3第2課時牛頓第二定律兩類動力學問題

1、第第2 2課時課時 牛頓第二定律牛頓第二定律 兩類動力學問題兩類動力學問題考點自清考點自清一、牛頓第二定律一、牛頓第二定律1.1.內容內容: :物體加速度跟所受合外力成物體加速度跟所受合外力成 , ,跟物體的質量跟物體的質量成成 . .加速度的方向與加速度的方向與 相同相同. .2.2.表達式表達式: : . .3.3.適用范圍適用范圍(1)(1)牛頓第二定律只適用于牛頓第二定律只適用于 參考系參考系( (相對地面靜止或相對地面靜止或 運動的參考系運動的參考系).).正比正比合外力的方向合外力的方向反比反比F=maF=ma慣性慣性勻速直線勻速直線(2)(2)牛頓第二定律只適用于牛頓第二定律只適

2、用于 物體物體( (相對于分子、相對于分子、原子原子) )、低速運動、低速運動( (遠小于光速遠小于光速) )的情況的情況. . 特別提醒特別提醒1.1.牛頓第二定律牛頓第二定律F=maF=ma在確定在確定a a與與m m、F F的數量關系的的數量關系的 同時同時, ,也確定了三個量間的單位關系及也確定了三個量間的單位關系及a a和和F F間的間的 方向關系方向關系. .2.2.應用牛頓第二定律求應用牛頓第二定律求a a時時, ,可以先求可以先求F F合合, ,再求再求a a, ,或或 先求各個力的加速度先求各個力的加速度, ,再合成求出合加速度再合成求出合加速度. .宏觀宏觀二、兩類動力學問

3、題二、兩類動力學問題1.1.已知物體的受力情況已知物體的受力情況, ,求物體的求物體的 . .2.2.已知物體的運動情況已知物體的運動情況, ,求物體的求物體的 . .名師點撥名師點撥 利用牛頓第二定律解決動力學問題的關利用牛頓第二定律解決動力學問題的關鍵是利用加速度的鍵是利用加速度的“橋梁橋梁”作用作用, ,將運動學規(guī)律和將運動學規(guī)律和牛頓第二定律相結合牛頓第二定律相結合, ,尋找加速度和未知量的關系尋找加速度和未知量的關系, ,是解決這類問題的思考方向是解決這類問題的思考方向. .受力情況受力情況運動情況運動情況三、單位制三、單位制1.1.單位制由基本單位和導出單位共同組成單位制由基本單位

4、和導出單位共同組成. .2.2.力學單位制中的基本單位有力學單位制中的基本單位有 , , , , . .3.3.導出單位有導出單位有 , , , , 等等. .特別提醒特別提醒 在計算的時候在計算的時候, ,如果所有的已知量都用如果所有的已知量都用同一種單位制中的單位來表示同一種單位制中的單位來表示, ,那么那么, ,只要正確地應只要正確地應用物理公式用物理公式, ,計算的結果就總是用這個單位制中的計算的結果就總是用這個單位制中的單位來表示單位來表示, ,而在計算過程中不必所有的物理量都而在計算過程中不必所有的物理量都帶單位帶單位. . 長度長度(m)(m)質量質量(kg)(kg)時間時間(s

5、)(s)力力(N)(N)速度速度(m/s)(m/s) 加速度加速度(m/s(m/s2 2) )熱點一熱點一 牛頓第二定律的牛頓第二定律的“四性四性”1.1.瞬時性瞬時性: :牛頓第二定律表明了物體的加速度與物牛頓第二定律表明了物體的加速度與物體所受合外力的瞬時對應關系體所受合外力的瞬時對應關系. .a a為某一瞬時的加為某一瞬時的加速度速度, ,F F即為該時刻物體所受的合外力即為該時刻物體所受的合外力, ,對同一物對同一物體體a a與與F F的關系為瞬時對應的關系為瞬時對應. .2.2.矢量性矢量性: :牛頓第二定律公式是矢量式牛頓第二定律公式是矢量式, ,任一瞬間任一瞬間a a的方向均與的

