1、第2节 牛顿第二定律 两类动力学问题,-2-,知识梳理,考点自诊,一、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 ,加速度的方向跟作用力的方向 相同 。 2.表达式:F=ma。 3.适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于惯性参考系,即相对于地面 静止 或 匀速直线运动 的参考系。 (2)牛顿第二定律只适用于 宏观 物体(相对于分子、原子等)、 低速 运动(远小于光速)的情况。 二、两类动力学问题 1.已知物体的受力情况,求物体的 运动情况 。 2.已知物体的运动情况,求物体的 受力情况 。,-3-,知识梳理,考点自诊,三、牛顿第三定律 1.内容:两个物体之间
2、的作用力和反作用力总是 大小 相等,方向 相反 ,作用在 同一条直线 上。 2.作用力和反作用力的 性质 一定相同,但作用在 两个 物体上。,-4-,知识梳理,考点自诊,1.判断下列说法的正误。 (1)物体的加速度的方向与所受的合外力的方向可以不同。( ) (2)对静止在光滑水平面上的物体施加一水平力,当力刚开始作用的瞬间,物体立即获得加速度。( ) (3)物体由于做加速运动,所以才受合外力作用。( ) (4)物体所受合外力变小,物体的速度一定变小。( ) (5)物体所受合外力变大,物体的加速度一定变大。( ) (6)可以利用牛顿第二定律确定自由电子的运动情况。( ) (7)单位“牛顿”是基本
3、单位。( ),答案,-5-,知识梳理,考点自诊,2.(2016上海卷)如图,顶端固定着小球的直杆固定在小车上,当小车向右做匀加速运动时,小球所受合外力的方向沿图中的( )A.OA方向 B.OB方向 C.OC方向 D.OD方向,答案,解析,-6-,知识梳理,考点自诊,3.(2018重庆巴蜀中学期中)“加油向未来”节目,做了一个大型科学实验,选了8名力气几乎相同的小朋友,水平拉动一辆130 t重、处于悬浮状态下的磁悬浮列车,列车在30 s内前进了45 m;然后,让4名小朋友在30 s内用力拉 整列磁悬浮列车,列车会怎样呢?( ) A.移动2 m以上 B.移动12 m C.移动距离不超过1 m D.
4、静止不动,答案,解析,-7-,知识梳理,考点自诊,4.如图所示,一个小球自由下落到将弹簧压缩到最短后开始竖直向上反弹,从开始反弹至小球到达最高点,小球的速度和加速度的变化情况为( )A.速度一直变小直到零 B.速度先变大,然后变小直到为零 C.加速度一直变小,方向向上 D.加速度先变小后一直变大,答案,解析,-8-,知识梳理,考点自诊,5.(多选)(2018北京首都师大附中月考)一雨滴从空中由静止开始沿竖直方向落下,若雨滴下落过程中所受重力保持不变,且空气对雨滴阻力随其下落速度的增大而增大,则如图所示的图象中可能正确反映雨滴整个下落过程运动情况的是( ),答案,解析,-9-,知识梳理,考点自诊
5、,6.(2018四川射洪县射洪中学开学考试)如图所示,在光滑水平面上,A、B两物体用轻弹簧连接在一起,A、B的质量分别为m1、m2,在拉力F作用下,A、B共同做匀加速直线运动,加速度大小为a,某时刻突然撤去拉力F,此瞬间A和B的加速度大小分别为a1、a2,则( ),答案,解析,-10-,命题点一,命题点二,命题点三,对牛顿第二定律的理解,1.表解牛顿第二定律的五性,-11-,命题点一,命题点二,命题点三,2.牛顿第二定律瞬时性的两种模型,-12-,命题点一,命题点二,命题点三,3.分析瞬时问题的“两关键”与“四步骤” (1)分析瞬时加速度的“两个关键”: 明确绳或线类、弹簧或橡皮条类模型的特点
6、。 分析瞬时前、后的受力情况和运动状态。 (2)“四个步骤”: 第一步:分析原来物体的受力情况。 第二步:分析物体在突变时的受力情况。 第三步:由牛顿第二定律列方程。 第四步:求出瞬时加速度,并讨论其合理性。,-13-,命题点一,命题点二,命题点三,典例1(多选)(2016全国卷,18)一质点做匀速直线运动。现对其施加一恒力,且原来作用在质点上的力不发生改变,则( ) A.质点速度的方向总是与该恒力的方向相同 B.质点速度的方向不可能总是与该恒力的方向垂直 C.质点加速度的方向总是与该恒力的方向相同 D.质点单位时间内速率的变化量总是不变,答案,解析,-14-,命题点一,命题点二,命题点三,思
