉力F拉拉B，使，使A、B以同一加速度運以同一加速度運動，則拉力動，則拉力F的最大值為的最大值為()Amg B2mgC3mg D4mg答案：答案：C解答動力學的兩類基本問題的方法和步驟解答動力學的兩類基本問題的方法和步驟1動力學兩類基本問題的分析流程圖動力學兩類基本問題的分析流程圖2基本方法基本方法(1)明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點，如果是比較復雜的問題明確題目中給出的物理現(xiàn)象和物理過程的特點，如果是比較復雜的問題，應該明確整個物理現(xiàn)象是由哪幾個物理過程組成

23、的，找出相鄰過程的聯(lián)系，應該明確整個物理現(xiàn)象是由哪幾個物理過程組成的，找出相鄰過程的聯(lián)系點，再分別研究每一個物理過程點，再分別研究每一個物理過程(2)根據(jù)問題的要求和計算方法，確定研究對象進行分析，并畫出示意根據(jù)問題的要求和計算方法，確定研究對象進行分析，并畫出示意圖圖中應注明力、速度、加速度的符號和方向?qū)γ恳粋€力都明確施力物圖圖中應注明力、速度、加速度的符號和方向?qū)γ恳粋€力都明確施力物體和受力物體，以免分析力時有所遺漏或無中生有體和受力物體，以免分析力時有所遺漏或無中生有(3)應用牛頓運動定律和運動學公式求解，通常先用表示物理量的符號運算應用牛頓運動定律和運動學公式求解，通常先用表示物理量的

24、符號運算，解出所求物理量的表達式，然后將已知物理量的數(shù)值及單位代入，通過運，解出所求物理量的表達式，然后將已知物理量的數(shù)值及單位代入，通過運算求結果算求結果3應用牛頓第二定律的解題步驟應用牛頓第二定律的解題步驟(1)明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體明確研究對象根據(jù)問題的需要和解題的方便，選出被研究的物體(2)分析物體的受力情況和運動情況畫好受力分析圖，明確物體的運動性分析物體的受力情況和運動情況畫好受力分析圖，明確物體的運動性質(zhì)和運動過程質(zhì)和運動過程(3)選取正方向或建立坐標系通常以加速度的方向為正方向或以加速度方選取正方向或建立坐標系通常以加速度的方向為正方向或以加速

25、度方向為某一坐標軸的正方向向為某一坐標軸的正方向(4)求合外力求合外力F合合(5)根據(jù)牛頓第二定律根據(jù)牛頓第二定律F合合ma列方程求解，必要時還要對結果進行討論列方程求解，必要時還要對結果進行討論(1)物體的運動情況是由所受的力及物體運動的初始狀態(tài)共同決定的物體的運動情況是由所受的力及物體運動的初始狀態(tài)共同決定的(2)無論是哪種情況，加速度都是聯(lián)系力和運動的無論是哪種情況，加速度都是聯(lián)系力和運動的“橋梁橋梁”例例3質(zhì)量為質(zhì)量為2 kg的物體在水平推力的物體在水平推力F的作用下沿水平面做直線運動，的作用下沿水平面做直線運動，一段時間后撤去一段時間后撤去F，其運動的，其運動的vt圖象如圖所示圖象如

26、圖所示g取取10 m/s2，求：，求：(1)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)物體與水平面間的動摩擦因數(shù)；(2)水平推力水平推力F的大??；的大??；(3)010 s內(nèi)物體運動位移的大小內(nèi)物體運動位移的大小思路點撥思路點撥解答本題時可按以下思路分析：解答本題時可按以下思路分析：答案答案(1)0.2(2)6 N(3)46 m3研究人員乘氣球進行科學考察，氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)研究人員乘氣球進行科學考察，氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為量為990 kg.氣球在空中停留一段時間后，發(fā)現(xiàn)氣球漏氣而下降，及時堵氣球在空中停留一段時間后，發(fā)現(xiàn)氣球漏氣而下降，及時堵住堵住時氣球下降速度為住堵住時氣球下

27、降速度為1 m/s，且做勻加速運動，且做勻加速運動，4 s內(nèi)下降了內(nèi)下降了12 m為使氣球安全著陸，向艙外緩慢拋出一定的壓艙物此后發(fā)現(xiàn)氣球做勻為使氣球安全著陸，向艙外緩慢拋出一定的壓艙物此后發(fā)現(xiàn)氣球做勻減速運動，下降速度在減速運動，下降速度在5分鐘內(nèi)減少了分鐘內(nèi)減少了3 m/s.若空氣阻力和泄漏氣體的質(zhì)量若空氣阻力和泄漏氣體的質(zhì)量均可忽略，重力加速度均可忽略，重力加速度g9.89 m/s2，求拋掉的壓艙物的質(zhì)量，求拋掉的壓艙物的質(zhì)量解析：解析：設堵住漏洞后，氣球的初速度為設堵住漏洞后，氣球的初速度為v0，所受的空氣浮力為，所受的空氣浮力為F，氣球、，氣球、座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為座艙、壓艙物和科研人員的總質(zhì)量為m，由牛頓第二定律得，由牛頓第二定律得mgFma 答案：答案：101 kg1將一個物體以某一速度從地面豎直向上拋出，設物體在運動過程中所將一個物體以某一速度從地面豎直向上拋出，設物體在運動過程中所受空氣阻力大小不變，則物體受空氣阻力大小不變，則物體()A剛拋出時的速度最大剛拋出時的速度最大B在最高點的加速度為零在最高點的加速度為零C上升時間大于下落時間上升時間大于下落時間D上升時的加速度等于下落時的加速度上升時的加速度等于下落時的加速度答案：答