6、方向均與F F合合的方向相同的方向相同. .當當F F合合方向變化時方向變化時, ,a a的的方向同時變化方向同時變化, ,且任意時刻兩者均保持一致且任意時刻兩者均保持一致. .3.3.同一性同一性: :牛頓第二定律公式中的三個物理量必須牛頓第二定律公式中的三個物理量必須是針對同一物體而言的是針對同一物體而言的; ;物體受力運動時必然只物體受力運動時必然只有一種運動情形有一種運動情形, ,其運動狀態(tài)只能由物體所受的其運動狀態(tài)只能由物體所受的合力決定合力決定, ,而不能是其中的一個力或幾個力而不能是其中的一個力或幾個力. .熱點聚焦熱點聚焦4.4.同時性同時性: :牛頓第二定律中牛頓第二定律中F

7、 F、a a只有因果關系而沒只有因果關系而沒有先后之分有先后之分, ,F F發(fā)生變化時發(fā)生變化時a a同時變化同時變化, ,包括大小和方包括大小和方向向. .交流與思考交流與思考 牛頓第一定律是不受任何外力作用下牛頓第一定律是不受任何外力作用下的規(guī)律的規(guī)律, ,跟合外力為零情況下的牛頓第二定律的結跟合外力為零情況下的牛頓第二定律的結論是一致的論是一致的, ,所以可以將牛頓第一定律看做牛頓第所以可以將牛頓第一定律看做牛頓第二定律的特例二定律的特例. .這種說法是否正確？談談你的觀點這種說法是否正確？談談你的觀點. .提示提示 牛頓第一定律是不受任何外力作用下的理想牛頓第一定律是不受任何外力作用下

8、的理想化情況化情況, ,無法用實驗直接驗證無法用實驗直接驗證. .牛頓第一定律是以伽牛頓第一定律是以伽利略的利略的“理想實驗理想實驗”為基礎為基礎, ,將實驗結論經過科學將實驗結論經過科學抽象、歸納推理而總結出來的抽象、歸納推理而總結出來的. .因此因此, ,牛頓第一定律牛頓第一定律是一種科學的抽象思維方法是一種科學的抽象思維方法, ,它并不是實驗定律它并不是實驗定律. .而而牛頓第二定律表示實際物體在所受外力作用下遵循牛頓第二定律表示實際物體在所受外力作用下遵循的規(guī)律的規(guī)律, ,是實驗定律是實驗定律. .牛頓第一定律有著比牛頓第二牛頓第一定律有著比牛頓第二定律更豐富的內涵定律更豐富的內涵,

9、,牛頓第一定律和牛頓第二定律牛頓第一定律和牛頓第二定律是地位相同的兩個規(guī)律是地位相同的兩個規(guī)律, ,兩者沒有從屬關系兩者沒有從屬關系. .因此因此, ,牛頓第一定律并不是牛頓第二定律的特例牛頓第一定律并不是牛頓第二定律的特例. .熱點二熱點二 解答兩類動力學問題的基本方法及步驟解答兩類動力學問題的基本方法及步驟1.1.分析流程圖分析流程圖2.2.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)(1)明確研究對象明確研究對象. .根據問題的需要和解題的方便根據問題的需要和解題的方便, ,選出被研究的物體選出被研究的物體. . (2) (2)分析物體的受力情況和運動情況分析物體的受力情

10、況和運動情況, ,畫好受力分畫好受力分析圖析圖, ,明確物體的運動性質和運動過程明確物體的運動性質和運動過程. .受受力力情情況況F F合合=ma=ma加加速速度度a a運動學運動學公式公式運動情運動情況況v v0 0、v v、s s、t t(3)(3)選取正方向或建立坐標系選取正方向或建立坐標系, ,通常以加速度的方向通常以加速度的方向為正方向或以加速度方向為某一坐標軸的正方向為正方向或以加速度方向為某一坐標軸的正方向. .(4)(4)求合外力求合外力F F合合. .(5)(5)根據牛頓第二定律根據牛頓第二定律F F合合= =mama列方程求解列方程求解, ,必要時還必要時還要對結果進行討論

11、要對結果進行討論. . 特別提醒特別提醒1.1.物體的運動情況是由所受的力及物體運動的初始物體的運動情況是由所受的力及物體運動的初始 狀態(tài)共同決定的狀態(tài)共同決定的. .2.2.無論是哪種情況無論是哪種情況, ,聯系力和運動的聯系力和運動的“橋梁橋梁”是加是加 速度速度. .題型題型1 1 涉及牛頓第二定律的過程分析涉及牛頓第二定律的過程分析 如圖如圖1 1所示所示, ,自由下落的小自由下落的小球下落一段時間后球下落一段時間后, ,與彈簧接觸與彈簧接觸, ,從從它接觸彈簧開始它接觸彈簧開始, ,到彈簧壓縮到最短到彈簧壓縮到最短的過程中的過程中, ,小球的速度、加速度的變化情況如何？小球的速度、加

