1、第二节 牛顿第二定律 两类动力学问题,一、牛顿第二定律 1内容：物体加速度的大小跟作用力成_，跟物体的质量成_，加速度的方向跟作用力的方向_ 2表达式：Fma,正比,反比,相同,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_或_的参考系 (2)牛顿第二定律只适用于_物体(相对于分子、原子等)、_运动(远小于光速)的情况,静止,匀速直线运动,宏观,低速,思考感悟提示：不对物体的质量与受力、运动情况无关,二、两类动力学问题 1已知物体的受力情况，求物体的_ 2已知物体的运动情况，求物体的_,运动情况,受力情况,特别提示：利用牛顿第二定律解决动力学问题的关键是利用加速度的“桥梁”
2、作用，将运动学规律和牛顿第二定律相结合，寻找加速度和未知量的关系，是解决这类问题的思考方向,三、力学单位制 1单位制：由_单位和_单位一起组成了单位制 2基本单位：基本物理量的单位，基本物理量共七个，其中力学有三个，它们是_、_、_，它们的单位分别是_、_、_,基本,导出,长度,质量,时间,米,千克,秒,3导出单位：由基本量根据_ _推导出来的其他物理量的单位 4国际单位制中的基本物理量和基本单位,物理,关系,一、对牛顿第二定律的理解 1牛顿第二定律的“五性”,2.关于瞬时加速度 分析物体在某一时刻的瞬时加速度，关键是分析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
3、注意两种基本模型的建立,(1)刚性绳(或接触面)：一种不发生明显形变就能产生弹力的物体，剪断(或脱离)后，弹力立即改变或消失，不需要形变恢复时间，一般题目中所给的细线、轻杆和接触面在不加特殊说明时，均可按此模型处理,(2)弹簧(或橡皮绳)：此种物体的特点是形变量大，形变恢复需要较长时 间，在瞬时问题中，其弹力的大小往往可以看成是不变的,特别提醒:在求解瞬时性问题时应注意: (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.,即时应用 1. (2012大连测试)如图
4、321示，质量为10 kg的物体拴在一个被水平拉伸的轻质弹簧一端，弹簧的拉力为5 N时，,图321,物体处于静止状态若小车以1 m/s2的加速度水平向右运动，物体相对小车仍然静止，则(g10 m/s2)( ) A因为物体相对小车静止，所以其合力为0 B因为物体向右加速运动，所受合力F10 N,C因为物体相对小车静止，所以所受摩擦力未变 D物体所受摩擦力大小仍为5 N，方向变为向右 答案：BD,二、解答动力学的两类基本问题的方法和步骤 1动力学两类基本问题的分析流程图,2基本方法 (1)由受力情况判断物体的运动状态，处理这类问题的基本思路是：先求出几个力的合力，由牛顿第二定律(F合ma)求出加速
5、度，再由运动学的有关公式求出速度或位移,(2)由运动情况判断受力情况，处理这类问题的基本思路是：已知加速度或根据运动规律求出加速度，再由牛顿第二定律求出合力，从而确定未知 力，至于牛顿第二定律中合力的求法可用力的合成和分解法则(平行四边形定则)或正交分解法,3解题步骤 (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，明确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合ma列方程求解，必要时还要对结果进行讨论,特别提醒
6、：1.物体的运动情况是由所受的力及物体运动的初始状态共同决定的. 2. 无论是哪种情况，加速度都是联系力和运动的“桥梁”.,即时应用 2.(2010高考福建卷) 质量为2 kg的物体静 止在足够大的水平地 面上，物体与地面间的动摩擦因数为0.2，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等,图322,从t0时刻开始，物体受到方向不 变、大小呈周期性变化的水平拉力F的作用，F随时间t的变化规律如图322所示重力加速度g取 10 m/s2，则物体在t0至t12 s这段时间的位移大小为( ),A18 m B54 m C72 m D198 m 解析：选B.最大静摩擦力等于滑动摩擦力Ffmg4 N，所以03 s
