高考物理复习方案 第2讲 牛顿第二定律 两类动力学问题

高考物理复习方案 第2讲 牛顿第二定律 两类动力学问题内容摘要：

1、光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 内容物体加速度的大小跟它受到的作用力成正比，跟它的质量成反比，加速度的方向跟作用力的方向相同。 2表达式F适用范围(1)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)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的高速运动问题。 牛顿第二定律的“五个性质”(1)矢量性：公式 F矢量式，任一时刻， F 与 a 同向。 (2)瞬时性：a 与 F 对应同一时刻，即 a 为某时刻的加速度时，则 F 为该时刻物体所受到的力。 (3)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。 (4)同一性：加速度 a 相对同一惯性系(一般 2、指地面)。 F，F、m、a 对应同一物体或同一系统。 F，各量统一使用国际单位。 (5)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。 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 xma x，F yma y。 1关于力和运动关系的几种说法中，正确的是()A物体所受合外力的方向，就是物体运动的方向B物体所受合外力不为零时，其速度不可能为零光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 物体所受合外力不为零时，其加速度一定不为零D物体所受合外力变小时，一定做减速运动解析：选 C由牛顿第二定律 F知，物体所受合外力的方向就是物体加速度 3、的方向，但合外力的方向与运动方向没有必然联系。 合外力的方向可以与物体的运动方向相同(例如匀加速直线运动)，也可以与物体的运动方向相反 (例如匀减速直线运动)，还可以与物体的运动方向不在同一条直线上(例如曲线运动) ，故 A 错；物体所受合外力不为零，说明其加速度不为零，但其速度可能为零(如物体竖直上抛上升到最高点时) ，故 B 错，C 对；当物体所受合外力减小时，其加速度一定减小，若此时合外力的方向与物体的运动方向相同，则物体仍做加速运动，故 D 错。 牛顿运动定律的应用1两类动力学问题(1)已知受力情况求物体的运动情况；(2)已知运动情况求物体的受力情况。 2解决两类基本问题的方法以加速度为“桥 4、梁” ，由运动学公式和牛顿运动定律列方程求解，具体逻辑关系如图321。 图 3211两类动力学问题的基本解题方法(1)由受力情况判断物体的运动状态：先求出几个力的合力；由牛顿第二定律求出加速度；根据运动学公式，求出物体在任一时刻的速度和位移。 (2)由运动情况判断物体的受力情况：已知加速度或根据运动规律求出加速度；应用力的合成和分解法则或正交分解法求出牛顿第二定律中的合力；由合力确定各方向上未知力的大小。 2两类动力学问题的解题步骤光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (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。 画好受力分析图和过程图，明确 5、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方程求解，必要时要对结果进行讨论。 2如图 322 所示，抗震救灾运输机在某场地缷放物资时，通过倾角为 30的固定光滑斜轨道面进行。 有一件质量为 m2.0 小包装盒，由静止开始从斜轨道的顶端 ，然后又在水平面上滑行一段距离后停下。 若 A 点距离水平面的高度 h5.0 m，重力加速度 g 取 10 m/计斜面和地面接触处的能量损耗 )，求：图 322(1)包装盒由 A 滑到 B 所经历的时间；(2)若小包装盒与地面间的动摩擦因数为 6、 装盒在水平地面上还能滑行多远。 解析：(1)对物体进行受力分析，由牛顿第二定律，得：a5 m/s 2包装盒沿斜面由 A 到 B 的位移为 10 0设包装盒由 A 到 B 做匀加速运动的时间为 t则 t 2 s。 2)由牛顿第二定律有 mg B 点速度 v x 10 m。 案：(1)2 s (2)10 单位制由基本单位和导出单位一起组成了单位制。 2基本单位基本量的单位。 力学中的基本量有三个，它们分别是质量、时间、长度，它们的国际单位分别是 kg、s、m。 3导出单位由基本量根据逻辑关系推导出的其他物理量的单位。 国际单位制中的七个基本物理量和基本单位物理量名称 物理量符号 单位名称 单位符号长度 l 米 7、 m 千克 t 秒 安培 开尔文 n 摩尔 v 坎德拉 于单位制，下列说法中正确的是()Akg、m/s 、N 是导出单位Bkg、m、C 是基本单位C在国际单位制中，时间的基本单位是 国际单位制中，力的单位是根据牛顿第二定律定义的解析：选 CDkg、m 是基本单位， m/s、N 、C 是导出单位，在国际单位制中，时间的基本单位是 s，力的单位是根据牛顿第二定律定义的，C 、D 选项正确。 