7、维点拨本题考查合力、加速度、速度之间的关系。合力与加速度是瞬时对应关系,加速度(合力)与速度的关系可从大小、方向两个方面考虑。 本题考查学生对合力、加速度、速度之间的关系的理解,是对内在规律和相互关系的认识,是对科学思维中分析综合、推理论证等要素的具体运用。,-15-,命题点一,命题点二,命题点三,典例2如图所示,一质量为m的小球处于平衡状态。现将线L2剪断,则剪断L2的瞬间小球的加速度( )A.甲图小球加速度为a=gsin ,垂直L1斜向下方 B.乙图小球加速度为a=gsin ,垂直L1斜向下方 C.甲图小球加速度为a=gtan ,水平向右 D.乙图小球加速度为a=gtan ,水平向左,答案
8、,解析,-16-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨剪断L2的瞬间绳L1上的弹力瞬间变化,两端约束的弹簧上的弹力不会瞬间变化,结合该特点受力分析求各自的加速度。本题考查学生对牛顿第二定律的理解,包括对内在规律和相互关系的认识、“轻绳”模型和“轻弹簧”模型的建构,是分析综合、推理论证等方法的具体运用。是对科学思维的培养和提升。,-17-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 1.(多选)由牛顿第二定律可知,无论怎样小的力都可以使物体产生加速度,可是当我们用一个很小的水平力去推很重的桌子时,却推不动它,这是因为( ) A.牛顿第二定律不适用于静止物体 B.有加速度产生,但数值很小,不易觉察
9、C.静摩擦力等于水平推力,所以桌子静止不动 D.桌子所受合力为零,加速度为零,所以静止不动,答案,解析,-18-,命题点一,命题点二,命题点三,2.(2019四川攀枝花十二中月考)如图所示,质量为m的小球用水平弹簧系住,并用倾角为30的光滑木板AB托住,小球恰好处于静止状态。当木板AB突然向下撤离的瞬间,小球的加速度为( ) A.0,答案,解析,-19-,命题点一,命题点二,命题点三,3.(多选)(2018江西新余一中二模)如图所示,在动摩擦因数=0.2的水平面上有一个质量m=1 kg的小球,小球一端与水平轻弹簧相连,另一端与竖直方向成=45角的不可伸长的轻绳相连,此时小球处于静止状态,且水平
10、面对小球的弹力恰好为零。在剪断轻绳的瞬间(g取10 m/s2)。下列说法中正确的是( ) A.小球受力个数不变 B.小球立即向左运动,且a=8 m/s2 C.小球立即向左运动,且a=10 m/s2 D.若剪断的是弹簧,则剪断瞬间小球加速度为零,答案,解析,-20-,命题点一,命题点二,命题点三,动力学的两类基本问题 1.两类基本问题2.解决两类基本问题的“桥梁”是物体运动的加速度。,-21-,命题点一,命题点二,命题点三,3.两类动力学问题的解题步骤,-22-,命题点一,命题点二,命题点三,典例3(2019江西新干县四校联考)如图所示,ab、cd是竖直平面内两根固定的光滑细杆,a、b、c、d位
11、于同一圆周上,b点为圆周的最低点,c点为圆周的最高点,若每根杆上都套着一个小滑环(图中未画出),将两滑环同时从a、c处由静止释放,用t1、t2分别表示滑环从a到b、c到d所用的时间,则( ) A.t1=t2 B.t1t2 C.t1t2 D.无法确定,答案,解析,-23-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨本题已知受力情况求运动情况,求解加速度是解题关键。本题考查学生能否将小圆环的运动过程转化成匀变速直线运动这一物理模型,然后进行分析和推理,获得正确结论的科学思维过程;通过本题训练,有利于提升学生的科学思维素养。,-24-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 4. 乘坐“空中缆车”观赏大
