第2课时 牛顿第二定律两类动力学问题PPT课件.ppt

第2课时 牛顿第二定律两类动力学问题 考点自清 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 .加速度的方向与 相同. 2.表达式: . 3.适用范围 (1)牛顿第二定律只适用于 参考系(相对地面静止或 的参考系). 正比 作用力方向 反比 F=ma 惯性 匀速直线运动 (2)牛顿第二定律只适用于 物体(相对于分子、原子)、低速运动(远小于光速)的情况. 特别提醒 1.牛顿第二定律F=ma在确定a与m、F的数量关系的 同时,也确定了三个量间的单位关系及a和F间的 方向关系. 2.应用牛顿第二定律求a时,可以先求F合,再求a,或 先求各个力的加速度,再合成求出合加速度. 宏观 返回 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 . 名师点拨 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”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. 受力情况 运动情况 三、单位制 1.单位制由基本单位和导出单位共同组成. 2.力学单位制中的基本单位有 , , . 3.导出单位有 , , 等. 特别提醒 在计算的时候,如果所有的已知量都用同一种单位制中的单位来表示,那么,只要正确地应用物理公式,计算的结果就总是用这个单位制中的单位来表示,而在计算过程中不必所有的物理量都带单位. 长度(m) 质量(kg) 时间(s) 力(N) 速度(m/s) 加速度(m/s2) 热点一 牛顿第二定律的“四性” 1.瞬时性:牛顿第二定律表明了物体的加速度与物体所受合外力的瞬时对应关系.a为某一瞬时的加速度,F即为该时刻物体所受的合外力,对同一物体a与F的关系为瞬时对应. 2.矢量性:牛顿第二定律公式是矢量式,任一瞬间a的方向均与F合的方向相同.当F合方向变化时,a的方向同时变化,且任意时刻两者均保持一致. 3.同一性:牛顿第二定律公式中的三个物理量必须是针对同一物体而言的;物体受力运动时必然只有一种运动情形,其运动状态只能由物体所受的合力决定,而不能是其中的一个力或几个力. 热点聚焦 4.同时性:牛顿第二定律中F、a只有因果关系而没有先后之分,F发生变化时a同时变化,包括大小和方向. 交流与思考:牛顿第一定律是不受任何外力作用下的规律,跟合外力为零情况下的牛顿第二定律的结论是一致的,所以可以将牛顿第一定律看做牛顿第二定律的特例.这种说法是否正确？谈谈你的观点. (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 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,联系力和运动的“桥梁”是加 速度. 题型1 涉及牛顿第二定律的过程分析 如图1所示,自由下落的小 球下落一段时间后,与弹簧接触,从 它接触弹簧开始,到弹簧压缩到最短 的过程中,小球的速度、加速度的变化情况如何？ 速度的变化取决于速度方向与加速度方向的关系(当a与v同向时,v变大,当a与v反向时,v变小),而加速度由合力决定,所以要分析v、a的变化,必须先分析物体受到的合力的变化. 题型探究 图1 思维点拨 解析 小球接触弹簧上端后受到两个力作用:向下的重力和向上的弹力. 在接触后的前一阶段,重力大于弹力,合力向下,因为弹力F=kx不断增大,所以合外力不断减小,故加速度不断减小,由于加速度与速度同向,因此速度不断变大. 当弹力逐步增大到与重力大小相等时,合外力为零,加速度为零,速度达到最大. 后一阶段,即小球达到上述位置之后,由于惯性小球仍继续向下运动,但弹力大于重力,合外力竖直向上,且逐渐变大,因而加速度逐渐变大,方向竖直向上,小球做减速运动,当速度减小到零时,达到最低点,弹簧的压缩量最大. 答案 小球的加速度方向是先向下后向上,大小是先变小后变大;速度方向始终竖直向下,大小是先变大后变小. 规律总结 很多非匀变速过程都要涉及应用牛顿第二定律进行过程分析,如“电磁感应部分导体棒获得收尾速度前的过程”“机车起动获得最大速度之前的过程”等都属于这一问题.分析此类问题应注意以下几方面: (1)准确分析研究对象的受力情况,明确哪些力是恒力,哪些力是变力,如何变化. (2)依据牛