7、物体所受推力等于最大静摩擦力，物体恰能保持静止状态在以后的过程 中，物体交替做匀加速直线运动和,匀速直线运动匀加速直线运动过程中物体的加速度,如图323甲所示，一质量为m的物体系于长度分别为L1、L2的两根细线上，,图323,L1的一端悬挂在天花板上，与竖直方向夹角为，L2水平拉直，物体处于平衡状态求解下列问题： (1)现将线L2剪断，求剪断L2的瞬间物体的加速度,(2)若将图甲中的细线L1换成长度相同(挂m后)，质量不计的轻弹簧，如图乙所示，其他条件不变，求剪断L2的瞬间物体的加速度 【思路点拨】 弹簧弹力不能发生突变，在剪断瞬间仍然保持原来的大小和方向；而细绳的弹力会发生突变，在剪断瞬间会
8、突然改变,【解析】 (1)对题图甲的情况，L2剪断的瞬间，绳L1不可伸缩，物体的加速度只能沿垂直L1的方向， 则：mgsinma1 所以a1gsin，方向为垂直于L1斜向下,(2)对题图乙的情况，设弹簧上拉力为FT1，L2线上拉力为FT2，重力为 mg，物体在三力作用下保持平衡，有FT1cosmg， FT1sinFT2，所以FT2mgtan 剪断线的瞬间，FT2突然消失，物体即在FT2反方向获得加速度,因此mgtanma2，所以加速度a2gtan，方向在FT2反方向，即水平向右 【答案】 (1)大小为gsin，方向垂直于L1斜向下 (2)大小为gtan，方向水平向右,变式训练1 (2012佛山
9、质检)“儿童蹦极”中，拴在腰间左右两侧的是弹性极好的橡皮绳质量为m的小明如图324静止悬挂时，,图324,两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，若此时小明左侧橡皮绳在腰间断裂，则小明此时( ) A速度为零 B加速度ag，沿原断裂橡皮绳的方向斜向下,C加速度ag，沿未断裂橡皮绳的方向斜向上 D加速度ag，方向竖直向下,解析：选AB.橡皮绳断裂时速度不能发生突变，A正确；两橡皮绳的拉力大小均恰为mg，可知两橡皮绳夹角为120，小明左侧橡皮绳在腰间断裂时，弹性极好的橡皮绳的弹力不能发生突变，对小明进行受力分析可知B正确，C、D错误,航模兴趣小组设计出一架遥控飞行器，其质量m2 kg，动力系统提供的恒定升力F
10、28 N试飞时，飞行器从地面由静止开始竖直上升 设飞行器飞行时所受的阻力大小不 变，g取10 m/s2.,(1)第一次试飞，飞行器飞行t18 s时到达的高度H64 m求飞行器所受阻力f的大小 (2)第二次试飞，飞行器飞行t26 s时遥控器出现故障，飞行器立即失去升力求飞行器能到达的最大高度h.,(3)为了使飞行器不致坠落到地面，求飞行器从开始下落到恢复升力的最长时间t3. 【解析】 (1)第一次飞 行中，设加速度为a1，,图325,【答案】 (1)4 N (2)42 m (3)2.1 s 【方法总结】任何多过程的复杂物理问题都是由很多简单的小过程构成，有些是承上启下，上一过程的结果是下一过程的
11、已知，这种情况，一步一步完成即可；,有些是树枝型，告诉的只是旁支，要求的是主干(或另一旁支)，这就要求学生有系统的知识，找出各过程的关联，按顺序逐个分析,(满分样板 14分)(2010高考安徽卷)质量为2 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，,其运动的vt图象如图326所示g取10 m/s2，求：,图326,(1)物体与水平面间的动摩擦因数； (2)水平推力F的大小； (3)010 s内物体运动位移的大小 【思路点拨】 先根据vt图象求出物体的加速度，再应用牛顿第二定律列方程即可,解题样板,【名师归纳】 牛顿第二定律与vt图象相结合的问题，一般先由vt图象分析物体的加速度及其变化规律，再由牛顿第二定律列方程求解问题，或者先由牛顿第二定律分析加速度及其变化规律，再作出vt图象,变式训练2 (2011高考新课标全 国卷)如图327， 在光滑水平面上有一质量为m1的足够长的木板，其上叠放一质量为m2的木块假定木块和木板之间的最大静摩擦力和滑动摩擦力相等.,图327,现给木块施加一随时间t增大的水平力Fkt(k是常数)，木板和木块加速度的大小分别为a1和a2.下列反映a1和a2变化的图线中正确的是( ),图328,本部分内容讲解结束,按ESC键退出全屏播放,