瞬时性问题分析命题分析 加速度与力的瞬时对应关系是高考中的重要考点，考查的题型有选择和计算；在高考中可单独命题，也可与其他知识综合命题。 例 1在动摩擦因数 水平面上有一个质量为 m1 小球，小球与水平光世昌老师高 8、中物理精品资源免费下载地址 45角的不可伸长的轻绳一端相连，如图 323 所示。 此时小球处于静止平衡状态，且水平面对小球的弹力恰好为零，当剪断轻绳的瞬间，取 g10 m/：图 323(1)此时轻弹簧的弹力大小；(2)小球的加速度大小和方向。 解析(1)水平面对小球的弹力为零，小球在绳没有断时受到绳的拉力 力 作用而处于平衡状态，依据平衡条件得竖直方向有：F 平方向有：F F，解得弹簧的弹力为：F10 N(2)剪断绳后小球在竖直方向仍平衡，水平面支持力与重力平衡 FN水平方向上，由牛顿第二定律得小球的加速度为：a 8 m/s 2，方向水平向左。 F 案(1)10 N(2)8 m/s 2 方向水平向左 9、 瞬时性问题的分析方法及注意事项(1)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：特性模型受外力时的形变量力能否突变产生拉力或支持力质量 内部弹力轻绳 微小不计 可以只有拉力没有支持力橡皮绳 较大 不能只有拉力没有支持力轻弹簧 较大 不能 既可有拉力也不计 处处相等光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址 (2)在求解瞬时性加速度问题时应注意：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。 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 10、。 变式训练1如图 324 所示，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 a1、a 2。 重力加速度大小为 g。 则有()图 324Aa 10，a 2gBa 1g，a 2gCa 10，a 2 a1g，a 2 C木板抽出前，由平衡条件可知弹簧被压缩产生的弹力大小为 板抽出后瞬间，弹簧弹力保持不变，仍为 平衡条件和牛顿第二定律可得 ，a 2g。 m 题分析 动力学问题属高考中的重要考点，常结合直线运动规律、电场、磁场等光世昌老师高中物理 11、精品资源免费下载地址 ，题型较全，难度中等偏上。 例 2(2012安徽高考)质量为 0.1 弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的 vt 图象如图 3 25 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。 设球受到的空气阻力大小恒为 f，取 g10 m/s 2，求：34图 325(1)弹性球受到的空气阻力 f 的大小；(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度 h。 思维流程第一步：抓信息关键点关键点 信息获取(1)由静止开始下落，该下落过程对应的 v速度等于图线的斜率(2)球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的34 球与地面碰撞时有机械能的损失(3)弹性球第一次碰撞后反弹 12、的高度球反弹后做匀减速直线运动，加速度与下落时的加速度不相等第二步：找解题突破口(1)要求空气阻力 f 的大小，需先利用 vt 图象求出加速度，并应用牛顿第二定律进行求解。 (2)根据反弹后球的受力情况求出反弹后的加速度，再应用匀变速直线运动规律求出上升的高度 h。 第三步：条理作答解析(1)设弹性球第一次下落过程中的加速度大小为 题图知 m/ m/s 2 f fm(ga 1) (2)由题图知弹性球第一次到达地面时的速度大小为 m/s，设球第一次离开地面时的速度大小为 m/s 34第一次离开地面后，设上升过程中球的加速度大小为 mgf2 m/s 2 于是，有0v 2a 2h 2解得 h m 38答案(1)(2) 解答动力学两类问题的基本程序(1)明确题目中给出的物理现象和物理过程的特点，如果是比较复杂的问题，应该明确整个物理现象是由哪几个物理过程组成的，找出相邻过程的联系点，再分别研究每一个物理过程。 (2)根据问题的要求和计算方法，确定研究对象，进行分析，并画出示意图，图中应注明力、速度、加速度的符号和方向，对每一个力都明确施力物体和受力物体，以免分析力时有所遗漏或无中生有。 (3)应用牛顿运动定律和运动学公式求解，通常先用表示物理量的符号运算，解出所求物理量的表达式，然后将已知物理量的数值及单位代入，通过运算求结果。 变式训练光世昌老师高中物理精品资源免费下载地址。