12、速度的變化情況如何？速度的變化取決于速度方向與加速度速度的變化取決于速度方向與加速度方向的關系方向的關系( (當當a a與與v v同向時同向時, ,v v變大變大, ,當當a a與與v v反向反向時時, ,v v變小變小),),而加速度由合力決定而加速度由合力決定, ,所以要分析所以要分析v v、a a的變化的變化, ,必須先分析物體受到的合力的變化必須先分析物體受到的合力的變化. .題型探究題型探究圖圖1 1思維點撥思維點撥解析解析 小球接觸彈簧上端后受到兩個力作用小球接觸彈簧上端后受到兩個力作用: :向下的向下的重力和向上的彈力重力和向上的彈力. .在接觸后的前一階段在接觸后的前一階段,

13、,重力大于彈力重力大于彈力, ,合力向下合力向下, ,因因為彈力為彈力F F= =kxkx不斷增大不斷增大, ,所以合外力不斷減小所以合外力不斷減小, ,故加速故加速度不斷減小度不斷減小, ,由于加速度與速度同向由于加速度與速度同向, ,因此速度不斷因此速度不斷變大變大. .當彈力逐步增大到與重力大小相等時當彈力逐步增大到與重力大小相等時, ,合外力為零合外力為零, ,加速度為零加速度為零, ,速度達到最大速度達到最大. .后一階段后一階段, ,即小球達到上述位置之后即小球達到上述位置之后, ,由于慣性小球由于慣性小球仍繼續(xù)向下運動仍繼續(xù)向下運動, ,但彈力大于重力但彈力大于重力, ,合外力豎

14、直向上合外力豎直向上, ,且逐漸變大且逐漸變大, ,因而加速度逐漸變大因而加速度逐漸變大, ,方向豎直向上方向豎直向上, ,小球做減速運動小球做減速運動, ,當速度減小到零時當速度減小到零時, ,達到最低點達到最低點, ,彈簧的壓縮量最大彈簧的壓縮量最大. .答案答案 小球的加速度方向是先向下后向上小球的加速度方向是先向下后向上, ,大小是先大小是先變小后變大變小后變大; ;速度方向始終豎直向下速度方向始終豎直向下, ,大小是先變大后大小是先變大后變小變小. .規(guī)律總結規(guī)律總結很多非勻變速過程都要涉及應用牛頓第很多非勻變速過程都要涉及應用牛頓第二定律進行過程分析二定律進行過程分析, ,如如“電

15、磁感應部分導體棒獲得電磁感應部分導體棒獲得收尾速度前的過程收尾速度前的過程”“”“機車起動獲得最大速度之前的機車起動獲得最大速度之前的過程過程”等都屬于這一問題等都屬于這一問題. .分析此類問題應注意以下分析此類問題應注意以下幾方面幾方面: :(1)(1)準確分析研究對象的受力情況準確分析研究對象的受力情況, ,明確哪些力是恒力明確哪些力是恒力, ,哪些力是變力哪些力是變力, ,如何變化如何變化. .(2)(2)依據牛頓第二定律列方程依據牛頓第二定律列方程, ,找到運動情況和受力情找到運動情況和受力情況的相互制約關系況的相互制約關系, ,發(fā)現潛在狀態(tài)發(fā)現潛在狀態(tài)( (如平衡狀態(tài)、收尾如平衡狀態(tài)、收尾速度等速度等),),找到解題突破口找到解題突破口. .圖圖2 2答案答案 A思路導圖思路導圖答案答案 101 kg101 kg 圖圖3 3圖圖4 4答案答案(1)2 N(1)2 N(2)30(2)30(3)3.5 m/s (3)3.5 m/s 【名師導析】【名師導析】為了考查學生的各方面能力，題目中的已知條件和為了考查學生的各方面能力，題目中的已知條件和數據以多種形式提供，列表提供已知數據是最近幾數據以多種形式提供，列表提供已知數據是最近幾年高考試題中