12、自然的美景是旅游者绝妙的选择。若某一缆车沿着坡度为30的山坡以加速度a上行,如图所示。在缆车中放一个与山坡表面平行的斜面,斜面上放一个质量为m的小物块,小物块相对斜面静止(设缆车保持竖直状态运行)。则 ( ) A.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向上 B.小物块受到的摩擦力方向平行斜面向下 C.小物块受到的滑动摩擦力为 mg+ma D.小物块受到的静摩擦力为ma,答案,解析,-25-,命题点一,命题点二,命题点三,5.(2019安徽亳州高三质检)一物块沿倾角为的固定斜面底端上滑,到达最高点后又返回至斜面底端。已知物块下滑的时间是上滑时间的3倍,则物块与斜面间的动摩擦因数为( ),答案,解析,-2
13、6-,命题点一,命题点二,命题点三,6.(2018湖北黄冈高三检测)a、b两物块可视为质点,在a以初速度v0从地面竖直上抛的同时,b以初速度v0滑上倾角为=30的足够长的斜面。已知b与斜面间的动摩擦因数为= ,重力加速度为g,求当a落地时,b离地面的高度。,-27-,命题点一,命题点二,命题点三,解析:以b为研究对象,斜面对b的支持力为FN=mgcos 30,-28-,命题点一,命题点二,命题点三,动力学图象问题 1.数形结合解决动力学图象问题 (1)在图象问题中,无论是读图还是作图,都应尽量先建立函数关系,进而明确“图象与公式”“图象与物体”间的关系;然后根据函数关系读取图象信息或者描点作图
14、。 (2)读图时,要注意图线的起点、斜率、截距、折点以及图线与横坐标包围的“面积”等所对应的物理意义,尽可能多地提取解题信息。 (3)常见的动力学图象 v-t图象、a-t图象、F-t图象、F-a图象等。,-29-,命题点一,命题点二,命题点三,2.动力学图象问题的类型图象类问题的实质是力与运动的关系问题,以牛顿第二定律F=ma为纽带,理解图象的种类,图象的轴、点、线、截距、斜率、面积所表示的意义。一般包括下列几种类型:,-30-,命题点一,命题点二,命题点三,典例4(2018全国卷,15)如图,轻弹簧的下端固定在水平桌面上,上端放有物块P,系统处于静止状态。现用一竖直向上的力F作用在P上,使其
15、向上做匀加速直线运动。以x表示P离开静止位置的位移,在弹簧恢复原长前,下列表示F和x之间关系的图象可能正确的是 ( ),答案,解析,-31-,命题点一,命题点二,命题点三,思维点拨根据牛顿第二定律写出外力F的关系式,找出外力F随x的关系,即可获得图象。本题考查学生对动力学图象问题的理解,是对物体受力、运动内在规律和相互关系的认识,属于对科学思维的培养和提升。,-32-,命题点一,命题点二,命题点三,即学即练 7.如图所示,劲度系数为k的轻弹簧竖直放置,下端固定在水平地面上。一质量为m的小球,从离弹簧上端高h处自由下落,接触弹簧后继续向下运动。观察小球从开始下落到第一次运动至最低点的过程,下列关
16、于小球的速度v或加速度a随时间t变化的图象中符合实际情况的是( ),答案,解析,-33-,命题点一,命题点二,命题点三,8.(多选)如图(a),一物块在t=0时刻滑上一固定斜面,其运动的v-t图线如图(b)所示。若重力加速度及图中的v0、v1、t1均为已知量,则可求出( )A.斜面的倾角 B.物块的质量 C.物块与斜面间的动摩擦因数 D.物块沿斜面向上滑行的最大高度,答案,解析,-34-,命题点一,命题点二,命题点三,9.(多选)(2019湖南醴陵二中月考)如图甲所示,用一水平力F拉着一个静止在倾角为的光滑固定斜面上的物体,逐渐增大F,物体做变加速运动,其加速度a随外力F变化的图象如图乙所示,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6,cos 37=0.8。根据图乙中所提供的信息可以计算出 ( )A.物体的质量 B.斜面的倾角正弦值 C.加速度为6 m/s2时物体的速度 D.物体能静止在斜面上所施加的最小外力,答案,解析,
